Discharge water samples from Exhaust Gas Cleaning Systems (EGCS, scrubbers) were taken on board of ships and analyzed in terms of heavy metals and PAKs. The distribution of wash water and potential concentration of pollutants were simulated with a dispersion model for the North- and Baltic Sea. Results showed increased pollutant concentrations, especially in the closed-loop EGCS waters, and that the accumulation of pollutants can be significant in some areas of the Baltic. The study concludes that EGCS may improve the air quality in harbor cities and at sea but will shift atmospheric to marine pollution. The findings are integrated into international discussions at IMO, EU and HELCOM with the view to reduce marine pollution caused by scrubber discharge waters. Veröffentlicht in Texte | 162/2020.
Ziel des vom Umweltbundesamt vergebenen Projektes ist es, emissionsmindernde Maßnahmen zur Reduzierung der Feinstaubbelastung zu identifizieren, um die gegenwärtig noch auftretenden Überschreitungen der PM10 -Grenzwerte und des geplanten PM2.5-Grenzwerts zukünftig zu vermeiden. Die immissionsseitigen Auswirkungen der geplanten Maßnahmen sollen mit Ausbreitungsrechnungen auf der Basis von Chemie-Aerosol-Transportmodellen bestimmt werden. Als Ausbreitungsmodell wird hauptsächlich das im Institut für Meteorologie der Freien Universität mit Unterstützung des Umweltbundesamts entwickelte REM-CALGRID-Modell verwendet. Veröffentlicht in Texte | 59/2013.
Ziel des Projektes war die Überprüfung und Verbesserung der NO2-Immissionsmodellierung auf Basis der Emissionen aus HBEFA 4.1 im Nahbereich von Straßen. Dafür sollte eine detail¬lierte Modellierung für eine Straße mit einer guten Datenlage insbesondere hinsichtlich der Verkehrsstärken und der Zusammensetzung der Fahrzeugkategorien angefertigt werden. Auf Basis dieser Daten sollten die Emissionen mit HEFA 4.1 berechnet und die Immissionen mit einem detaillierten Strömungsmodell abgeleitet werden. Bei der Immissionsmodellierung war insbesondere auch auf die Umwandlung von NO zu NO2 einzugehen und Empfehlungen für eine bessere Beschreibung dieser Prozesse in Ausbreitungsmodellen abzugeben. Die Modellierungen mit dem vereinfachten Chemiemodell im Projekt haben ergeben, dass für das Untersuchungsgebiet in Potsdam die in HBEFA 4.1 angegebenen NO2-Emissionsfaktoren dort zu halbieren sind. Vor der Anwendung dieses Verfahrens sollte eine Auswertung des gemessenen Verhältnisses der NOx- zu NO2-Zusatzbelastungen bei niedrigen O3-Konzentrationen erfolgen und die Anwendung des Verfahrens damit oder durch Nutzung vergleichbarer Verfahren geprüft und begründet werden. Weitere Empfehlungen betreffen die Emissionsminderung bei Diesel-PKW nach Software-Update und eine mögliche Einführung weiterer Verkehrssituationen in HBEFA 4.1. Die Ergebnisse sind insbesondere für Behörden und Gutachten relevant, die regelmäßig im Rahmen der Luftreinhalteplanung NO2-Immissionsmodellierungen durchführen. Veröffentlicht in Texte.
Der vorliegende Bericht beschreibt die Arbeiten und Ergebnisse des BFS-Forschungsvorhabens Erweiterung des Programmsystems LASAIR für die Zwecke des Notfallschutzes im Bereich der Kernreaktor-Fernüberwachung (StSch 4457). Im Rahmen dieses Vorhabens wurde das Programmsystem LASAND konzipiert und realisiert, welches die Anwendung des Lagrangeschen Ausbreitungsmodells LASAT in Verbindung mit komplexer meteorologischer Modellierung auf der Basis eines diagnostischen Ansatzes für die Zwecke des Notfallschutzes erlaubt. Eine Voraussetzung für eine Ausbreitungsrechnung unter realistischen Bedingungen ist die Modellierung der Windfelder. Für das Programmsystem LASAND wurde ein Meteorologischer Präprozessor (MPP) entwickelt, der auf der Basis von Stationsdaten und Windfeldern aus dem Lokalmodell des Deutschen Wetterdienstes dreidimensionale Initialwindfelder für die Anwendung in einem diagnostischen Windmodells generiert. Im Rahmen dieses Prozesses werden Konsistenzprüfungen der bereitgestellten Daten und eine Datenassimilation durchgeführt. Der MPP kann für ebenes und gegliedertes Gelände, für einzelne oder geschachtelte Rechengitter und in verschiedenen Zeitmaßstäben angewendet werden. Das verwendete diagnostische Windfeldmodell aus dem Programmpaket LASAT erlaubt es außerdem den Einfluss von Gebäuden auf die lokalen Windverhältnisse zu berücksichtigen. Der MPP ist damit in der Lage dreidimensionale strukturierte Windfelder für Betrachtungen vom mikroskaligen Bereich (wenige Hundert Meter) bis hin zum mesoskaligen Bereich (einige Hundert Kilometer) bereitzustellen.
