Umweltmeteorologie Prof. Dr. Otto Klemm 16. Athen

Athen Literatur KLEMM, O., ZIOMAS, I., BALIS, D., SUPPAN, P., SLEMR, J., ROMERO, R. & VYRAS L. (1998) A summer air pollution study in Athens, Greece. Atmospheric Environment 32, KLEMM, O. & ZIOMAS, I.C. (1998) Urban emissions measured with aircraft. Journal of the Air and Waste Management Association 48, SVENSSON, G. & KLEMM, O. (1998) Aircraft measurements and model simulations of the air quality in Athens, Greece. Atmospheric Environment 32, MEDCAPHOT – TRACE Mediterranean Campaign of Photochemical Tracers – Transport and Chemical Evolution Modellanwendungen und Feldexperimente im Jahr 1994 Beteiligung von 16 Gruppen aus "ganz Europa" 18 neue Bodenstationen 4 LIDAR's Flugzeugmessungen

smog = smoke + fog London - TypLos–Angeles - Typ primäre SchadstoffeSO 2, Partikel (vor allem große, primäre Partikel: smoke) NO x, VOC, Partikel meteorologische Bedingungenaustauscharme Wetterlage Strahlungsinversion kühl (-1 °C … 5 °C) feucht Hochdrucklage warm, (24 °C … 32 °C) hohe Einstrahlung Tageszeitmorgensnachmittags JahreszeitWinterHochsommer / Herbst sekundäre SchadstoffeNebel (fog) Azidität O 3 (Leitsubstanz) PAN HNO 3 u.v.a.m.

smog = smoke + fog AthenLos–Angeles Verhältnis geographische Lage Becken, nach SW zum Meer hin offen - Fläche / km Bevölkerung / Bevölkerungsdichte / km SO 2 - Konzentration 4 CO - Konzentration 2 NO x - Konzentration city: >1 basin: <1 Anzahl Tage O 3 > 100 ppb 0.5 in Athen tritt im Sommer zeitweise Smog auf (Los-Angeles-Typ)

OH HO 2 CO O3O3 H2O2H2O2 CH 4 CH 2 O NO 2 NO HNO 3 NMKW RO

Land- und Seewind nach Ahrens, 1999, verändert L H Cool Water L warm land der entsprechende Landwind (nach Umkehrung der Temperaturverhältnisse nachts) kommt im Sommer Griechenlands fast nie vor, weil sich die Landmassen nicht ausreichend abkühlen

Berg- und Talwind aus: Ahrens, 1999 katabatische Winde Aufsteigende Luftmassen an heißen Hängen tagsüber und katabatische Winde nachts kommen im Athener Becken häufig vor

Das Athener Becken

Pendeli 1107 m Parnitha 1414 m Hymettos 1026 m Aigaleo 468 m Mesogia Thriassion Aeigina NO x Emissionen kg d -1 (2km x 2 km) -1 = 31.5 kt a -1

Das Athener Becken Akropolis Aigaleo Mts.

Äthesische Winde Quelle: (ergänzt) Die Äthesischen Winde (etesian winds) sind typisch für die Monate Mai – September in weiten Teilen Griechenlands, in der Ägäis und dem östlichen Mittelmeer. Der Name stammt vom giechischen Wort 'etesios' (jährlich) ab. Es handelt sich um beständige, mitunter kräftige Winde aus N – NW, die kühle, relativ trockene kontinentale Luftmassen heranführen. Sie resultieren aus einem Hitzetief / Trog über Anatolien und einem Hoch über dem Balkan und SE Europa. sea breeze speziell nachmittags kann es zu Konkurrenz zwischen dem Äthesischen Wind und dem Seewind kommen

Modelgebiet, Bodenstationen, Flugrouten Lykabetos (Stadtzentrum) Insel Aegina Pendeli (NE der Stadt)

