Umweltmeteorologie

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Umweltmeteorologie

• Prof. Dr. Otto Klemm

16. Athen
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Athen
MEDCAPHOT TRACE Mediterranean Campaign of
Photochemical Tracers  Transport and Chemical
Evolution
Modellanwendungen und Feldexperimente im Jahr
1994 Beteiligung von 16 Gruppen aus "ganz
Europa" 18 neue Bodenstationen 4 LIDAR's
Flugzeugmessungen
Literatur KLEMM, O., ZIOMAS, I., BALIS, D.,
SUPPAN, P., SLEMR, J., ROMERO, R. VYRAS L.
(1998) A summer air pollution study in Athens,
Greece. Atmospheric Environment 32,
2071-2087 KLEMM, O. ZIOMAS, I.C. (1998) Urban
emissions measured with aircraft. Journal of the
Air and Waste Management Association 48, 16-25
SVENSSON, G. KLEMM, O. (1998) Aircraft
measurements and model simulations of the air
quality in Athens, Greece. Atmospheric
Environment 32, 2269-2290.
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smog smoke fog
London - Typ LosAngeles - Typ
primäre Schadstoffe SO2, Partikel (vor allem große, primäre Partikel smoke) NOx, VOC, Partikel
meteorologische Bedingungen austauscharme Wetterlage austauscharme Wetterlage
Strahlungsinversion kühl (-1 C 5 C) feucht Hochdrucklage warm, (24 C 32 C) hohe Einstrahlung
Tageszeit morgens nachmittags
Jahreszeit Winter Hochsommer / Herbst
sekundäre Schadstoffe Nebel (fog) Azidität O3 (Leitsubstanz) PAN HNO3 u.v.a.m.
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smog smoke fog
in Athen tritt im Sommer zeitweise Smog auf
(Los-Angeles-Typ)
Athen LosAngeles Verhältnis
geographische Lage Becken, nach SW zum Meer hin offen Becken, nach SW zum Meer hin offen -
Fläche / km2 625 12 000 0.05
Bevölkerung / 106 4.5 12 0.375
Bevölkerungsdichte / km-2 7200 1000 7.2
? SO2 - Konzentration 4
? CO - Konzentration 2
? NOx - Konzentration city gt1 basin lt1
Anzahl Tage O3 gt 100 ppb ? 0.5
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(No Transcript)
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Land- und Seewind
der entsprechende Landwind (nach Umkehrung der
Temperaturverhältnisse nachts) kommt im Sommer
Griechenlands fast nie vor, weil sich die
Landmassen nicht ausreichend abkühlen
nach Ahrens, 1999, verändert
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Berg- und Talwind
katabatische Winde
Aufsteigende Luftmassen an heißen Hängen tagsüber
und katabatische Winde nachts kommen im Athener
Becken häufig vor
aus Ahrens, 1999
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Das Athener Becken
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Das Athener Becken
NOx Emissionen kg d-1 (2km x 2 km)-1
? 31.5 kt a-1
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Das Athener Becken
Aigaleo Mts.
Akropolis
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Äthesische Winde
Die Äthesischen Winde (etesian winds) sind
typisch für die Monate Mai September in weiten
Teilen Griechenlands, in der Ägäis und dem
östlichen Mittelmeer. Der Name stammt vom
giechischen Wort 'etesios' (jährlich) ab. Es
handelt sich um beständige, mitunter kräftige
Winde aus N NW, die kühle, relativ trockene
kontinentale Luftmassen heranführen. Sie
resultieren aus einem Hitzetief / Trog über
Anatolien und einem Hoch über dem Balkan und SE
Europa.
Quelle http//www.weatheronline.co.uk/feature/aa2
10503.htm (ergänzt)
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Modelgebiet, Bodenstationen, Flugrouten
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Messtechnik Flugzeug
Parameter Technik Nachweisgrenze
Position (3 D) Inertial Navigation (INS) Drucksonde -
Wind (2 D) INS 5-Loch-Sonde 0,7 m?s-1 (u und v)
Temperatur Pt 100 -
Feuchte kapazitiv 15
SO2 Puls-Fluoreszenz 0,4 ppb
NO Chemilumineszenz mit O3 0,05 ppb
NO2 Chemilumineszent mit Luminol 0,1 ppb
NOy Mb Konverter, wie NO 0,05 ppb
O3 Chemilumineszenz mit C2H4 2 ppb
CO Reduktion von HgO, AAS 4 ppb
VOC GC-FID (Luftproben) 0,01 ppb
NOy Summe der oxidierten Stickstoffverbindungen
NO NO2 HNO3
PAN NO3-, Partikel org. Nitrate
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Ozon an drei Bodenstationen
Pendeli (NE der Stadt)
Lykabetos (Stadtzentrum)
Insel Aegina
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Windfeld nachts (Modell)
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CO morgens (Messung)
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CO morgens (Messung, Vertikalschnitt)
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CO morgens (Modell, Vertikalschnitt)
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NOy morgens (Messung, Vertikalschnitt)
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SO2 morgens (Messung)
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SO2 morgens (Messung, Vertikalschnitt)
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O3 morgens (Messung)
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O3 morgens (Messung, Vertikalschnit)
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O3 morgens, Modell, Vertikalschnitt
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NO morgens (Messung, Vertikalschnitt)
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Windfeld nachmittags (Modell)
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Windfeld nachmittags (Messung)
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CO nachmittags (Messung)
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CO nachmittags (Messung, Vertikalschnitt)
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CO nachmittags (Modell, Vertikalschnitt)
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NOy nachmittags (Messung)
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NOy nachmittags (Messung, Vertikalschnitt)
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O3 nachmittags (Messung)
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O3 nachmittags (Messung, Vertikalschnitt)
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O3 Modell nachmittags (13 Uhr), Vertikalschnitt
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O3 Modell nachmittags (13 Uhr), Vertikalschnitt
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O3 Modell nachmittags (14 Uhr), Vertikalschnitt
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das innerstädtische Ozonloch
Flugzeug
Station Patission Street
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Profile Tatoi und Aegina
Profil Tatoi
Profil Insel Aegina
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Vertikalprofile am 15.09.1994 Aegina versus Tatoi
Tatoi
Tatoi
Tatoi
Aegina
Aegina
Aegina
nachmittags !
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Vertikalprofil Tatoi Messung versus Modell
durchgezogen Messung gepunktet Modell
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Vertikalschnitt O3 (Modell) 15.09., 13 Uhr
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Vertikalwinde (Modell)
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O3 Verteilung in 500 m Höhe (15.09., 13 Uhr)
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Modell versus Flugeugmessung
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Folgerungen (i)
? das Athener Becken ist ein effektiver
photochemischer Reaktor ? Rezirkulation von
Schadstoffen ist vergleichsweise wenig effektiv,
da

