Zusammenfassung: Dieser Bericht beschreibt die Herleitung von effektiven Umwandlungsraten zwischen NO und NO2 auf Grundlage von Reaktionsmechanismen der Richtlinie VDI 3783 Blatt 19 (2017) und ihrer Anwendung im Programmsystem LASREA (Partikelmodell LASAT in Kombination mit Reaktionen höherer Ordnung). Die effektiven Umwandlungsraten bzw. ihre Inversen, die effektiven Umwandlungszeiten, können in herkömmlichen Ausbreitungsmodellen wie LASAT oder AUSTAL eingesetzt werden. Es wurden kategorisierte Umwandlungszeiten abgeleitet, die nur von der Hintergrundbelastung, der Schichtungsstabilität und der Tageszeit abhängen und daher ohne zusätzlich erforderliche Parameter als Zeitreihen vorgegeben werden können, beispielsweise im Rahmen der TA Luft (2021). Es wurden Vergleiche mit den Umwandlungszeiten nach Richtlinie VDI 3782 Blatt 1 (2016) und Validierungen anhand eines komplexen Emissionssystems durchgeführt. Die entwickelten Verfahren und Modelle können darüber hinaus für spezielle Fragestellungen eingesetzt werden. Die Arbeiten wurden durch das Forschungsprojekt FKZ 3719 51 203 0 gefördert.

Zusammenfassung: Dieser Bericht enthält eine Vorschrift zur Berechnung der Abgasfahnenüberhöhung von Schornsteinen und Kühltürmen. Die Vorschrift beruht auf dem dreidimensionalen, integralen Fahnenmodell für trockene und feuchte Fahnen PLURIS, auf Zusatzuntersuchungen, die im Bericht zur Umweltphysik Nr. 9 erläutert sind, und auf Konventionen. Sie kann zum Beispiel im Rahmen von Ausbreitungsrechnungen mit einem Partikelmodell nach Richtlinie VDI 3945 Blatt 3 (2000) eingesetzt werden.

Zusammenfassung: Dieser Bericht führt Untersuchungen auf, die im Forschungsvorhaben Weiterentwicklung ausgewählter methodischer Grundlagen der Schornsteinhöhenbestimmung und der Ausbreitungsrechnung nach TA Luft (FKZ 3714 43 204 00) von den Ingenieurbüros Janicke, Lohmeyer und Theurer im Auftrag des Umweltbundesamtes in den Jahren 2015 und 2016 durchgeführt wurden. Mit aufgeführt (Abschnitt 3.2.11.2) sind Ergebnisse der  ergänzenden Untersuchung Bestimmung der äquivalenten Quaderhöhe für die numerische mikroskalige Modellierung durch Untersuchungen im Windkanal, die vom Ingenieurbüro Theurer im Auftrag der Länder Baden-Württemberg, Bayern, Berlin, Hessen und Thüringen durchgeführt wurden, und Vergleiche zwischen alter und neuer Schornsteinhöhenbestimmung (Abschnitt 2.5), die von Alfred Trukenmüller (Umweltbundesamt) im Rahmen der Begleitung dieses Forschungsvorhabens vorgenommen wurden.

Ergänzende Berichte

Wolfgang Theurer: Bestimmung der äquivalenten Quaderhöhe für die numerische mikroskalige Modellierung durch Untersuchungen im Windkanal. (Sprache: Deutsch)
Bericht_Ersatzquader_20180524.pdf (1546 KB)

Wolfgang Theurer: Behandlung dachnaher Quellen bei der numerischen Modellierung. (Sprache: Deutsch)
Bericht_Dachnahe_Quellen_20180524.pdf (1617 KB)

Zusammenfassung: Es wird ein genaues numerisches Lösungsverfahren für die Vertikalprofile von Windgeschwindigkeit und Windrichtung über ebenem Gelände für ein vorgegebenes Profil des Austauschkoeffizienten angegeben sowie eine analytische Näherungslösung. Die Profile können für lokale Wind- und  Ausbreitungsuntersuchungen über ebenem Gelände verwendet werden. Im Gegensatz zu einfacheren analytischen Ansätzen erlauben sie eine konsistente Beschreibung von Windgeschwindigkeit und Windrichtung, letztere insbesondere in Bodennähe. Im Gegensatz zu prognostischen Windfeldmodellen benötigen sie wesentlich weniger Rechnerleistung, erlauben aber dennoch einen relativ glatten Übergang zu den Ergebnissen solcher Modelle im Grenzfall ebenen und homogenen Geländes. 

