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04.06.2019

Meteorologie im Dienste des Umweltschutzes

Meteorologie im Dienste des Umweltschutzes

©ESA/ATG medialab

Internationaler Tag der Umwelt am 5. Juni: Der rasante Fortschritt bei Messungen und Vorhersagen hilft, die Luftqualität zu verbessern. Die ZAMG Abteilung für Umweltmeteorologie entwickelt unter anderem Computermodelle zur Berechnungen der Ausbreitung von Schadstoffen, zum Beispiel von gefährlichen Substanzen nach Unfällen, von natürlichen Quellen wie Vulkanen sowie von Gerüchen, wie etwa bei großen Betrieben mit Nutztierhaltung.

Am Mittwoch, 5. Juni 2019, lädt die ZAMG alle Interessierten zu einem Wettertreff mit dem Thema „Wird die Luft besser?" ein. Beginn ist um 17 Uhr im Wissenspark der ZAMG auf der Hohen Warte 38 in Wien. Eintritt frei.

Der Weltumwelttag wurde am 5. Juni 1972, dem Eröffnungstag der ersten Weltumweltkonferenz in Stockholm, vom Umweltprogramm der Vereinten Nationen ausgerufen. Mittlerweile beteiligen sich jedes Jahr rund 150 Länder am 5. Juni an unterschiedlichen Aktionen, die das Bewusstsein für die Umwelt und gegen Naturzerstörung stärken sollen.

Die Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) präsentiert am 5. Juni 2019 allen Interessierten ihre Entwicklungen und Forschungen im Bereich der Umweltmeteorologie. Ab 17 Uhr ist der Wissenspark der ZAMG auf der Hohen Warte in Wien frei zugänglich und ZAMG-Umweltmeteorologin Gabriele Rau berichtet über die vielfältigen Aufgaben der Umweltmeteorologie und über die Luftschadstoffproblematik früher und heute.

Berechnung der Ausbreitung und der Herkunft von Schadstoffen

Die Umweltmeteorologie befasst sich mit der Ausbreitung von Schadstoffen in der Atmosphäre und mit den meteorologischen Prozessen, die Einfluss auf die Schadstoffausbreitung haben. „So kann die Verfrachtung von durch Menschen verursachten Schadstoffen, zum Beispiel aus Industrie und Verkehr, oder von natürlichen Quellen, zum Beispiel von Waldbränden und Vulkanen, für die nächsten Stunden und Tage vorhergesagt werden", erklärt die ZAMG-Umweltmeteorologin Kathrin Baumann-Stanzer. „Umgekehrt kann bei einem plötzlichen Anstieg der Schadstoffkonzentration der Ort der Quelle berechnet werden und so der Verursacher bestimmt werden."

Wichtiger Teil des staatlichen Krisenmanagements

An der ZAMG werden für den Krisenfall Ausbreitungsmodelle von Schadstoffen entwickelt und operationell betrieben. Die Anwendungen reichen von kleinräumigen Vorhersagen, wie bei Tankwagenunfällen und Großbränden, bis zu Ereignissen mit internationalen Auswirkungen, wie Unfälle in Atomkraftwerken und Vulkanausbrüche. Bei wöchentlichen Übungen berechnet man an der ZAMG beispielsweise die Verlagerung einer radioaktiven Wolke in Abhängigkeit von der Entwicklung des aktuellen Wetters. „Diese Daten bilden neben den Messungen des Strahlenfrühwarnnetzes die wesentlichen Grundlagen für die Lagebewertung und die Maßnahmenplanung gemäß Strahlenalarmplan", sagt ZAMG-Expertin Baumann-Stanzer. „Durch diese Mess- und Prognosesysteme wird im Krisenfall wertvolle Zeit für die Vorbereitung und Umsetzung von Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung gewonnen."

Vorhersage der Luftbelastung durch neue Industriegebiete oder Straßen

Eine weitere Anwendung ist die Berechnung der Schadstoffkonzentration mit Ausbreitungsmodellen, um die Mechanismen der Schadstoffbelastung einer Region zu verstehen und effektive Maßnahmen zur Schadstoffreduktion setzen zu können. Diese Verfahren werden unter anderem bei der Genehmigung von neuen Kraftwerken, Industriezonen und Straßen eingesetzt.

Ausbreitung von Geruch

Auch die Ausbreitung von Geruch lässt sich berechnen. Die ZAMG führt in diesem Bereich zum Beispiel Analysen und Vorhersagen für die Umgebung von großen Betrieben mit Nutztierhaltung (z.B. Schweine, Rinder, Hühner) durch, um die optimalen Schutzabstände zwischen Stallungen und Wohngebieten zu ermitteln. Je nach Intensität der Quelle und den typischen Wetterlagen kann die Belastung durch Geruch in einer Region sehr unterschiedlich verteilt sein.

Erster Fernseh-"Wettermann" begründete Umweltmeteorologie in Österreich

Die Abteilung für Umweltmeteorologie wurde 1976 von Prof. Heinz Reuter gegründet, dem damaligen Direktor der ZAMG. Er trieb viele Bereiche der Meteorologie voran und war in der Bevölkerung als erster Wetterpräsentator im Fernsehen bekannt. Reuter verfasste bereits 1956 erste Gutachten zu Fragestellungen der Umweltmeteorologie. Dabei ging es zum Beispiel um die Staubbelastung in Wohnungen durch neue Werkstätten in der Umgebung.

