Luftschadstoffe 02.10.2020, 11:45 Uhr

Verkehr, Wind und Luftschichtung beeinflussen NO2-Belastung

Studie zeigt, dass neben Verkehr auch Wind und Luftschichtung die lokale Luftverschmutzung mit NO2 beeinflussen.

Eine Wetterstation mit Anemometer zeigt die Windstärke an. Diese beeinflusst den NO2-Gehalt. Bild: PantherMedia  / Sabine Thielemann

Eine Wetterstation mit Anemometer zeigt die Windstärke an. Diese beeinflusst den NO2-Gehalt. Bild: PantherMedia / Sabine Thielemann

Nicht nur die Verkehrsdichte, auch das Wetter hat Einfluss auf lokale Stickstoffdioxid-Konzentrationen. Die Windgeschwindigkeit und Höhe der untersten Luftschicht am Boden sind die wichtigsten Faktoren, die darüber entscheiden, wie stark sich Schadstoffe anreichern können. Das ergab eine Studie des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS), das den Einfluss von Wetterlagen auf die Luftqualität in Sachsen von 2015 bis 2018 ausgewertet hat.

EU-Grenzwerte für Stickstoffdioxid

Stickstoffdioxid (NO2) ist ein Reizgas, das die Schleimhaut der Atemwege angreift, zu Entzündungsreaktionen führt und die Wirkung anderer Luftschadstoffe verstärkt. Zudem kann es als Vorläufersubstanz zur Entstehung von Feinstaub beitragen. Daher wurden in der europäischen Union (EU) Grenzwerte festgelegt: Für NO2 gilt ein Jahresmittelwert von 40 μg/m³ Luft. Um diese Grenzwerte einzuhalten, gibt es in deutschen Städten verschiedene Maßnahmen wie Fahrspuren nur für Elektrofahrzeuge oder Fahrverbote für ältere Dieselfahrzeuge.

Querschnitt der Luftverschmutzung ausgewertet

Durch unterschiedliche Emissionen und den Einfluss des Wetters schwankt die Luftqualität zum Teil sehr stark. Bisher war es jedoch schwierig einzuschätzen, welchen Anteil Umweltzonen oder Dieselfahrverbote haben und welchen das Wetter hat. Um den Einfluss verschiedener Wetterfaktoren zu bestimmen, hatte das Leipziger Forschungsteam ein statistisches Verfahren aus dem Bereich des maschinellen Lernens genutzt. Dies ermöglicht es, meteorologische Schwankungen aus langfristigen Messungen herauszurechnen. Für die Untersuchung hat TROPOS meteorologische Daten und Messdaten des sächsischen Luftgütemessnetzes verwendet: Aus vier Jahren wurden Daten von 29 Stationen ausgewertet, die einen Querschnitt der Luftverschmutzung abbilden – von Stationen an städtischen Verkehrsschwerpunkten über ländliche Hintergrund bis hin zum Erzgebirgskamm. Zudem berechnete das Forscherteam die Höhe der Bodenschicht in der Atmosphäre und ließ Daten aus Verkehrszählstellen in ihre Analyse einfließen. So konnte die Untersuchung nachweisen, dass die Verkehrsdichte an allen Verkehrsstationen maßgeblich für die NO2-Konzentrationen verantwortlich ist.

Wetter, Wind und Luftfeuchte beeinflussen die lokale Luftverschmutzung

Aber auch Wetterparameter haben deutlichen Einfluss auf die NO2-Konzentration – vor allem die Windgeschwindigkeit und die Höhe der sogenannten Mischungsschicht. Dieser meteorologische Parameter gibt an, bis in welche Höhe die unterste Luftschicht am Boden reicht, in der sich die Schadstoffe mischen. Die Studie zeigte zudem, dass hohe Luftfeuchtigkeit die NO2-Konzentration verringern kann. Die genaue Ursache ist bisher unklar, es wird aber vermutet, dass sich die Schadstoffe stärker an feuchten Oberflächen ablagern. Durch die statistische Analyse konnten die Forscher den Einfluss des Wetters aus den Zeitreihen der Schadstoffkonzentrationen „herausrechnen“: Witterungsbereinigt sank die NO2-Konzentration im Mittel der verkehrsnahen Messstationen um insgesamt 10 μg/m³. Im städtischen und ländlichen Hintergrund sowie auf dem Erzgebirgskamm halten sich die NO2-Konzentrationen jedoch eher auf gleichbleibendem Niveau.

Von Stefan Mühler

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