mini|130px|right|Industrielle Luftverschmutzung Als Ausbreitungsrechnung bezeichnet man Berechnungsverfahren zur Ermittlung der Ausbreitung von Luftschadstoffen in der unteren Troposphäre. In Deutschland sind die Rahmenbedingungen zu deren Durchführung durch die TA Luft geregelt. Ausbreitungsrechnungen sind vierdimensionale Prozesse in Raum und Zeit.Kai Vaupel, Julian Schelp, Ulrich Klenk, Eberhard Schmidt: Strukturelle Zusammenhänge bei der Ausbreitungsmodellierung luftgetragener Schadstoffe in der Erdatmosphäre. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 76, Nr. 7/8, 2016, , S. 299–302.
Grundlagen In der Regel sind für Prognosen über die Ausbreitung von Schad- oder Geruchsstoffen Ausbreitungsrechnungen erforderlich.VDI 3783 Blatt 13:2010-01 Umweltmeteorologie; Qualitätssicherung in der Immissionsprognose; Anlagenbezogener Immissionsschutz; Ausbreitungsrechnung gemäß TA Luft (Environmental meteorology; Quality control concerning air quality forecast; Plant-related pollution control; Dispersion calculation according to TA Luft). Beuth Verlag, Berlin, S. 2–3. Die wesentlichsten Einflussfaktoren auf die Schadstoffausbreitung stellen Wind und Schichtung der Erdatmosphäre dar. Letztere lässt sich jedoch aus Routine-Messungen nicht bestimmen und wird daher in Deutschland in der Praxis über Tages- und Jahreszeit sowie Bedeckungsgrad, Wolkenuntergrenze und Windgeschwindigkeit abgeschätzt. Als Ergebnis erhält man eine der sechs Ausbreitungsklassen „sehr stabil“, „stabil“, „indifferent-stabil“, „indifferent-labil“, „labil“ oder „sehr labil“.VDI 3782 Blatt 6:2017-04 Umweltmeteorologie, Atmosphärische Ausbreitungsmodelle, Bestimmung der Ausbreitungsklassen nach Klug/Manier. Beuth Verlag, Berlin, S. 18. Auf dieser Basis erfolgt die weitere Berechnung unter quasistationären Bedingungen. Als Ergebnis erhält man entweder eine räumliche Verteilung der mittleren Konzentration des Schadstoffs, eine räumliche Verteilung der Deposition des Schadstoffs oder eine Zeitreihe der Konzentration des Schadstoffs an einem bestimmten Ort im Umkreis des Emittenten.
Modell-Typen Für die Ausbreitung kurzzeitiger Emission (z. B. bei Störfällen) werden in der Regel Gauß-Wolken-Modelle (engl. Gaussian puff model)VDI 3945 Blatt 1:1996-03 Umweltmeteorologie; Atmosphärische Ausbreitungsmodelle, Regel Gauß-Wolken-Modell (Environmental meteorology; Atmospheric Dispersion Models; Gaussioan-Puff-Modelsafety study). Beuth Verlag, Berlin, S. 36. oder Schwergas-Modelle eingesetztVDI 3783 Blatt 2:1990-07 Umweltmeteorologie; Ausbreitung von störfallbedingten Freisetzungen schwerer Gase; Sicherheitsanalyse (Environmental meteorology; dispersion of heavy gas emissions by accidental releases; safety study). Beuth Verlag, Berlin, S. 19..
Für die Ausbreitung wiederkehrender oder dauerhafter Emissionen (z. B. im Rahmen der Genehmigung von Industrieanlagen) schrieb die TA-Luft bis 2002 ein Gauß-Fahnen-ModellVDI 3782 Blatt 1:2016-01 Umweltmeteorologie; Atmosphärische Ausbreitungsmodelle; Gaußsches Fahnenmodell zur Bestimmung von Immissionskenngrößen (Environmental meteorology; Atmospheric dispersion models; Gaussian plume model for the determination of ambient air characteristics). Beuth Verlag, Berlin, S. 19. vor. Seitdem ist in Deutschland für die Ausbreitungsrechnung ein Langrange-ModellVDI 3945 Blatt 3:2000-09 Umweltmeteorologie; Atmosphärische Ausbreitungsmodelle, Partikelmodell (Environmental meteorology; Atmospheric dispersion models; particle model). Beuth Verlag, Berlin, S. 36. vorgeschrieben. Dabei wird im zuerst das dreidimensionale Windfeld um die Quelle simuliert und dann die Bewegung von Gasteilchen in diesem Strömungsfeld verfolgt und statistisch ausgewertet.
Neben rechnerischen Methoden wird in anderen Ländern, die Schadstoffausbreitung auch mit Wind- oder Wasser-Kanälen experimentell simuliert (z. B. in Frankreich).
Anwendung Ausbreitungsrechnungen werden in der Genehmigungspraxis dazu verwendet, die Zusatzbelastungen durch eine Anlage vorherzusagen. Mithilfe von Ausbreitungsrechnung und Quelltermrückrechnung können auch die von einer industriellen Anlage ausgehenden diffusen Emissionen ermittelt werden.VDI 4285 Blatt 3:2015-11 Messtechnische Bestimmung der Emissionen diffuser Quellen; Quantifizierung von diffusen Feinstaubemissionen aus industriellen Anlagen einschließlich landwirtschaftlicher Quellen (Determination of diffusive emissions by measurements; Quantification of diffusive emissions of fine dust from industrial plants including agricultural sources). Beuth Verlag, Berlin, S. 9.
Modelle Für die regulatorische Ausbreitungsrechnung in Deutschland stellt das Umweltbundesamt kostenlos das Modell Austal2000, ein Lagrange-Modell, zur Verfügung.
Das US-amerikanische Bundes-Umweltbehörde (EPA) stellt das für die USA und andere Länder verbindliche Modell AERMOD, ein Gauß-Fahnen-Modell, kostenlos bereit.
Einzelnachweise
Kategorie:Meteorologisches Konzept Kategorie:Luftverschmutzung