Satellitendaten zur Verbesserung der Luftgüte

Kamen in der Anfangszeit der Umweltmeteorologie noch sehr einfache Methoden zum Einsatz, so sorgte die rasante Entwicklung von Messtechnik und Computertechnologien in den letzten Jahren für immer genauere Anwendungen für die unterschiedlichen Einsatzbereiche. Zum Beispiel erforscht derzeit ein österreichisches Konsortium von ZAMG, Umweltbundesamt, AIT, TU Graz und Wirtschaftsunternehmen, die Verbesserung des Luftgütemanagements unter Verwendung der neuesten Erdbeobachtungssatelliten. Ziel ist, die Dynamik der gemessenen Luftschadstoffe darzustellen, und diese dann zusammen mit weiteren Analysen, Emissionsdaten und Luftschadstoffprognosen in digitaler Form den Behörden in Österreich und Europa bereit zu stellen. Dies liefert einen wichtigen Beitrag zur Quellstärke und Analyse von Luftverunreinigungen und letztendlich zur verbesserten Umsetzung von Maßnahmen.

Rückgang einiger Schadstoffe in den letzten Jahren

Die Konzentration zahlreicher Schadstoffe in der Luft konnte in den letzten Jahrzehnten gesenkt werden, zum Beispiel Schwefeldioxid („saurer Regen"), Stickstoffoxid und bodennahes Ozon. Hier ist die intensive Zusammenarbeit von Organisationen wie der ZAMG und dem Umweltbundesamt mit Landes- und Bundesbehörden wichtig. Am Beginn der Arbeit steht immer das Feststellen eines bestimmten Problembereichs durch Messen erhöhter Konzentrationen. Dann werden die Mechanismen des Schadstoffanstiegs und seine Auswirkungen analysiert. So können gesetzliche Grenzwerte festgelegt werden und Maßnahmen zur Verbesserung der Luftgüte eingeleitet werden. Regelmäßige Messungen überwachen schließlich die Einhaltung der Grenzwerte und dienen der Alarmierung bei Überschreitungen.

Online Prognosen zur Entwicklung der Luftgüte in Österreich und Europa

Die ZAMG bietet auf ihrer Website Vorhersagen zur Luftgüte in Österreich und Europa. Darunter sind Prognosen von Ozon, Feinstaub, Saharastaub, Pollen und ein allgemeiner Luftqualitätsindex. Die Daten, Grafiken und Animationen finden Sie auf www.zamg.ac.at/cms/de/umwelt/luftqualitaetsvorhersagen .

Neue Herausforderungen durch den Klimawandel

In vielen Bereichen hat die Umweltmeteorologie geholfen, die Belastung mit Schadstoffen zu senken. Aber es gibt noch viele Herausforderungen, unter anderem durch den Klimawandel. „Die Änderung des Klimas bringt neue Herausforderungen. Bei mehr Hitze und Trockenheit steigt zum Beispiel die Gefahr von Waldbränden, und von trockenen Böden wird auch deutlich mehr Staub aufgewirbelt", sagt ZAMG-Expertin Kathrin Baumann-Stanzer. „Auch der stetig steigende Einsatz von Klimaanlagen bringt mehr Schadstoffe, vor allem indirekt aufgrund des erhöhten Stromverbrauchs, wenn dieser nicht durch erneuerbare Energien gedeckt wird. Außerdem ändern sich die Bedingungen für die Ausbreitung von Schadstoffen deutlich, wenn sich die vertikale Temperaturverteilung in der Atmosphäre ändert. Ebenfalls ein Thema sind neue Arten von Schadstoffen, zum Beispiel sehr kleine, früher nicht messbare Staubteilchen, die weiter in den menschlichen Organismus eindringen können. Diese neuen Herausforderungen erfordern die Adaption bewährter Methoden und die Entwicklung neuer Mess- und Vorhersagesysteme."

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Wettertreff im Wissenspark der ZAMG Wien zum Thema Umweltmeteorologie am 5. Juni 2019, 17 Uhr. Eintritt frei. Quelle: ZAMG. –>Link zum Bild in Originalgröße

Der Erdbeobachtungsatellit Sentinel-5P dient unter anderem der weltweiten Überwachung der Luftqualität: Die Daten liefern auch einen wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis der Ursachen von Luftverunreinigungen und zur Entwicklung von effizienten Maßnahmen zur Verbesserung der Luftgüte. Sentinel 5P misst zahlreiche Spurengase in extrem hoher Auflösung, wie Stickstoffdioxid, Ozon, Formaldehyd, Schwefeldioxid, Methan, Kohlenmonoxid und Aerosole. Quelle: ESA/ATG medialab. –>Link zum Bild in Originalgröße

Mobiles Messgeräte zur kleinräumigen Messung von Luftschadstoffen in der unteren Atmosphäre: Mit einem SODAR-Messgerät (Sound/Sonic Detecting And Ranging) wie in der Abbildung ermittelt man bis einige hundert Meter über Grund die für die Verteilung von Schadstoffen wesentlichen Informationen über Wind und Turbulenz. Quelle ZAMG. –>Link zum Bild in Originalgröße

Saharastaub auf dem Weg von Afrika nach Europa: Die ZAMG bietet auf der Website Vorhersagen für unterschiedliche Parameter der Luftqualität, für Europa und Österreich. Quelle: ZAMG. –>Link zum Bild in Originalgröße

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Web-Links

Vorhersagen der Luftqualität (Österreich und Europa): www.zamg.at/cms/de/umwelt/luftqualitaetsvorhersagen

ZAMG allgemein: www.zamg.at und www.facebook.com/zamg.at

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