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Institute of Meteorology and Physics University of Agricultural Sciences, Vienna, Austria

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Project:
Analyse der Schadstoffbelastung im Inntal
(Analysis of the pollutant load in the Inn Valley)

Staff: Petra Seibert, Helga Kromp-Kolb
Former staff: Gerhard Wotawa, Micheala Hirschberg

Co-operation:

Zusammenfassung

In dieser Arbeit wurde der Zusammenhang zwischen Stickoxidemissionen der Autobahnen und den Stickoxidkonzentrationen an den Messstationen Hall in Tirol und Gärberbach sowie den meteorologischen Verhältnissen im Inntal untersucht, und mit Messungen an einer Flachlandstation in Ostösterreich verglichen.

Vor allem mit Hilfe von stündlichen Daten der automatischen Verkehrszählstellen wurde ein räumlich wie zeitlich sehr hoch aufgelöster Datensatz der Autobahnemissionen in Tirol erstellt. Dieser Datensatz könnte mit den vorhandenen Instrumenten auf der Basis einer neu errichteten Zählstelle östlich von Innsbruck mit wenig Aufwand noch erweitert werden. Er wurde in der vorliegenden Auswertung bei weitem noch nicht ausgeschöpft und könnte sich vor allem im Hinblick auf detaillierte Simulationen als recht wertvoll erweisen.

Der Zusammenhang zwischen (Halb-)stundenmittelwerten von Emission, meteorologischen Parametern und NOx-Konzentrationen wurde für die Messstellen Hall in Tirol und (weniger ausführlich) Gärberbach südlich von Innsbruck statistisch untersucht. Ein wesentliches Ergebnis früherer Arbeiten, nämlich dass die lokale Emissionsrate während der Halbstunde der Immissionsmessung mit der Immissionskonzentration wenig bis gar nicht korreliert ist, konnte bestätigt werden. In der vorliegenden Arbeit wurden meteorologische Parameter für die statistischen Modelle verwendet, die besser den physikalischen Gegenheiten entsprechen als die "Rohwerte" etwa der Windgeschwindigkeit oder des Temperaturgradienten. Solche Parameter sind insbesondere der Kehrwert des Mischungsvolumens und der Windgeschwindigkeit, sowie die "meteorologisch normierte Emission". Diese Modifikationen bringen jedoch keine grossen Verbesserungen, und mit statistischen Modellen, welche auf diesen Parametern sowie der Emission beruhen, kann im günstigsten Fall 50% der Varianz erklärt werden.

Als ein sehr wesentlicher Einflussfaktor, vor allem im Winter, hat sich hingegen die mittlere Konzentration vorangehenden 24 Stunden erwiesen. Wird dieser Persistenzparameter mit verwendet, können bis über 70% der Varianz erklärt werden. Dieses Ergebnis zeigt, dass im Inntal insbesondere in der kalten Jahreszeit Akkumulation und Rezirkulation von Schadstoffen einen sehr hohen Einfluss auf die Konzentrationen haben. Um die Hypothese zu überprüfen, dass es sich dabei um spezifische Effekte eines Alpentals handelt, wurden Vergleiche mit der Messstation Brunn am Gebirge im Flachland südlich von Wien durchgeführt. Es ergab sich, dass der Einfluss der Persistenz dort erheblich geringer ist.

Der Vergleich mit Brunn am Gebirge zeigte auch, dass gleiche Emissionen im Raum Innsbruck im Winter eine um etwa eine Grössenordnung (ca. Faktor 9) höhere mittlere Morgenspitze der NOx-Konzentrationen an autobahnnahen Messstellen verursachen als im Raum südlich von Wien. Dies reflektiert die wesentlich ungünstigeren Verdünnungsverhältnisse im Alpental. Daraus folgt, dass emissionsorientierte Massnahmen zur Begrenzung der Luftschadstoff-Immissionen in Alpentälern wesentlich strikter als im Flachland sein müssen, um zu einem vergleichbaren immissionsseitigen Ergebnis zu führen.

Die beobachteten Konzentrationen von NOx an den Messstellen Hall und Gärberbach sind als hoch bis extrem hoch zu beurteilen. Aus lufthygienischer Sicht wird dieser Befund teilweise dadurch entschärft, dass das NOx vorwiegend als weniger schädliches NO vorliegt. Jedoch wurden auch für NO2 Werte im Bereich des Smogalarm-Grenzwertes gemessen. Ein weiteres Ansteigen der NOx-Emissionen im Raum Innsbruck wäre daher sehr bedenklich. Die hohen NO2-Werte konnten auf zwei grundlegend verschiedene Mechanismen zurückgeführt werden: Im Winter treten hohe NO2-Werte als Folge von extrem hohen NO-Werten auf, während im Sommer das Zusammentreffen von hohen NO- und O3-Konzentrationen zu den hohen NO2-Konzentrationen führt. Dabei scheint die Advektion von ozonreicher Luft aus den höheren Bergregionen zum Talgrund durch abendliche Hangabwinde eine Rolle zu spielen.

Some related links:

Publications:

G. Wotawa, P. Seibert, H. Kromp-Kolb, M.Hirschberg (2000):
Verkehrsbedingte Stickoxid-Belastung im Inntal: Einfluss meteorologischer und topographischer Faktoren.
Endbericht zum Projekt Nr. 6983 "Analyse der Schadstoffbelastung im Inntal" des Jubiläumsfonds der Österreichischen Nationalbank. Institut für Meteorologie und Physik, Universität für Bodenkultur Wien Oktober 2000, 28 pp.
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Last update:13 Nov 2000
by P. Seibert