Photochemische Indikatoren zur Charakterisierung der Oxidantienbildung bei Hochdruckwetterlagen

Zusammenfassung
In der vorliegenden Arbeit wird eine Methode zur
Charakterisierung der Oxidantienbildung weiterentwickelt und
überprüft. Bisher konnte die NOx- bzw. VOC-Sensitivität der
Ozonkonzentration in einem bestimmten Gebiet nur mittels
numerischer Simulationen ermittelt werden. Ein Konzept, die
Gebiete auch durch Messungen zu separieren, fehlte. Als Ausweg
aus dieser Situation kann die sogenannte Indikatormethode
dienen. Als Indikatoren dienen Konzentrationen oder
Konzentrationsverhältnisse von Substanzen, die stellvertretend
für die wichtigsten Spezies und Reaktionspfade der
troposphärischen Photochemie bei der Oxidantienbildung stehen.
Mit der Anwendung der Indikatormethode auf Meßdaten kann die
Aussage getroffen werden, ob es zur Verminderung der
Ozonkonzentration
effektiver ist, die NOx- oder die VOC-Emissionen zu reduzieren.
Dazu ist die Festlegung von Übergangswerten notwendig, die die
beiden Regime voneinander abgrenzen. Die Konstanz der
Übergangswerte ist eine notwendige Voraussetzung für die
Anwendung der Indikatormethode auf Meßdaten. Um die
Abhängigkeiten der Übergangswerte von den Umgebungs- und
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Emissionsbedingungen zu bestimmen, werden
Chemie-Boxmodellstudien und dreidimensionale Simulationen mit
dem numerischen Modell KAMM/DRAIS durchgeführt und die
Ergebnisse weiterer Simulationen analysiert. Die Übergangswerte
der Indikatoren H2O2/HNO3 und Peroxide/HNO3 weisen dabei die
geringsten Sensitivitäten auf. Im weiteren wird untersucht, wie
gut mit der Indikatormethode die räumliche Verteilung der Regime
bestimmt werden kann. Das Ergebnis der dafür entwickelten
quantitativen Methode ist eine relative Trefferquote. Keiner der
Indikatoren hat einen vollkommen konstanten Übergangswert. Es
werden daher zusätzlich die Trefferquoten bestimmt, die sich bei
der Verwendung der ermittelten maximalen und minimalen
Übergangswerte ergeben. Nur die Indikatoren H2O2/HNO3 und
Peroxide/HNO3 weisen so hohe Trefferquoten auf, daß die
Anwendung dieser Indikatoren mit den Übergangswerten 0,2 bzw.
0,3 auf Meßdaten empfohlen werden kann. Abschließend wird eine
qualitative Analyse des Einflusses der meteorologischen
Bedingungen und der Emissionen auf die räumliche Verteilung der
Regime durchgeführt. Als entscheidende Einflußgrößen stellen
sich dabei die Höhe der konvektiven Grenzschicht, die
Komplexität der Strömung und die Lage der Hauptquellgebiete zur
mittleren Strömung heraus. Weitere Ergebnisse sind, daß sich die
VOC-sensitiven Gebiete hauptsächlich stromab von den
Hauptquellgebieten befinden und daß die maximalen
Ozonkonzentrationen in VOC-sensitiven Gebieten zu finden sind.