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Modellanalyse Schadstoffimmissionen – Auswirkungen des Verkehrs auf die Luftqualität in drei Ballungsräumen

Model analysis pollutant emissions - impact of traffic on air quality in three agglomerations

  • Luftschadstoffmessungen im gesamten Bundesgebiet zeigen, dass die in der „Richtlinie 2008/50/EG über Luftqualität und saubere Luft für Europa“ festgelegten Grenzwerte für einige Luftschadstoffe insbesondere an verkehrsnahen Standorten zum Teil stark überschritten oder erreicht werden (Hot-Spots). An vielen dieser Hot-Spots liegen messtechnisch nachgewiesene Überschreitungen des NO2-Jahresmittelgrenzwertes von 40 µg/m³ vor und werden von Modellrechnungen auch für die nächsten Jahre prognostiziert. In der vorliegenden Untersuchung wurden exemplarisch für die Ballungsräume Hamburg, Duisburg und Frankfurt am Main verkehrsträgersübergreifende Emissions- und Immissions-modellierungen für den Hintergrund in einer Auflösung von 500 m mal 500 m vorgenommen. Für diese Ballungsräume wurden detaillierte Emissionsberechnungen für die Verkehrsträger Straße, Schiene, Schiff und Flug für das Analysejahr 2016 erstellt. Zusätzlich wurden spezifische Szenarien im Verkehrssektor für die Jahre 2025 und 2030 entwickelt. Dies beinhaltet die Trendprognose und im Vergleich mit dem Trend vier verschiedene Szenarien: Szenario 0: Trendszenario Szenario I: Verbesserung Motorentechnik, verstärkte Nutzung alternativer Kraftstoffe und Elektromobilität Szenario II: Verkehrsverlagerung im Güterverkehr Szenario III: Verkehrsvermeidung / Optimierte Verkehrsflüsse Szenario IV: Maximales Kombi-Szenario Um die Auswirkung der Emissionsänderungen auf die Luftqualität im städtischen Hintergrund zu bewerten, wurden für das Analysejahr 2016 und für die Szenarien Ausbreitungsrechnungen mit dem EURAD Modellsystem (Europäisches Ausbreitungs- und Depositionsmodell) in den Modellgebieten durchgeführt. Die Modellrechnungen mit dem EURAD Modell wurden für einen kompletten Jahreszyklus 2016 und für die Prognose Szenarien durchgeführt. Die wichtigsten Befunde für die Luftqualität im städtischen Hintergrund sind Folgende: Analyse Jahr 2016: Die Belastung der Luft durch Emissionen im Verkehrssektor ist besonders bei den Stickoxiden ausgeprägt. Im Ballungsraum Hamburg ist der Schiffsverkehr und der Straßenverkehr dominant Im Ballungsraum Duisburg ist der Straßenverkehr besonders ausgeprägt Im Ballungsraum Frankfurt ist der Straßenverkehr und der Flugverkehr am stärksten ausgeprägt. Der Belastung durch den Schienenverkehr spielt in allen drei Ballungsräumen nahezu keine Rolle Szenarien: Es sind deutliche Reduktionen in den Stickoxiden durch prognostizierte verminderte Emissionen besonders im Straßenverkehr für alle Ballungsräume zu sehen. Im Ballungsraum Hamburg ist zusätzlich noch eine verminderte Belastung durch SO2 im Schiffsverkehr zu sehen. Im Ballungsraum Frankfurt sind höhere SO2 Konzentrationen durch erhöhte Emissionen im Flugverkehr zu beobachten. Die stärksten Veränderungen (Minderungen) sind für die Szenarien I und für die Kombination aller Szenarien (IV) zu sehen. Eine Verbesserung der Luftqualität wird bereits deutlich durch die bereits heute beschlossenen Maßnahmen (Szenario 0) erzielt. Die zusätzlichen Maßnahmen (Szenarien I bis IV) bewirken darüber hinaus nur geringe Minderungen der Schadstoffbelastung im mittleren Hintergrundniveau der Ballungsräume
  • Air pollutant measurements throughout Germany show that the concentration limits related to “Directive 2008/50 / EC on air quality and clean air for Europe" are partially severely exceeded for some air pollutants, especially at traffic-related locations (hot spots). At present, the air pollutant components nitrogen dioxide (NO2) and particulate matter (PM10) are in focus. In the present study, cross-mode emission modelling and chemical transport calculation was carried out for the metropolitan areas of Hamburg, Duisburg and Frankfurt am Main. Detailed emission calculations for road, rail, ship, and flight modes for the analysis year 2016 were done for these agglomerations. In addition, specific scenarios in the transport sector for 2025 and 2030 were developed. This includes the trend forecast and compared to the trend four different scenarios: Scenario 0: Trend scenario Scenario I: Improvement of engine technology, increased use of alternative fuels and electric mobility Scenario II: Modal shift in freight transport Scenario III: Traffic Avoidance / Optimized Traffic Flows Scenario IV: Maximum combination scenario To investigate the effect of the emissions on air quality, chemical transport calculations were carried out with the EURAD Model System (European Air Quality and Deposition Model) for the analysis year 2016 and for the scenarios. The model calculations with EURAD model were carried out for a complete annual cycle 2016 and for the forecasting scenarios. The most important findings for air quality in the urban background are the following: Analysis year 2016: The air pollution from emissions in the transport sector is particularly pronounced in the case of nitrogen oxides. In the Hamburg metropolitan area, marine shipping and road transport are dominant. In the Duisburg metropolitan area, road traffic is particularly pronounced. In the Frankfurt metropolitan area, road traffic and air traffic are most pronounced. The burden of rail transport plays almost no role in all three conurbations. Scenarios: Significant reductions in nitrogen oxides due to projected reductions in emissions, especially in road transport, for all agglomerations In the Hamburg metropolitan area, additionally reduced exposure to SO2 in shipping traffic In the Frankfurt metropolitan area, higher SO2 concentrations due to increased emissions in air traffic The strongest changes (reductions) are seen for scenarios I and for the combination of all scenarios (IV). An improvement in air quality is already clearly achieved through the measures already adopted today (scenario 0). The additional measures (scenarios I to IV) also result in only minor reductions in air pollution in the mean background level of the agglomerations.

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Metadaten
Verfasserangaben:Hermann Jakobs, Christiane Schneider, Nicola Toenges-Schuller, Ingo Düring, Tilo Hoffmann
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-28025
ISBN:978-3-95606-751-8
ISSN:0943-9331
Schriftenreihe (Bandnummer):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe V: Verkehrstechnik (373)
Verlag:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Verlagsort:Bremen
Dokumentart:Buch (Monographie)
Sprache:Deutsch
Datum der Veröffentlichung (online):11.08.2023
Datum der Erstveröffentlichung:11.08.2023
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Datum der Freischaltung:11.08.2023
Freies Schlagwort / Tag:Luftverkehr; Schadstoffimmissionen; Schienenverkehr; Schiffsverkehr; Straßenverkehr
air traffic; pollutant emissions; rail traffic; road traffic; shipping traffic
Seitenzahl:289
Bemerkung:
Bericht zum Forschungsprojekt 02.0414
Modellanalyse Schadstoffimmissionen – Auswirkungen
des Verkehrs auf die Luftqualität in drei Ballungsräumen

Fachbetreuung
Cyrus Schmellekamp

Referat
Umweltschutz, Immissionen
Institute:Abteilung Straßenverkehrstechnik
DDC-Klassifikation:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Lizenz (Deutsch):License LogoBASt / Link zum Urhebergesetz

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