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07.05.2013

Überschreitung der Ozon-Informationsschwelle nach dem Ozon-Gesetz am Sonnblick

Am 25. April 2013 wurde am Sonnblick eine markante Ozonspitze gemessen. Mit einer Konzentration von 91,6 ppb als Halbstundenmittelwert war dies die 5.-höchste Ozonkonzentration in der knapp 24-jährigen Messreihe am Sonnblick (Messbeginn: 18. 9. 1989). Der sich daraus ergebende Einstundenmittelwert lag bei 183 µg/m³, womit am Sonnblick die Informationsschwelle gemäß Ozongesetz überschritten wurde. Die bisher höchste Ozonkonzentration wurde mit 101,7 ppb im August 2003 gemessen, gefolgt von 95,0 ppb (Juni 1999), 94,3 ppb (April 1998) und 93,9 ppb (Juli 1993).

Zur Klärung der Ursache der Ozonspitze wurde die Herkunft der Luftmassen mittels so genannter Trajektorien und mit einem „Ausbreitungsmodell“ analysiert.

Trajektorien beschreiben den Weg, den ein Luftteilchen in einem gegebenen Zeitraum zurücklegt. Räumliche und zeitliche Änderungen der Windverhältnisse werden dabei berücksichtigt. Die Berechnungen wurden mit dem Modell FLEXTRA (Stohl, A., 1998: Computation, accuracy and applications of trajectories - a review and bibliography. Atmos. Environ. 32, 947-966), basierend auf den Windfeldern des Europäischen Zentrums für Mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF) durchgeführt. Im vorliegenden Fall wurde auf diese Weise die Luft am Sonnblick und an 5 Aufpunkten, gleichverteilt um den Sonnblick herum, alle 3 Stunden 10 Tage lang zurück verfolgt.

Die Trajektorien aus Abbildung 1 zeigen, dass - abgesehen von einer kurzen Periode mit Transport von Luft aus Bodennähe aus dem Bereich Ungarn bis Polen (blaue Einfärbung der Trajektorien) - Luft aus großer Höhe, zum Teil aus mehr als 10 km Höhe zum Sonnblick abgesunken ist (rote und schwarze Einfärbung).

Sonnblick Trajektorien
Abbildung 1: 240-stündige Rückwärtstrajektorien für Sonnblick für 25. April 2013. Die Trajektorien zeigen den Weg, den die Luft innerhalb eines Zeitraums von 10 Tagen vor Eintreffen am Sonnblick am 25. April 2013 zurückgelegt hat. Die Einfärbung zeigt die Höhe der Trajektorien: Blaue Einfärbung bedeutet Luft aus Bodennähe, rot Luft aus 7.000 m bis 9.000 m Höhe, violett Luft aus 10 km, schwarz: Luft aus mehr als 10 km Höhe.

Die Ergebnisse der Trajektorienberechnungen werden durch Simulationen mit dem Ausbreitungsmodell FLEXPART (Stohl, A., C. Forster, A. Frank, P. Seibert, and G. Wotawa, 2005: Technical note: The Lagrangian particle dispersion model FLEXPART version 6. 2, Atmos. Chem. Phys., 5, 2461– 2474) bestätigt. Mit diesem Modell wird jeweils nicht nur ein Luftteilchen, sondern eine Vielzahl von Luftteilchen zurückverfolgt. Zudem wird – anders als bei Trajektorien, die nur die Strömungsverhältnisse berücksichtigen – auch der vertikale Luftaustausch z.B. durch Thermik berücksichtigt. Abbildung 2 zeigt die Verteilung der „Luftteilchen“ zwischen 10 km und 11 km Höhe für 21, 24 und 27 Stunden vor Eintreffen am Sonnblick. Hohe Werte (gelbe und rote Einfärbung), die Absinken von Luft aus dem genannten Höhenbereich anzeigen, finden sich zunächst über dem Atlantik nahe Grönland, dann südöstlich von Island und danach über dem Europäischen Kontinent.

Sonnblick SRS Felder
Abbildung 2: Herkunft der Luft aus einer Höhe zwischen 10 und 11 km 27 Stunden (links), 24 Stunden (Mitte) und 21 Stunden (rechts) vor Eintreffen am Sonnblick. Gelbe und rote Einfärbung zeigt an, dass aus diesen Bereichen große Luftmengen zum Sonnblick herabgeführt wurden.

Die Wetterlage am 25. April war gekennzeichnet durch ein bis in große Höhen reichendes Tiefdruckgebiet über dem Mittelmeer. Im Bereich solcher Tiefdruckgebiete kommt es häufig zu Luftaustausch zwischen der Troposphäre (das ist jener Bereich der Atmosphäre, in dem sich das Wettergeschehen abspielt und der sich je nach Jahreszeit und geografischer Breite bis in eine Höhe von 8 – 18 km Höhe erstreckt) und der darüber befindlichen Stratosphäre. Der Ozongehalt ist in der Stratosphäre weit größer als in der darunter befindlichen Troposphäre. Die Analysen der ZAMG legen nahe, dass die Ozonspitze am Sonnblick am 25. April 2013 auf einen Transport ozonreicher Luftmassen aus der Stratosphäre zurückzuführen ist. Erhöhte Ozonwerte an zahlreichen anderen Messstellen in Österreich legen nahe, dass auch tiefer gelegene Regionen nördlich und östlich der Alpen von ozonreicher stratosphärischer Luft erreicht wurden, allerdings mit geringer Ozonkonzentration als am Sonnblick.

Die Auswertungen zeigen die große Bedeutung der Messungen am Sonnblick Observatorium für das Verständnis der Schadstoffbelastung auch in tiefer gelegenen Regionen.

Luftqualitätsindex
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