Im Rahmen des Vorhabens „Integration des atmosphärischen Ausbreitungsmodells FLEXPART in RODOS zur Erweiterung der Möglichkeiten der inversen Modellierung zur Quellort- und Quelltermbestimmung auf der Grundlage von Messdaten“ wurde das atmosphärische Transport- und Ausbreitungsmodell FLEXPART in das Entscheidungshilfesystem RODOS/JRODOS integriert. Die Arbeiten beinhalteten die Erstellung einer einheitlichen Datenbasis für FLEXPART, die Ankopplung an die meteorologischen Prognosedaten des Deutschen Wetterdienstes sowie die Entwicklung einer graphischen Benutzeroberfläche für FLEXPART als Teil des JRODOS Systems. Eine direkte Integration von FLEXPART war wegen der GNU Lizenz nicht möglich. Deshalb wurde eine Methode entwickelt, die es erlaubt, dass der Nutzer die Anwendung selbstständig integriert. Da FLEXPART nur Aktivitätskonzentrationen aber keine Dosen berechnet, wurden spezielle Module entwickelt, die Dosis-Information bereitstellen, wie alle anderen atmosphärische Transport- und Ausbreitungsmodelle in JRODOS auch. Weiterhin wurde FLEXPART mit dem Nahrungskettenmodul FDMT von JRODOS gekoppelt. Nach Absprache mit dem Auftraggeber wurde ein spezielles Modul zur Abschätzung der Auswirkung einer Nuklearexplosion integriert. Ein Schwerpunkt der Arbeiten befasste sich mit Test und der Dokumentation der Änderungen in FLEXPART und JRODOS. Es wurden spezielle Tests entwickelt, um sicherzustellen, dass die gemachten Anpassungen in FLEXPART keine Auswirkung auf die Qualität der Ergebnisse haben. Es wurden Testprozeduren und Use Cases definiert, um die operationelle Funktionalität der integrierten FLEXPART Version zu verifizieren. Ein eintägiger Trainingskurs stelle dem Auftraggeber neuen Funktionalitäten vor. Insgesamt sieben technische Berichte wurden erstellt, die die durchgeführten Arbeiten ausführlich dokumentieren. Zum Abschluss des Projekts ist FLEXPART so in JRODOS integriert, dass inverse Modellierungen, also Vorwärts- und Rückwärtsrechnungen zur Bestimmung von Quellorten, wie vom Auftraggeber gefordert, möglich sind.
Dieser Bericht enthält die Ergebnisse des Vorhabens 3616S72575 “Weiterentwicklung des atmosphärischen Ausbreitungsmodels ARTM bezüglich weiterer Anwendungsbereiche, Windfeld- und Grenzschichtmodell, Dokumentation“. Im Vorhaben wurde zunächst der Stand von Wissenschaft und Technik bezüglich der atmosphärischen Ausbreitungsrechnung von Radionukliden zusammengetragen und dokumentiert. Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen wurde ARTM angepasst und weiterentwickelt. Die in diesem Vorhaben erstellte ARTM Version 3.0.0 repräsentiert damit wieder den aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik und schreibt diesen Stand fort.
Nach der Reaktorkatastrophe von Fukushima im März 2011 führte die Strahlenschutzkommission (SSK) im Auftrag des BMU mehrere Projekte im Umfeld der mit der friedlichen Nutzung der Kernenergie in Deutschland verbundenen Risiken durch. Die Aufgabenstellung für die Arbeitsgruppe A510 („Erfahrungsrückfluss Fukushima“) bezog sich auf die nukleare Notfallvorsorge und Gefahrenabwehr. Zur Bearbeitung dieses Themas wurden sieben Teilbereiche und 42 Arbeitspakete eingerichtet. Der hier vorgelegte Abschlussbericht zum Arbeitspaket AP5500 befasst sich mit dem Themenkomplex Ausbreitungsmodelle, deren Ergebnisse eine wesentliche Grundlage bei der Ermittlung der radiologischen Lage im Ereignisfall bilden. Untersucht werden die Modelle, die aktuell im Rahmen des Notfallschutzes in Deutschland und in der Schweiz operationell eingesetzt werden (ABR, ADPIC, ARTM, LASAIR, LPDM, RODOS, SAFER). Die in diesem Bericht dokumentierten Ergebnisse bilden die Grundlage für das Thema Ausbreitungsrechnung in der SSK-Empfehlung zur „Weiterentwicklung des Notfallschutzes durch Umsetzen der Erfahrungen aus Fukushima“.
