Meteorologische Einflüsse auf die Konzentrationen feiner und grober atmosphärischer Aerosolpartikel in Deutschland

Atmosphärische Aerosolpartikel können durch ein breites Spektrum an natürlichen oder anthropogenen Emissionen mit unterschiedlich hohen Konzentrationen in die Atmosphäre freigesetzt werden. Sie beeinflussen den Strahlungshaushalt und damit auch das Klima der Erde und können außerdem durch ihre Präsenz in der Atmosphäre Wechselwirkungen mit Mensch und Natur, also dem gesamten Ökosystem haben. Seit dem Jahr 2010 gelten in der EU Grenzwerte für die PM10 Tagesmittelkonzentration, die jedoch bereits wenige Monate nach Beginn der Gültigkeit an vielen Messstationen überschritten wurden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war eine objektive Bewertung der Herkunft und des Zustandes der an einem Messort ankommenden Luftmasse und der damit verbundenen Schadstoffniveaus. Im ersten Teil der Arbeit wurden PM10 Messdaten aus fünf Jahren in und um Leipzig sowie analog in fünf verschiedenen Regionen deutschlandweit in Bezug auf PM10 Grenzwertüberschreitungen untersucht. Es wurden Rückwärtstrajektorien für eine Clusteranalyse verwendet, mit der spezifische Wetterlagen unterschieden wurden und diesen dann die einzelnen Messtage mit den zugehörigen Schadstoffkonzentrationen zugeordnet wurden. Hierbei wurde deutlich, dass durch entsprechende meteorologische Bedingungen sowohl lokal als auch regional emittierte Schadstoffe in Bodennähe akkumulieren oder aber auch räumlich verteilt werden können. Außerdem wurde in dieser Arbeit eine Modellvalidierung vorgestellt. Es wurde das Modellsystem COSMO-MUSCAT/ext-M7 verwendet, dessen Ergebnisse mit Beobachtungsdaten verglichen wurden. Als erstes wurde die Beschreibung der meteorologischen Bedingungen, dann die räumliche Verteilung von PM10, die chemische Partikelzusammensetzung sowie physikalische Aerosolparameter wie Partikelanzahl, -volumen und -durchmesser verglichen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass nach wie vor Probleme bei der Beschreibung der mikrophysikalischen Aerosoleigenschaften bestehen. Die Größenordnungen der verglichenen Parameter können vom Modell abgebildet werden, dennoch müssen Modellergebnisse nach wie vor mit Vorsicht interpretiert werden, insbesondere hinsichtlich von Prozessen, bei denen die Partikelanzahl eine Rolle spielen