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Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie

Ausbreitungsrechnung für Luftreinhaltepläne

Die Luftmessnetze der Bundesländer liefern qualitativ hochwertige und zeitlich hoch aufgelöste Informationen zu Immissionskonzentrationen an den jeweiligen Messstandorten. Informationen über die Immissionskonzentrationen in der Fläche liefern dagegen nur entsprechende Ausbreitungsrechnungen z. B. für die Luftreinhalteplanungen. Ausbreitungsrechnungen sind daher eine wertvolle Hilfe bei der Immissionsbewertung und somit eine sinnvolle Ergänzung der Luftmessnetze. Darüber hinaus können mit Hilfe der Ausbreitungsrechnungen die Beiträge der unterschiedlichen Emittentengruppen an den Immissionsbelastungen ermittelt sowie die zukünftigen Immissionsentwicklungen unterschiedlicher Emissionsminderungsszenarien berechnet werden. Im Gegensatz zu den Ausbreitungsrechnungen nach TA Luft, bei denen der Radius des Rechengebiet das 50-fache der Quellhöhe der zu untersuchenden Anlage beträgt und somit in der Regel einen Durchmesser von wenigen Kilometern hat, sind die Rechengebiete für Ausbreitungsrechnungen, die für Untersuchungen im Rahmen der Luftreinhalteplanungen durchgeführt werden, deutlich größer und umfassen Regionen oder auch ganze Bundesländer.

Dementsprechend sind auch andere Anforderungen an das Rechenmodell und an die Eingabedaten zu stellen.

Die Modelle für Ausbreitungsrechnungen für Luftreinhaltepläne berechnen die Konzentrationen von Schadstoffen an einem oder mehreren Orten in Abhängigkeit von den Emissionen, von physikalischen und chemischen Prozessen während des Transportvorgangs in der Atmosphäre sowie von meteorologischen und topographischen Einflüssen. Dazu wird der Ausbreitungsraum mit einem dreidimensionalen Gitter überspannt. Innerhalb dieser Gitterzellen werden die Konzentrationen der Luftschadstoffimmissionen berechnet. Je nach geforderter Fragestellung und räumlicher Auflösung kann es erforderlich sein, auch lokale Einflüsse wie z. B. Orografie oder Gebäudeeinflüsse zu berücksichtigen.

Berechnet werden die in den entsprechenden EU-Richtlinien reglementierten Luftschadstoffe. Die Emissionen dieser Luftschadstoffe sind eine der wesentlichen Eingangsgrößen und werden nicht anlagenbezogen sondern als flächenbezogene oder linienbezogene Emissionskatasterdaten berücksichtigt. Je nach Untersuchungsgebiet können das europäische, deutschlandweite oder bundeslandbezogene Emissionskatasterdaten aus den Bereichen Verkehr, Industrie, Gebäudeheizung etc. sein.

In der Regel wird ein Nesting-Verfahren angewendet, d. h. die Modellrechnungen werden für unterschiedliche ineinander geschachtelte Untersuchungsgebiete und Skalen durchgeführt. Die Ergebnisse der jeweils größeren Skala dienen dabei als Eingangsgrößen für die nächst kleinere Skala. In der Tabelle 1 sind solche typische Skalen aufgeführt.

Typische Skalen bei Ausbreitungsrechnungen für Luftreinhaltepläne
SkalaRäumliche AusdehnungGitterweite ca.
EuropaEuropäische Nachbarstaaten30 x 30 km²
Überregionale SkalaBundesland und benachbarte Bundesländer7 x 7 km²
Regionale SkalaRegionen, Ballungsräume, Landkreise1 x 1 km²
Urbane SkalaStädte, Gemeinden0,5 x 0,5 km²

Als weitere Eingangsdaten werden räumlich und zeitlich repräsentative meteorologische Eingangsdaten benötigt, die je nach eigesetztem Modell relativ aufwendig aufbereitet werden müssen.

Weitere Eingangsdaten sind z. B. die Topographie und die Landnutzung.