Zusammenfassung: Meteorologische Grenzsschichtprofile, wie sie zur Zeit als Standardprofile in den Ausbreitungsmodellen LASAT und AUSTAL2000 implementiert sind, werden mit Messungen verglichen und es wird auf verschiedene Aspekte eingegangen, die bei der Festlegung von Standardprofilen, etwa im Rahmen der Richtlinie VDI 3783 Blatt 8, zu beachten sind. Die Messungen wurden von der Universität Hamburg (Arbeitsgruppe Prof. B. Brümmer; Dr. G. Peters, I. Lange) ausgewertet und als Datensätze bereitgestellt. Die Daten (Excel-Dateien und Abschlußbericht) werden auf der Webseite www.janicke.de zur Verfügung gestellt (Download/Datensätze). 

Zusammenfassung: In einem Lagrangeschen Ausbreitungsmodell nach Richtlinie VDI 3945 Blatt 3 wird der Bodeneintrag durch trockene und nasse Deposition mit Hilfe der Parameter Depositionsgeschwindigkeit und Auswaschrate beschrieben. In diesem Vorhaben werden Parameterwerte für SO2, NOX und Staub hergeleitet. Die Werte für trockene Deposition basieren auf der Richtlinie VDI 3782 Blatt 5. Zur Beschreibung des Auswaschens durch Regen wird eine Kombination aus Depositionsgeschwindigkeit und Auswaschrate verwendet, mit der die komplexen Effekte aus Absorption, Desorption und chemischer Umsetzung im Regentropfen näherungsweise berücksichtigt werden.

Zusammenfassung: Die TA Luft regelt, wie die Ausbreitung von Schadstoffen in der Atmosphäre im Rahmen von Genehmigungsverfahren zu berechnen ist. Die Umsetzung dieser Vorschrift ist beispielhaft im Computerprogramm AUSTAL2000 (Version 1.1) erfolgt.Der Wunsch der Bundesländer, mit einem möglichst ähnlichen Modell auch die Geruchsausbreitung zu berechnen, führte zum Projekt AUSTAL2000G. In einer Reihe von Vorstudien und Teilprojekten wurde die Umsetzung realisiert, die zur Version 2.0 von AUSTAL2000 führte. Sie ist sowohl für TA Luft Anwendungen als auch für Geruchsausbreitungsfragen einsetzbar. Dieser Bericht faßt die im Laufe der Entwicklung erstellten Berichte der Teilvorhaben zusammen.

Abstract: In the model COFIN the density fluctuations in a plume are derived from LIDAR measurements. However, the distribution function given is neither normalized nor non-negative. It is shown how these deficiencies can be removed.

Zusammenfassung: Es wird das Auswaschen von atmosphärischem Ammoniak durch Regen untersucht, wobei die gleichzeitige Aufnahme von CO2 berücksichtigt wird. Es wird eine effektive Auswaschrate für NH3 hergeleitet, wobei davon ausgegangen wird, daß die Ammoniak-Wolke durch eine vertikal homogene Schicht beschrieben wird. Die Ergebnisse werden mit experimentellen Messungen verglichen. Als Anwendung wird der Masseneintrag in den Erdboden aufgrund nasser Deposition für eine konkrete Störfallsituation berechnet.

Zusammenfassung: Auf der Basis einer ausführlichen Literaturrecherche wird ein meteorologisches Grenzschichtmodell bestimmt, welches im Rahmen von Ausbreitungsrechnungen mit Lagrange-Modellen verwendet werden kann. Das Modell wird anhand von Experimenten validiert.

Abstract: An algorithm of a random walk model is presented that is not restricted to time steps small with respect to the smallest Lagrangian correlation time. The correct relation for the drift velocity under these circumstances is derived. The increased value of the time step makes it possible in many cases to perform the dispersion calculation within a shorter time or with higher accuracy. In addition, an empirical expression for the drift velocity is given that is also valid for a spatially varying time step. The algorithm described is implemented in the Lagrangian dispersion model LASAT.