Messtechnik Flugzeug ParameterTechnikNachweisgrenze Position (3 D)Inertial Navigation (INS) Drucksonde- Wind (2 D)INS + 5-Loch-Sonde 0,7 m s -1 (u und v) TemperaturPt 100- Feuchtekapazitiv15% SO 2 Puls-Fluoreszenz0,4 ppb NOChemilumineszenz mit O 3 0,05 ppb NO 2 Chemilumineszent mit Luminol0,1 ppb NO y Mb Konverter, wie NO0,05 ppb O3O3 Chemilumineszenz mit C 2 H 4 2 ppb COReduktion von HgO, AAS4 ppb VOCGC-FID (Luftproben)0,01 ppb NO y = Summe der oxidierten Stickstoffverbindungen = NO + NO2 + HNO3 + PAN + NO3-, Partikel + org. Nitrate +

Ozon an drei Bodenstationen Pendeli (NE der Stadt) Lykabetos (Stadtzentrum) Insel Aegina

Windfeld nachts (Modell)

CO morgens (Messung)

CO morgens (Messung, Vertikalschnitt)

CO morgens (Modell, Vertikalschnitt)

NO y morgens (Messung, Vertikalschnitt)

SO 2 morgens (Messung)

SO 2 morgens (Messung, Vertikalschnitt)

O 3 morgens (Messung)

O 3 morgens (Messung, Vertikalschnit)

O 3 morgens, Modell, Vertikalschnitt

NO morgens (Messung, Vertikalschnitt)

Windfeld nachmittags (Modell)

Windfeld nachmittags (Messung)

CO nachmittags (Messung)

CO nachmittags (Messung, Vertikalschnitt)

CO nachmittags (Modell, Vertikalschnitt)

NO y nachmittags (Messung)

NO y nachmittags (Messung, Vertikalschnitt)

O 3 nachmittags (Messung)

O 3 nachmittags (Messung, Vertikalschnitt)

O 3 Modell nachmittags (13 Uhr), Vertikalschnitt

O 3 Modell nachmittags (14 Uhr), Vertikalschnitt

das innerstädtische Ozonloch Station Patission Street Flugzeug

Profil Insel Aegina Profil Tatoi Profile Tatoi und Aegina

Vertikalprofile am : Aegina versus Tatoi Aegina Tatoi Aegina Tatoi nachmittags !

Vertikalprofil Tatoi: Messung versus Modell durchgezogen: Messung gepunktet: Modell

Vertikalschnitt O 3 (Modell) , 13 Uhr

Vertikalwinde (Modell)

O 3 – Verteilung in 500 m Höhe (15.09., 13 Uhr)

Modell versus Flugeugmessung

Folgerungen (i) das Athener Becken ist ein effektiver photochemischer Reaktor Rezirkulation von Schadstoffen ist vergleichsweise wenig effektiv, da entweder synoptische Winde aus N das Becken ventilieren (Äthesische Winde) oder während Seewind-Situationen große Mengen an Schadstoffen in die freie Troposphäre transportiert werden. die Photosmog-Situation kann durch Reduzierung der VOC- Emissionen verbessert werden die Rolle der Aerosolpartikel wurde nicht ausreichend in die Unersuchungen mit eingebunden

Folgerungen (ii) in LA die synoptischen Winde weniger stark sind (typisch: H über südl. Kalifornien) in LA Tage mit Seewind häufiger sind im Becken von LA mehr BVOC emittiert werden Unterschiede zu Los Angeles bestehen darin, dass

weitere Ergebnisse Anreicherung primärer Schadstoffe in einer Straßenschlucht und in der Abluftfahne der Stadt

Die Abluftfahne der Stadt

Benzol versus CO

Anreicherung von Benzol in der Abluftfahne der Stadt Figure 2: Enrichments VOC / CO in city plumes (ordinate) versus those in the street canyon (abscissa). Filled squares are enrichment ratios which are statistically significant. The correlation line refers to the reduced data set (n=13). The slope (2.07) indicates the enrichment of VOCs in city plumes versus that in traffic emissions alone.

NO x - Zyklus über Tatoi: O 3 / NO y = über Tatoi: O 3 / NO y = 5.0

NO x - Zyklus über Tatoi: O 3 / (NO y – NO x ) = über Tatoi: O 3 / (NO y – NO x ) = 8.6