A model system for the assessment of ambient air quality conforming to EC directives

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Abstract:

EC framework directive 96/62/EC and its daughter directives allow the use of models to evaluate ambientair quality. The model system M-SYS has been developed for this purpose. M-SYS employs a hierarchy of mesoscale and microscale models for both, meteorology and chemistry, to calculate air quality metrics corresponding to the limit values of the EC daughter directives. Corresponding to the directives the model system delivers maps showing concentration distributions in different spatial resolution for the different subjects of protection. M-SYS results show the resolution dependence of maximum values. Concentration fields show a large variability on spatial scales smaller than the average spacing of air quality stations. These heterogeneities cannot be resolved by the operational air quality network. Commonly used interpolation techniques can also not capture these spatial patterns as long as they lack information on the small-scale variability of wind, turbulence, and chemical conversion. At traffic-orientated sites in the urban obstacle layer, particularly large heterogeneities are found which require the use of three-dimensional obstacle resolving models.

German
Die europäische Rahmenrichtlinie 96/62/EG und ihre Tochterrichtlinien erlauben den Einsatz von Modellen für die Beurteilung der Luftqualität. Zu diesem Zweck wurde das Modellsystem M-SYS entwickelt. M-SYS verwendet eine Hierarchie von mesoskaligen und mikroskaligen Meteorologie- und ChemieTransport-Modellen, um die Luftqualität gemäB den in den Tochterrichtlinien definierten Grenzwerten zu bewerten. Wie in den Richtlinien vorgesehen, erzeugt das Modellsystem kartographische Darstellungen der Konzentrationsverteilung in den für die verschiedenen Schutzziele vorgesehenen unterschiedlichen Auflösungen. Die mit M-SYS berechneten Ergebnisse zeigen die Abhängigkeit der Konzentrationsmaxima von der räumlichen Auflösung. Die Konzentrationsfelder zeigen eine hohe Variabilität auf räumlichen Skalen unterhalb der durchschnittlichen Entfernung zwischen benachbarten Probenahmestellen. Diese Heterogenität kann mit den operationellen Luftüberwachungsnetzen nicht aufgelöst werden. Auch die üblicherweise verwendeten Interpolationsverfahren können diese Muster nicht erfassen, solange sie keine Information über die kleinräaumige Variabilität des Wind- und Turbulenzfeldes und der chemischen Umwandlung enthalten. Bei den durch Verkehrsemissionen geprägten Standorten in der städtischen Hindernisschicht treten besonders hohe Heterogenitäten auf, die den Einsatz dreidimensionaler hindernisauflösender Modelle erfordern.

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2004/0013-0387

Publication date: October 1, 2004

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