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Modeling air quality in a changing climate
Mues, Andrea C.

Main titleModeling air quality in a changing climate
Title variationsModellierung von Luftqualität unter sich ändernden klimatischen Bedingungen
Author(s)Mues, Andrea C.
Place of birth: Berlin
1. RefereeProf. Dr. Peter Builtjes
Further Referee(s)Prof. Dr. Ulrich Cubasch
Keywordsair quality; climate change; model study; emission
Classification (DDC)550 Earth sciences
SummaryDie Luftqualität in einem Gebiet ist stark abhängig von den meteorologischen Bedingungen und ist somit auch sensitiv gegenüber Klimaänderungen. In dieser Arbeit wurden zwei verschiedene Ansätze verwendet, um den Einfluss von Klimaänderungen auf die Feinstaubkonzentration (PM10) in Europa und auf den PM10 Konzentrationsunterschied zwischen drei nord-west europäischen urbanen Agglomerationen und deren ländlichen Umgebungen (Stadt-Land Konzentrationsdifferenz) zu untersuchen. In einer ersten Studie wurde der Effekt der meteorologischen Bedingungen während einer synoptischen Situation aus der Vergangenheit, deren Auftreten in der Zukunft häufiger erwartet wird, auf die Luftqualität untersucht. Dafür wurden gemessene und mit den zwei Chemie-Transportmodellen (CTM) LOTOS-EUROS und REM/Calgrid simulierte PM10 Konzentrationen des extremen Sommers 2003 mit dem Sommermittel einer Fünfjahresperiode (2003-2008) verglichen. In einer zweiten Studie wurden drei Langzeitsimulationen mit dem off-line gekoppelten Modellsystem RACMO2 (regional Klimamodelle) – LOTOS-EUROS (CTM) durchgeführt. Als Randbedingungen für das RACMO2 Modell dienten dabei Simulationen von zwei Globalmodellen (Szenario-Läufe) sowie Reanalysedaten. Motiviert durch Ergebnisse der ersten Studien, wurde außerdem die Sensitivität von Modellsimulationen mit dem LOTOS-EUROS gegenüber der zeitlichen Beschreibung von anthropogenen Emissionen mit detaillierteren Zeitprofielen untersucht.
Für den Sommer 2003 wurden im Vergleich zu dem Fünfjahres-Sommermittel verbreitet erhöhte PM10 Konzentrationen an Stationen in Europa gemessen. Untersuchungen des Einflusses von Klimawandel auf die Luftqualität mit einem numerischen Modellsystem setzt eine gute Beschreibung von Meteorologie-abhängigen Prozessen im CTM voraus. Beide CTMs unterschätzen jedoch den gemessenen PM10 Anstieg im Sommer 2003 sowie den beobachteten Anstieg von PM10 Konzentration unter Bedingung mit extremen Temperaturen im Allgemeinen. Hauptursachen können in fehlenden jedoch wichtigen PM10 Komponenten und Emissionsquellen sowie Unsicherheiten darin gefunden werden. Des Weiteren ist eine Abhängigkeit der anthropogenen Emissionen von der Meteorologie in den Modellen nicht berücksichtigt, dies könnte jedoch zu einer erhöhten Modellgüte führen wie Ergebnisse der Sensitivitätsstudie mit dem LOTOS-EUROS zeigen. Die Auswirkungen von Klimaänderung auf die Konzentration von PM10 und auf die Stadt-Land Konzentrationsdifferenz ist in beiden, mit dem RACMO2 – LOTOS-EUROS Modellsystem durchgeführten, Szenario-Läufen gering. Es wurden sowohl positive als auch negative Abweichungen gefunden und für viele Gebiete weisen die Abweichungen der beiden Klimaläufe unterschiedliche Vorzeichen auf. Abhängig von der Jahreszeit und der Region unterscheiden sich die meteorologischen Parameter der beiden RACMO2-Klimasimulationen von der RACMO2 – Reanalyse Simulation. Dies hat einen erheblichen Einfluss auf die simulierten PM10 Konzentrationen und den Stadt-Land Konzentrationsunterschied.
Beide hier verwendeten Modellansätze sind geeignete Methode um den Einfluss von Klimaänderungen auf Feinstaubkonzentrationen zu untersuchen. Allerdings weisen die verwendeten Modelle (Klimamodelle, CTM) beträchtliche Schwächen in diesem Kontext auf. Daher ist eine qualitative anstatt einer quantitativen Interpretation der Modellergebnisse empfehlenswert.
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PDF-Datei von FUDISS_thesis_000000094839
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Number of pages151 S.
FU DepartmentDepartment of Earth Sciences
Year of publication2013
Document typeDoctoral thesis
Media type/FormatText
LanguageEnglish
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Authors commentsAus Copyright-Gründen sind einige Zeitschriftenartikel hier nicht online verfügbar.
Date of defense2013-06-27
Created at2013-08-14 : 09:12:27
Last changed2013-08-22 : 07:41:22
 
Static URLhttp://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000094839
NBNurn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000094839-4
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