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Influence of different meteorological parameters on the development of an ozone gradient between the soil surface and a level of 250 cm

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Abstract:

In the present study the percentage ratio of the ozone concentration within and above a grass layer of 5 cm height were measured with respect to the ozone concentration at a level of 250 cm. In addition the influence of several meteorological parameters (global radiation, wind speed, temperature, relative air humidity) was determined. To this end ozone concentrations were measured at levels of 1 cm, 5 cm, 10 cm, 50 cm and 250 cm above ground at the meteorological station of the University of Hohenheim (Stuttgart, Germany) during a period from August to October 1999. The registered vertical profiles of ozone clearly show lower ozone concentrations within the vegetation layer than at the 250-cm level. It could be noticed that the ozone concentrations at the different levels measured have a typical ratio compared to the ozone concentration at the 250-cm level, the absolute amount of which had no influence on the percentage ratios close to the soil surface. At the 1-cm level the ozone concentration amounted to about 53% of the one measured at the 250-cm level, whereas this amount increased to 92% at the 50-cm level already. The percentage ratio of the ozone concentration is influenced by different meteorological factors analysed for the 1-cm level. The most important factor of influence is the wind speed which causes a logarithmic increase of the concentration ratio. A rise of the relative air humidity by about 10% results in a decline of the concentration ratio of about 4%. The influence of global radiation can be observed mostly in the mornings and evenings whereas the influence of temperature remains rather slight. As reasons for the concentration ratios observed turbulent mixing processes as well as the stomatal behaviour of plants are discussed.

Untersuchungen zur Wirkung von Ozon auf bodennahe pflanzliche und tierische Organismen ziehen zur Beurteilung der beobachteten Effekte im Allgemeinen die in 2–4 m u¨ber der Bodenoberfla¨che gemessenen Ozon-Immissionskonzentrationen heran. Es stellt sich die Frage, wie hoch die innerhalb der Vegetationsschicht auftretenden Ozon-Konzentrationen tatsa¨chlich sind und inwieweit die zugrundegelegten Immissionskonzentrationen zur Abscha¨tzung des Gefahrenpotentials von Ozon geeignet sind. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die prozentualen Anteile des Ozons innerhalb einer 5 cm hohen Grasschicht in unmittelbarer Bodenna¨he (1 cm Ho¨he) in Bezug zu den in 250 cm Ho¨he gemessenen Werten zu bestimmen und Einflu¨sse meteorologischer Parameter und der sich damit a¨ndernden pflanzenphysiologischen Prozesse zu ermitteln. Dazu wurden von August bis Oktober 1999 an der meteorologischen Messstation der Universita¨t Hohenheim (Stuttgart, Deutschland) Ozon-Konzentrationen in 1 cm, 5 cm, 10 cm, 50 cm und 250 cm Ho¨he u¨ber dem Boden gemessen. Anhand der Vertikalprofile des Ozons konnte eine Abnahme der Ozon-Konzentration mit abnehmender Ho¨he beobachtet werden. So wurden in 1 cm Ho¨he im Mittel nur 53% der Ozon-Konzentration in 250 cm Ho¨he gemessen, wa¨hrend es in 50 cm noch 92% waren. Die Einflu¨sse verschiedener Witterungsfaktoren wurden anhand der prozentualen Konzentrationsanteile des Ozons in 1 cm Ho¨he in Bezug zu den in 250 cm gemessenen Werten betrachtet. Wichtigste Einflussgro¨ße auf die Konzentrationsanteile ist die Windgeschwindigkeit, die einen logarithmischen Anstieg der Konzentrationsanteile bewirkt. Eine Zunahme der relativen Luftfeuchtigkeit um 10% schla¨gt sich in einer Abnahme der Konzentrationsanteile um etwa 4% nieder, ein Einfluss der Globalstrahlung ist in erster Linie morgens und am spa¨ten Nachmittag erkennbar, der Einfluss der Temperatur ist eher gering. Die beobachteten Ozon-Konzentrationsanteile lassen sich gut auf turbulente Mischungsprozesse und auf das Stomatao¨ffnungsverhalten der Pflanzen zuru¨ckfu¨hren.

Keywords:

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2001/0010-0277

Publication date: July 1, 2001

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schweiz/mz/2001/00000010/00000004/art00010
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