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DUSTFALL

Zusammenfassung

Partikuläre Luftinhaltsstoffe (engl. Particulate Matter, PM), auch als Feinstaub bezeichnet, haben einen wesentlichen Einfluss auf den Strahlungshaushalt, Wolkenprozesse, die Sichtweite, aber auch auf die Luftqualität und somit auf die Gesundheit und das Klima. Da Feinstaubpartikel besonders klein sind, können sie bis tief in die Lunge vordringen und zu Atemwegserkrankungen, Herz- Kreislaufbeschwerden und sogar zum Tode führen. Aus diesem Grund wurden in vielen Ländern, unter anderem auch für die EU und Österreich, Luftreinhaltungsgesetze beschlossen, worin Grenzwerte für die Feinstaubbelastung festgeschrieben sind.

PM in der Luft hat in urbanen Regionen meist anthropogenen Ursprung (Straßenverkehr, Verbrennung fossiler und biogener Brennstoffe, Industrieabgase). Global gesehen, stammt PM jedoch zum Großteil aus natürlichen Mineralstaubquellen, hauptsächlich aus der Sahara. Dieser Saharastaub wird in periodischen Abständen mit der synoptischen Strömung über tausende Kilometer transportiert, oftmals bis nach Österreich. So kann ein starker Anstieg der Feinstaubkonzentrationen fernab der Herkunftsregion, oft sogar mit Überschreitung der festgesetzten Grenzwerte zur Luftreinhaltung, verursacht werden.

Aufgrund der Auswirkungen von PM auf die Luftqualität gewinnt deren Vorhersage immer mehr an Bedeutung um die Bevölkerung vor möglichen Grenzwertüberschreitungen zu warnen und um Maßnahmen rechtzeitig setzten zu können. Dazu rechnet die ZAMG zweimal täglich Vorhersagen für die Saharastaubkonzentration in der Atmosphäre und für die bodennahe Feinstaubkonzentration und veröffentlicht diese auf der Homepage. Modellvorhersagen zur Feinstaubkonzentration unterschätzen aber meist die tatsächlich eintretenden Konzentrationen. Daher gilt es Modelle regelmäßig zu evaluieren und gegebenenfalls zu korrigieren.

Die Ziele des FFG-Projektes ‚DUSTFALL‘ lagen nun in der Erfassung und Quantifizierung der Intensität von Saharastaubereignissen am Sonnblickobservatorium (SBO) und der Analyse der chemischen Zusammensetzung des Feinstaubes am SBO. Diese Ergebnisse wurden für zwei ausgewählte Events im Februar und April 2016 mit Messungen an österr. Hintergrundmessstellen verglichen um regionale Unterschiede hinsichtlich des Auftretens und der Intensität der Ereignisse auszuarbeiten aber auch die chemische Zusammensetzung des auf Luftfiltern abgelagerten Feinstaubes zu untersuchen. Dafür wurde auf die Immissionsmessungen des Umweltbundesamtes und der Bundesländer zurückgegriffen und eine wöchentliche Filterprobenahme zweier Größenfraktionen am SBO installiert. Des Weiteren wurden die Modellvorhersagen der Feinstaubkonzentrationen in Bodennähe während der beiden Events im Jahr 2016 mit den gemessenen Konzentrationen an den österreichischen Stationen evaluiert. Zusätzlich konnte anhand der chemischen Analysen auch der modellierte Anteil an Mineralstaub aus ariden Gebieten validiert werden.

Im Rahmen der Arbeit konnte somit eine Verbesserung der Erfassung und Charakterisierung von Saharastaubereignissen am SBO sowie eine Verbesserung des Verständnisses des Ferntransportes und der Deposition von Saharastaub erzielt werden. Die Generierung eines Validierungsdatensatzes an Bodenmessungen ermöglicht in weiterer Folge eine Verbesserung der Modellvalidierung und somit eine Verbesserung der Vorhersage der Feinstaubkonzentration.

Projektziele
  1. Erfassung und Quantifizierung der Intensität von Saharastaubereignissen (engl. Sahra dust events, SDEs) am Sonnblickobservatorium (SBO)
  2. Verifikation der on-line Erfassung von SDEs am SBO
  3. Vergleich der Intensität von SDEs am SBO mit den Ergebnissen von österreichischen Hintergrundmessstellen zum besseren Verständnis der Transportprozesse
  4. Vergleich der Messungen während ausgewählter SDEs, basierend auf der chemischen Zusammensetzung der Staubproben sowie aufgrund der vorherrschenden Meteorologie
Ergebnisse

Ausgehend von oben genannten Zielen konnten folgende Ziele erreicht werden:

