Der Einfluss verschiedener Verkehrsträger auf die Luftqualität von Hamburg: Konzepte und erste Ergebnisse des DLR-Projekts ELK

Abstract

Gesamtstädtische Simulationen von Luftschadstoffen in Hamburg werden mit den Modellsystemen PALM-4U und EPISODE-CityChem durchgeführt, um Immissionen räumlich und zeitlich hochaufgelöst zu quantifizieren. Zielsetzung ist dabei einerseits den Einfluss von Emissionen verschiedener Sektoren und Verkehrsmodi wie Straßenverkehr, Schifffahrt und Luftfahrt auf die Luftqualität zu untersuchen und andererseits die Ergebnisse unterschiedlicher Modellsysteme zu vergleichen. Die Analysen werden im Rahmen des gemeinsamen DLR / Hereon-Projekts ELK (EmissionsLandKarte) durchgeführt. Neben globalen Emissionskatastern werden Emissionen für die Modellregion Hamburg aufgrund ihrer spezifischen verkehrlichen Eigenschaften auf lokaler Skala untersucht: Die Stadt Hamburg ist an das überregionale Straßen-, Eisenbahn- und Binnenwasserstraßennetz angebunden und verfügt über einen Flug- und Seehafen. Als Großstadt ist Hamburg charakterisiert durch ein größeres Einzugsgebiet mit nennenswerten Pendler- und Wirtschaftsverkehren. Die aktuelle Verkehrstransformation kann mittels Verhaltensänderungen simuliert und mit Ergebnissen basierend auf realem Verkehrsgeschehen verglichen werden. Für die Abbildung der Emissionen verschiedener Sektoren bzw. Verkehrsträger werden sowohl das agentenbasierte Nachfragemodell TAPAS und die mikroskopische Verkehrsflusssimulation SUMO eingesetzt als auch die Emissionsmodelle HiMEMO, MoSES, UECT und MEGAN. Für die Luftqualitätsmodellierung wird das Stadtklimamodellsystem PALM-4U mit dem global-regionalen Klimachemiemodell MECO(n) gekoppelt. Für das Chemietransportmodell EPISODE-CityChem werden Randbedingungen mit dem regionalen Chemietransportmodell CMAQ erzeugt. Im Rahmen von ELK wird die Ausbreitung von Gasen und Partikeln für die Stadtregion Hamburg in einer räumlichen Auflösung kleiner 100 m, in ausgewählten Tochterdomänen bis wenige Meter, und typische saisonale Episoden simuliert. Gezeigt werden erste ausgewählte Ergebnisse zum Einfluss verschiedener Verkehrsträger und Umweltfaktoren auf die Luftqualität: i) Dreidimensionale Verteilung und Dynamik von Luftschadstoffen durch Emissionen des bodengebunden Verkehrs, ii) Beiträge von Schiffsemissionen auf die Luftqualität in der Umgebung, sowie iii) Emission flüchtiger organischer Verbindungen von Vegetation unter Trockenstress und Auswirkungen auf die Ozonbelastung. Die Erstellung konsistenter drei- und vier-dimensionaler Kataster der urbanen gas- und partikelförmigen Emissionen über alle Verkehrsmodi, der Energieerzeugung und verwandter Sektoren sowie das darauf aufbauende Immissionskataster für die Stadtregion Hamburg sollen als Beitrag und Planungsgrundlage für Politik, Forschung und Gesellschaft dienen, um die Luftqualität an Straßen und damit die Lebensqualität vor Ort zu verbessern.