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IMMIKART

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Kurzinformation zu IMMIKART. Programmsystem zur von der EU geforderten Übertragung von Schadstoffmesswerten an Einzelpunkten auf die Fläche. Hier für die Anwendung am Beispiel des Bundeslandes Sachsen.

 

Ziel der Entwicklung des Programmsystems IMMIKART war die Bereitstellung eines Werk­zeugs für die Übertragung von Einzelmesswerten aus dem Luftmessnetz mittels vereinfachter Algorithmen auf die Fläche. Im Folgenden wird seine Anwendung am Beispiel des Bundeslandes Sachsen gezeigt.

Die Luftbelastung in Sachsen wird durch 30 stationäre Multikomponentenmessstationen, verschiedene mobile Messungen und drei UBA-Messstationen kontinuierlich erfasst. Ergebnis dieser Messungen sind Angaben über die Luftbelastung am jeweiligen Messort.

Als Eingangsdaten waren zusätzlich zu diesen Messergebnissen (Statistische Kenngrößen) an den Sächsischen Stationen sowie an grenznahen Messstationen der umliegenden Bundesländer (Brandenburg, Sachsen-Anhalt, Thüringen) und von Tschechien das digitale Geländemodell, das digitale Landnutzungsmodell und die Messstationsbeschreibung vorhanden.

Die Konzentrationsberechnung erfolgte zunächst für die Schadstoffe Schwefeldioxid (SO2), Schwebstaub (SwSt), Stickstoffdioxid (NO2) und Ozon (jeweils Jahresmittel und 98-Perzentil) auf der Grundlage eines geostatistisch-empirischen Verfahrens in einer räumlichen Auf­lösung von 2.5 km x 2.5 km (IMMIKART Teil 1). Später wurde es dann erweitert um die Schadstoffe Benzol, Ruß und PM10, wobei zusätzlich zur statistisch-empirischen Methodik landesweite Ausbreitungsrechnungen durchgeführt wurden, die an die Immissionsmesswerte des Landesmessnetzes angepasst wurden (IMMIKART Teil 2).
Siehe www.Lohmeyer.de/artikel/immikart2.htm.

 

IMMIKART Teil 1

Die Einflussfaktoren, die die Schadstoffbelastung an den verschiedenen Punkten bestimmen, wurden zu Beginn der Arbeiten analysiert und für die nachfolgende räumliche Interpolation zur Verfügung gestellt. Diese Datenvorauswertung zeigte die Gültigkeit der gemessenen Schadstoffwerte in der näheren und weiteren Umgebung auf. Als Hilfsmittel für die Ermittlung der Repräsentativität der an den einzelnen Messstationen gemessenen Konzentrationswerte (= Interpolationsradien) dienten unter anderem die Messstationsbeschreibungen und die Auswertung des dortigen NO/NO2-Konzentrationsverhältnisses. So werden Stationen mit sehr hohem NO/NO2-Verhältnis stark von nahegelegenen Stickstoffoxid-Quellen, wie zum Beispiel stark befahrene Straßen oder Ballungsgebiete, beeinflusst sein. Solche Stationen haben bei unveränderter Übernahme der dort gemessenen Konzentrationen nur eine geringe räumliche Repräsentanz, während Stationen mit niedrigem NO/NO2-Pegel repräsentativ für ein großes Umfeld sind. Folgendes mehrstufiges Verfahren führt zu den gesuchten Immissionskarten:

  1. An den ursprünglichen Messdaten wurden entsprechend der Lage der jeweiligen Station Korrekturen bezüglich Höhenlage sowie Nähe zu starken Emittenten angebracht. Dies ermöglicht beispielsweise, dass auch stark von Emittenten beeinflusste Messwerte für die flächenhafte Interpolation herangezogen werden können.
  2. Entsprechend den Ergebnissen der Datenanalyse werden die Messstellen anhand der zur Verfügung stehenden korrigierten Daten in 7 Klassen (zum Beispiel Stadtstation, Freilandstation und so weiter) eingeteilt, wobei jeder Klasse bestimmte Interpolationsradien zugeordnet wurden, die die Gültigkeit des korrigierten Messwertes in der näheren Umgebung der jeweiligen Messstation charakterisieren.
  3. In einem dritten Schritt erfolgt eine so genannte Radialinterpolation zur Erstellung von Basisimmissionsdaten (Prinzipskizze dazu siehe Fig.1).
  4. In Verbindung mit Korrekturen bezüglich der Sekundärdaten [Höhenlage, Anteil emissionsgeprägter Landnutzungen (Siedlung, Großstadt, Fernstraße) und Anteil Wald] wurden die Basisimmissionsdaten modifiziert. Dies erfolgte für jeden Schadstoff differenziert entsprechend den Ergebnissen der Datenvorauswertung, vorliegenden Mess­ergebnissen von Immissionskatastern verschiedener sächsischer Städte (wie zum Bei­spiel Dresden, Chemnitz, Leipzig und Aue), Erfahrungswerten und Literaturdaten.

 

Ergebnis der Berechnungen waren die für ganz Sachsen berechneten flächenhaften Basisimmissionsdaten für die oben genannten Schadstoffe im Jahr 1998 (Beispiel für Ozon siehe Fig. 2). Zur Erstellung der Immissionskarten lassen sich diese berechneten Daten in Standardsoftware zur grafischen Darstellung gebietsbezogener Daten, wie zum Beispiel ARCINFO oder ARCVIEW, einlesen und grafisch darstellen.

Das Programmsystem wurde so aufgebaut, dass es dem LfUG Sachsen selbständig möglich ist, eine beliebige Anzahl von zusätzlichen Stützstellen, die zum Beispiel im Rahmen von Rastermessprogrammen oder Ausbreitungsberechnungen auf Grundlage bestehender Emissionskataster ermittelt werden, in die Immissionskartenerstellung einfließen zu lassen.

 

IMMIKART Teil 2

Bei IMMIKART Teil 2 wurde eine Verknüpfung des statistisch-empirischen Verfahrens mit Ergebnissen aus Ausbreitungsrechnungen mit dem Lagrangeschen Ausbreitungsmodell LASAT erstellt. Dies erfolgte unter Zuhilfenahme des E-Katasters für den Verkehr in Sachsen für das Jahr 1999.

Dieses Vorgehen hat gegenüber IMMIKART Teil 1 den Vorteil einer höheren räumlich differenzierteren Genauigkeit sowie die Möglichkeit zur Erstellung von Prognosen.

Mit Hilfe des flächendeckenden Emissionskatasters des Straßenverkehrs in Sachsen wurden Ausbreitungsrechnungen mit dem Lagrangeschen Ausbreitungsmodell LASAT durchgeführt und somit die straßenverkehrsbedingte Zusatzbelastung flächendeckend für ganz Sachsen bestimmt.

Weiterhin wurde ein Berechnungsmodul entwickelt, welches aus den dafür verwendbaren Messdaten des Landesmessnetzes die großräumige Vorbelastung ermittelt, diese zu den berechneten verkehrsbedingten Zusatzbelastungen hinzuaddiert und einen Abgleich dieser berechneten Immissionen an den Messwerten durchführt. Es werden sowohl Jahresmittel als auch 98-Perzentilwerte, für PM10 zusätzlich ein 90-Perzentilwert berechnet.

Ergebnis der Berechnungen sind die für ganz Sachsen berechneten flächenhaften Basisimmissionsdaten für die Schadstoffe Benzol, Ruß und PM10 im Jahr 1998 (Beispiel für PM10 siehe Fig. 3).