Es wurden detaillierte Emissions- und Ausbreitungsberechnungen für die Zeppelinstraße in Potsdam für die Bezugsjahre 2015, 2018 und 2019 durchgeführt, weil hier eine sehr gute Datenlage vorlag. Die modellierten NOx- und NO2-Jahresmittelwerte wurden mit den Messdaten an der Messstation Zeppelinstraße verglichen. Die Ergebnisse der Modellrechnungen zeigten auf, dass bei optimaler Datenlage und Anwendung des dreidimensionalen prognostischen Strömungs- und Ausbreitungsmodells MISKAM mit HBEFA4.1 die NOx-Zusatzbelastung für das Jahr 2015 um 16% unterschätzt und für die Jahre 2018 und 2019 um 16% bzw. 15% überschätzt werden. In der NOx-Gesamtbelastung ergab dies Abweichungen zwischen -12% (2015) und +11% (2018) bzw. 10% (2019). Eine Ursache für die Überschätzungen 2018 und 2019 könnte ggf. in der im HBEFA4.1 nicht vorhandenen Berücksichtigung der Wirkung der freiwilligen Softwareupdates und/oder höherer Wirkungen der verpflichtenden Softwareupdates zu finden sein. Verwendet man zur Berücksichtigung der NO-NO2-Konversion das vereinfachte Chemiemodell nach Düring et al. (2011) in seinen Standardeinstellungen und unter Nutzung der NO2-Direktemissionsanteile aus HBEFA4.1, dann wird 2015 der NO2-Messwert (leicht) überschätzt (4%). Statistische Konversionsmodelle nach Romberg et al. (1996) bzw. Bächlin et al. (2008) zeigen tendenziell eine NO2-Unterschätzung. In den Bezugsjahren 2018 und 2019 werden mit dem vereinfachten Chemiemodell deutliche Überschätzungen der NO2-Messwerte berechnet, weil die NOx-Zusatzbelastung (NOx-Emission) zu hoch ist (16% bzw. 15%) und die NO-NO2-Konversion im vereinfachten Chemiemodell zusätzlich zu einer weiteren Überschätzung in der Gesamtbelastung führt. Auch die statistischen Konversionsmodelle zeigen NO2-Überschätzungen der Gesamtbelastung, die aber geringer sind als mit dem Chemiemodell berechneten. Es zeigt sich, dass mit einer Halbierung der NO2-Direktemissionsanteile des HBEFA4.1, wie aus Analysen der Immissionsdaten ableitbar, die mit dem Chemiemodell berechneten NO2-Gesamtbelastungen deutlich näher am Messwert liegen. Quelle: Forschungsbericht
Auf dem Markt sind heutzutage sehr einfach aufgebaute und daher zum Teil vergleichsweise preisgünstige Sensorsysteme verfügbar. In der Öffentlichkeit stoßen diese Sensorsysteme zur Messung der Luftqualität auf großes Interesse. Sie werden häufig abseits der behördlichen Messstationen in der Fläche eingesetzt, um dort ortsbezogen die Luftqualität zu ermitteln. Zum Vergleich der Ergebnisse werden sie mitunter auch direkt neben diesen Messstationen betrieben. Aber sie erfüllen die gesetzlichen Anforderungen an die Güte von Luftqualitätsmessungen für sich nicht und können derzeit nicht zur gesetzlichen Überwachung von Grenzwerten der Luftqualität eingesetzt werden. Sie sind aktuell keine Alternative zu den in den Messnetzen der Bundesländer eingesetzten Referenzmessverfahren, können allerdings in bestimmten Situationen eine sinnvolle Ergänzung darstellen. Die Nutzung von geeigneten Sensorsystemen in Kombination mit Ausbreitungsmodellen kann das Vertrauen in vorhandene Ausbreitungsmodellierungen stärken. Maßnahmen zur Produktzertifizierung seitens der Hersteller und regelmäßige unabhängige Prüfungen auf Basis technischer Standards können wesentlich dazu beitragen, die Nutzung von Sensorsystemen zu fördern und das Vertrauen in die Verlässlichkeit der damit gewonnenen Messwerte zu erhöhen. Quelle: https://www.vdi.de/
