Jennings Brothers' Foden framed lorry - registration MLL195 - photographed 22 July 1967. Used with Dodgem. Bradley negative number 12528. For reference only

Beck, Christoph

Jacobeit, Jucundus

Weitnauer, Claudia

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Klimawandel und Feinstaub in Bayern

OPUS Augsburg

J a h r e s b e r i c h t  2 0 1 130kliMawandel und feinstaub in bayernproJektteaMDr. Christoph Beck, christoph.beck@geo.uni-augsburg.de,Tel.: 0821 598-2129Prof. Dr. Jucundus Jacobeit, jucundus.jacobeit@geo.uni-augsburg.de,Tel.: 0821 598-2662Dipl.-Geogr. Claudia Weitnauer, claudia.weitnauer@geo.uni-augsburg.de,Tel.: 0821 598-3578proJektpartnerProjektgruppe „Aerosole-Klima-Gesundheit“ laufzeit2012 - 2015MotivationFeststoffpartikel in der Luft mit einem aerodynamischem Durchmesser <10 μm (Particulate Matter, kurz PM10) bzw. <2,5 μm (PM2,5) können, neben einer Reihe von gasförmigen Luftschadstoffen wie Ozon (O3), Schwefeldioxid (SO2) oder diversen Stickstoffoxiden (NOx), schädliche Auswirkungen auf den menschlichen Organismus haben. Diese Partikel werden in ihrer Gesamtheit als Feinstaub bezeichnet. Sie können, mit abnehmender Größe in fortschreitendem Maße, in den Atemtrakt und schließlich bis in die Lungenbläschen gelangen. In zahlreichen epidemiologischen Studien wurden Effekte auf Atemwegs-, aber auch Herz- und Kreislauferkrankungen nachgewiesen.Feinstaub ist ein komplexes Partikelgemisch und kann aus natürlichen oder anthropogenen Quellen primär freigesetzt bzw. sekundär aus verschiedenen gasförmigen Vorläufersubstanzen (z.B. Schwefel- und Stickstoffoxide, Ammoniak oder Kohlenwasserstoffe) gebildet werden. Neben den Emissionsverhältnissen und zahlreichen lokalen meteoro-logischen Einflussgrößen, unter anderem Bodenluftdruck, Strahlung, Lufttemperatur und -feuchte, Niederschlag, thermische Schichtung und Mischungsschichthöhe, bedingen die übergeordneten Witte-rungs- und Zirkulationscharakteristika auf der synoptischen Skala ganz wesentlich die lokalen Feinstaubkonzentrationen.Die Notwendigkeit der Abschätzung möglicher zukünftiger klimawan-publikationen • Beck, C. (2011): Monthly mean PM10 concentrations in Augsburg (Germany) and their relation to large-scale atmospheric circulation types.  Geophysical Research Abstracts Vol. 13, EGU2011-12920 • Beck, C. (2009): Wetterlagen und Feinstaubkonzentrationen in Augsburg. Tagungsband der 28. Jahrestagung des AK Klima der DGfG in Hamburg, 2009. • Beck, C. & A. Philipp (2010): Evaluation and comparison of cir-culation type classifications for the European domain. Physics and Chemistry of the Earth, 35, 374-387. •Huth, R., C. Beck, A. Philipp, M. Demuzere, Z. Untstrul, M. Cahynova J. Kysely and O. E. Tveito (2008): Classifications of atmospheric circulation patterns: recent advances and applications. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1146: 105–152. • Philipp, A., J. Bartholy, C. Beck, M. Erpicum, P. Esteban, X. Fett-weis, R. Huth, P. James, S. Jourdain, F. Kreienkamp, T. Krennert, S. Lykoudis, S. Michalides, K. Pianko-Kluczynska, P. Post, D. Rassilla Álvarez, R. Schiemann, A. Spekat & F.S. Tymvios (2010): COST-733CAT - a database of weather and circulation type classifications. Physics and Chemistry of the Earth, 35, 360-373. •Weitnauer C., Beck C. und J. Jacobeit (2011): Großräumige Zir-kulationsmuster und Konzentrationen von PM10 und PM2,5 in Bayern. In: Tagungsband der 30. Jahrestagung des AK Klima der DgfG in Graz, 2011.31delbedingter Variationen der Feinstaubbelastung ergibt sich direkt aus der nachgewiesenen gesundheitlichen Relevanz von PM10 und feineren Partikeln sowie aus der Tatsache, dass der aktuell bereits stattfindende Klimawandel sich in den kommenden Jahrzehnten vermutlich in ver-stärktem Maße fortsetzen und sich über die großräumigen und lokalen meteorologisch-klimatologischen Einflussgrößen auch auf zukünftige Feinstaubbelastungen auswirken wird.zielsetzungen Als primäres Ziel des Forschungsvorhabens „Klimawandel und Feinstaubbelastungen in Bayern“ wird die Abschätzung zukünftiger klimawandelbedingter Änderungen der lokalen Feinstaubkonzentrati-onen an verschiedenen Standorten in Bayern angestrebt. Diese erfolgt auf der Grundlage  von Klimamodelldaten mittels empirisch-statisti-scher Modelle zur Verknüpfung der (von globalen Klimamodellen mit ausreichender Genauigkeit wiedergegebenen) großskaligen Zirkula-tionsdynamik mit den lokalen Feinstaubkonzentrationen bzw. deren maßgeblichen lokalen meteorologischen Einflussgrößen. Im Rahmen des Projektes werden dabei verschiedene alternative Verfahrensansätze dieses sogenannten statistischen Downscalings entwickelt, zunächst auf rezente Beobachtungsdaten angewendet und bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit quantitativ verglichen, bevor die geeignetsten me-thodischen Ansätze ausgewählt und auf Szenarienläufe verschiedener globaler Klimamodelle übertragen werden.Daraus resultiert zwar keine direkte Prognose zukünftig zu erwartender Feinstaubwerte, da wesentliche Einflussgrößen wie etwa zukünftige Emissionsraten primärer Feinstäube bzw. relevanter Vorläufersubstan-zen sekundärer Feinstäube nicht berücksichtigt werden und Szenarien-Beobachtete und modellierte monatliche PM10-Mittelwerte an der Station Augsburg-Königsplatz für die W intermonate des Zeitraums Dezember 1995 bis Februar 2007. Der verwendete Modellierungsansatz wurde im (Kalibrierungs-)Zeit-raum 1979-1994 erstellt und zur Überprüfung der Modellgüte auf den (Verif ikations-)Zeitraum 1995-2007 übertragen. Der Korrelationskoeff izient zwischen beobachteter und modellierter Reihe ist 0,81. Die bei den beobachteten Werten auftretende Lücke im Januar 2000 ist auf fehlende Messwerte zurückzuführen. Jahresbericht  2 0 1 132läufe verschiedener globaler Klimamodelle zugrundegelegt werden. Es werden aber quantitative Aussagen darüber möglich, in welchem Aus-maß und bei welchen Zeithorizonten (im Verlauf des 21. Jahrhunderts) klimawandelbedingte Änderungen der großräumigen und lokalen meteorologisch-klimatologischen Rahmenbedingungen zu Verände-rungen der lokalen  Feinstaubkonzentrationen führen können.Damit stellt das Projekt wesentliche Grundlagendaten für eine zu-kunftsorientierte Gestaltung lufthygienisch relevanter Planungs- und Entscheidungsprozesse in Bayern bereit.Die räumliche Schwerpunktlegung des Vorhabens auf Bayern ist unter anderem durch die Verfügbarkeit der Messdaten des lufthygienischen Landesüberwachungssystems Bayern des Bayerischen Landesamt für Umwelt sowie weiterer Institutionen (Umweltbundesamt an der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus, Meteorologisches Observatorium Hohenpeißenberg des Deutschen Wetterdienstes, Wis-senschaftszentrum Umwelt an der Universität Augsburg) begründet. Diese Datengrundlage beinhaltet ein breites Spektrum unterschiedlich charakterisierter Standorte (z.B. bzgl. Höhenlage und topographischer Situation oder Emissionscharakteristik), wodurch entsprechend stand-örtlich differenzierte Zukunftsabschätzungen ermöglicht werden.erste bearbeitungsschritte und ergebnisseIn einem ersten Schritt werden die Zusammenhänge zwischen großräu-migen atmosphärischen Zirkulationsverhältnissen (Zirkulationstypen) und lokalen Feinstaubkonzentrationen in Bayern auf der Grundlage von Beobachtungsdaten des Zeitraums 1979 - 2010 quantifiziert. Hierzu werden maßgebliche Zirkulationstypen mittels objektiver Zirkulationsklassifikationen (z.B. clusteranalytische Klassifikationsver-fahren) erstellt und deren jeweilige standortspezifische Feinstaubcha-rakteristik ermittelt. Bevor im weiteren Projektverlauf die Abschätzung möglicher zukünftiger Feinstaubbelastungen durch eine Übertragung der für rezente Zeiträume festgestellten Zusammenhänge auf Modell-daten aus Zukunftsprojektionen erfolgt, muss zunächst die generelle Übertragbarkeit dieser Transferfunktionen zwischen Zirkulationstypen und Feinstaubkonzentrationen von einem Zeitraum auf einen anderen überprüft werden (Modellvalidierung). Die Abbildung auf Seite 31 zeigt beobachtete und aus großräumigen Zirkulationstypen modellierte Monatsmittelwerte der PM10-Konzentration für die Wintermonate Dezember, Januar und Februar an der Station Augsburg Königsplatz. Das verwendete Modell wurde hierbei für den Zeitraum 1979 - 1994 erstellt (Kalibrierungszeitraum) und anschließend zur Abschätzung der PM10-Werte im Zeitraum 1995 - 2007 (unabhängiger Verifikationszeit-raum) angewendet. Die hohe Übereinstimmung zwischen beobachteten und modellierten Werten im Verifikationszeitraum (der Korrelations-koeffizient ist 0.81) belegt die generelle Tauglichkeit der Vorgehens-weise zur Abschätzung von Feinstaubwerten. Es zeigen sich aber auch Defizite, etwa hinsichtlich der Reproduktion maximaler PM10-Werte, die im weiteren Projektverlauf durch die Verbesserung bestehender und die Entwicklung neuer methodischer Ansätze reduziert werden.klimawandel und feinstaubbelastung in bayernDer Jahresbericht 2011 umfasst den Berichtszeitraum von Januar bis November 2011.herausgeberProf. Dr. Armin Reller Prof. Dr. Jucundus JacobeitProf. Dr. Axel TumaDr. Jens SoentgenredaktionDr. Jens Soentgen Michael HilgerslayoutMichael Hilgers2bex Design + Konzept, MünchenSchrift: Fabiol Wissenschaftszentrum UmweltEnvironmental Science CenterUniversität AugsburgUniversitätsstraße 1a86159 AugsburgTel.: +49 821 598 3560Fax: +49 821 598 3559E-mail: info@wzu.uni-augsburg.dewww.wzu.uni-augsburg.deiMpressuM    

Philip Bradley photograph, Devizes Fair, 1967.

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