  • Es wurde eine wöchentliche Filterprobenahme zweier Größenfraktionen des Feinstaubes am Sonnblickobservatorium implementiert welches auch über das Projekt hinaus im Routinebetrieb des Observatroiums weitergeführt wird.
  • Es wurde ein umfassender Datensatz dieser wöchentlichen Filterproben generiert (Juni 2016 bis Ende 2018) zur Beantwortung von Forschungsfragen hinsichtlich Aerosolzusammensetzung, Feinstaubverlauf mit und ohne Saharastaubeinfluss und dessen weiterreichenden Auswirkung.
  • Es wurde eine neue Methodik basierend auf QRS-Feldern zur Validierung des am Sonnblick gemessenen Saharastaubindex etabliert.
  • Es wurde eine Methode zur Messung von Black Carbon auf offline Filtern unterschiedlicher Stationstypen entwickelt da eine direkte Messungen des SD technisch nicht realisierbar war.
  • Es wurde zwei umfassende Datensätze zweier charakteristisch unterschiedlicher Saharastaubereignisse (Februarevent vom 17.-24.02.2016, Aprilevent vom 02.-08.04.2016) für umfangreiche Fallstudien sowie für WRFChem Modellvalidierungen generiert.
Projektbeginn 07.2015
Projektende 06.2019
Projektteam
AnsprechpersonAbteilungEmailTelefon
GREILINGER Marion Dr.Klimamonitoring und Kryosphäre+43(0)1 36026 2232
Projektpartner
  • Technische Universität Wien
  • Umweltbundesamt
  • Landesreigierungen als Immissionmessnetzbetreiber im jeweiligen Bundesland
Finanzierung

Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) - Projketnummer 848858

Publikationen

Peer-reviewed Publikationen:

Greilinger, M. et al. (2019). Desert Dust Contribution to PM10 Loads in Styria (Southern Austria) and Impact on Exceedance of Limit Values from 2013–2018. Applied Sciences 9, 2265. https://doi.org/10.3390/app9112265

Greilinger, M. et al. (2019). Evaluation of measurements of light transmission for the determination of black carbon on filters from different station types. Atmospheric Environment, 198, 1-11.

Baumann-Stanzer, K. et al. (Greilinger, M.) (2019) Evaluation of WRF-Chem Model Forecasts of a Prolonged Saharan Dust Episode over the Eastern Alps, Journal of Aerosol and Air Quality Research, DOI: 10.4209/aaqr.2018.03.0116

Greilinger, M. et al. (2018). Contribution of Saharan dust to ion deposition loads of high alpine snow packs in Austria (1987-2017). Frontiers in Earth Science, 6, 126.

Vorträge:

Ofner, J. et al. (Greilinger, M.) (2017): Single Particle Analysis by Combined Chemical Imaging to Study Episodic Air Pollution Events in Vienna, EGU General Assembly, Vol. 19, p. 16457, Vienna, Austria

Greilinger, M. et al. (2017): Impact of Saharan dust on deposition loads at a remote high alpine monitoring site in Austria, VAO-Symposium, Bolzano, Italy

Rothmüller, M. et al. (2016): DUSTFALL-Impact of SDEs on air quality forecasts in Austria; Method for the quantification of SD on filters, 2nd International conference on atmospheric dust (DUST2016), Castellaneta Marina, Italy

Poster:

Greilinger M. et al. (2019): Method for off-line BC determination of filters of different station types in Austria using transmissiometry, International Conference on Carbonaceous Particles in the Atmosphere (ICCPA), Vienna, Austria

Kau, D. et al. (Greilinger M.) (2019): Determination of mineral dust and elemental carbon in snow samples, International Conference on Carbonaceous Particles in the Atmosphere (ICCPA), Vienna, Austria

Kasper-Giebl, A. et al. (Greilinger, M.) (2018): Time series of measurements of light absorbing aerosol particles at the Sonnblick Observatory, EGU General Assembly, Vol. 20, p. 13190, Vienna, Austria

Greilinger M. et al. (2017): Monitoring of Saharan Dust –Influence on aerosol composition and snow chemistry, 2.-3.November 2017, 6th International Symposium for Research in Protected Areas, Salzburg, Austria

Baumann-Stanzer, K. et al. (Greilinger, M.) (2017): Long-range transport to summits north, south and at the Eastern Alpine divide – an outstanding Sahara dust event, 18-23.06.17, International Conference on Alpine Meteorology (ICAM), Reykjavik, Iceland

Greilinger, M. et al. (2017): Quantification of Black Carbon on filters of different station types in Austria via transmissiometer measurements, 27.08.-01.09.2017, European Aerosol Conference (EAC), Zurich, Switzerland

Ofner, J. et al. (Greilinger, M.) (2017): Physico-chemical transformation of Saharan dust particles by the city of Vienna – A combined imaging approach, 27.08.-01.09.2017, European Aerosol Conference (EAC), Zurich, Switzerland

Greilinger, M. et al. (2017): Identification of mineral dust layers in high alpine snow packs, 23.-28.04.2017, EGU General Assembly, Vienna, Austria

Greilinger, M. et al. (2017): Saharan dust under observation – From modelling and tracing towards in-situ measurements, VAO-Symposium, 28.-31.03.2017, Bolzano, Italy

Rothmüller M. et al. (2015): DUSTFALL – Impact of Sahara Dust on air quality forecasts in Austria, 6. Österreichischer Meteorologentag, Vienna, Austria

Baumann-Stanzer K. et al. (Rothmüller M.) (2015): Meteorological Analysis of the Sahara Dust Transport to Sonnblick in April 2014, Virtual Alpine Observatory Symposium, Salzburg, Austria

Rothmüller M. et al. (2015): DUSTFALL – Impact of Sahara Dust on air quality forecasts in austria, Virtual Alpine Observatory Symposium, Salzburg, Austria

Presseauftritte:

OE24 – TV-Interview – „Wüstenorkan über Österreich“ (2017)

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Bücher

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