• entweder synoptische Winde aus N das Becken
  ventilieren (Äthesische Winde)
• oder während Seewind-Situationen große Mengen an
  Schadstoffen in die freie Troposphäre
  transportiert werden.

• die Photosmog-Situation kann durch Reduzierung
  der VOC-Emissionen verbessert werden
• die Rolle der Aerosolpartikel wurde nicht
  ausreichend in die Unersuchungen mit eingebunden

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Folgerungen (ii)
Unterschiede zu Los Angeles bestehen darin, dass

• in LA die synoptischen Winde weniger stark sind
  (typisch H über südl. Kalifornien)
• in LA Tage mit Seewind häufiger sind
• im Becken von LA mehr BVOC emittiert werden

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weitere Ergebnisse
Anreicherung primärer Schadstoffe in einer
Straßenschlucht und in der Abluftfahne der
Stadt
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Die Abluftfahne der Stadt
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Benzol versus CO
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Anreicherung von Benzol in der Abluftfahne der
Stadt
Figure 2 Enrichments VOC / CO in city plumes
(ordinate) versus those in the street canyon
(abscissa). Filled squares are enrichment ratios
which are statistically significant. The
correlation line refers to the reduced data set
(n13). The slope (2.07) indicates the enrichment
of VOCs in city plumes versus that in traffic
emissions alone.
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NOx - Zyklus
09.09. über Tatoi ?O3/?NOy 3.4 15.09. über
Tatoi ?O3/?NOy 5.0
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NOx - Zyklus
09.09. über Tatoi ?O3/?(NOy NOx) 10.8 15.09.
über Tatoi ?O3/?(NOy NOx) 8.6
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)