Airguns werden bei seismischen Erkundungen und wissenschaftlichen Untersuchungen eingesetzt und erzeugen impulshafte Schallsignale mit hoher Intensität im tieffrequenten Bereich. Abgesehen von der Möglichkeit, permanente oder temporäre Hörschädigungen zu induzieren oder Verhaltensreaktionen auszulösen, können Airgungsignale die Wahrnehmung relevanter akustischer Signale in der Umwelt maskieren. Dieser Frequenzbereich überschneidet sich mit vielen Vokalisationen von Meeressäugern, insbesondere den Gesängen und Rufen von Bartenwalen. Auf Grund der hohen Quellschallpegel besitzen Airguns das Potential Kommunikationssignale von Meeressäugern auch noch in großen Entfernungen zu maskieren. Dieses Potential zur Maskierung von Kommunikationssignalen im Südpolarmeer wird in dieser Studie mithilfe eines Modellierungsansatzes bewertet. Um die Ausbreitung von Airgunimpulsen im Südpolarmeer zu modellieren, wurde eine parabolische Gleichungsnäherung verwendet,. Die Ausbreitungsmodelle wurden anhand von Aufzeichnungen zweier seismischer Vermessungen im Südpolarmeer validiert. Die Modellvorhersagen zeigen eine große Übereinstimmung in den empfangenen Schallpegel und den Frequenzspektren mit den Messergebnissen und weichen nur um wenige Dezibel ab. Durch die von einer Punktquelle ausgehende dreidimensionale Schallsusbreitung und den resultierenden Reflektionen an der Wasseroberfläche und dem Meeresboden ergeben sich mehrere Strahlengänge. Diese Strahlengänge, die Schallquelle und Empfänger verbinden, besitzen unterschiedliche Längen, so dass Signale über die verschiedenen Wege den Empfänger nicht gleichzeitig erreichen. Die Dauer der empfangenen Signale nimmt entsprechend mit der Entfernung von der Schallquelle zu. Das Ausmaß dieser sogenannten Signalstreckung wurde vom Ausbreitungsmodell leicht unterschätzt. Für Airguns, die über dem australischen Festlandsockel eingesetzt wurden, wurde die höchste Korrelation mit dem SOFAR-Kanal (Sound Fixing and Ranging) gefunden, wenn die Wassertiefe im Bereich von 300 bis 700 Metern lag, woraus sich sehr große Ausbreitungsdistanzen ergeben. Es wurde festgestellt, dass Übertragungsverluste in der Region südlich der Polarfront maßgeblich durch die Schallstreuung an der Oberfläche, ausgelöst durch Windwellen beeinflusst wird. Die validierten Ausbreitungsmodelle ermöglichen es, die empfangenen Schallpegel der Airgun- und Vokalisierungssignale am Ohr des Tieres für jede Entfernung zur Airgun sowie zu vokalisierenden Artgenossen vorherzusagen. Ein psychophysisches Modell basierend auf einem Spektrogramm-Korrelationsempfänger wurde entwickelt, um die zeitlichen und spektralen Auflösungseigenschaften des tierischen Hörvermögens widerzuspiegeln. Das Modell sagt vorher, dass Kommunikationsreichweiten von Blau- und Finnwalen in Entfernungen zwischen 1000 und 2000 Kilometern von dem Airgunmessungen, noch erheblich beeinträchtigt sein können. Für den Einsatz von Airguns in einer Entfernung von 2000 km vom hörenden Individuum modelliert es eine Reduzierung der Detektionsreichweite für Z-Rufe von Blauwalen in der Antarktis von 40 km (natürliche Kommunikationsreichweite unter Bedingungen mit hohem Umgebungsgeräusch) auf 15 km. Der Kontext, in dem Blauwal-Z-Rufe und Finnwal-20-Hz-Rufe erzeugt werden, zeigt, dass diese Rufe wichtige Funktionen für die Paarung und möglicherweise Nahrungssuche haben und somit eine Langstreckenkommunikation erfordern. Bei Arten mit hochfrequenten oder breitbandigen Lautäußerungen wie Schwertwalen und Weddellrobben hängt das Ausmaß der Kommunikationsmaskierung davon ab, wie stark Tiere von dem tieffrequenten Anteil der Lautäußerungen abhängig sind, um biologisch relevante Informationen zu extrahieren. Diese Abhängigkeit wurde bislang jedoch noch nicht untersucht. Quelle: Forschungsbericht
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