Zukünftige urbane Stressfaktoren – Kartierung von Hitze und Ozon in der Stadt Köln

Prof. Dr. Ulrich Löhnert, Prof.' Dr.' Anke Nölscher

Meteorologie

Motivation 

Wenn Hitze und Ozon (O₃) im Sommer in der Stadt gleichzeitig auftreten, sind beide Stressfaktoren, die eine zunehmende Belastung für die Gesundheit und damit die Lebensqualität der Menschen darstellen. O₃ ist ein sekundärer Luftschadstoff. Seine Entstehung wird durch flüchtige organische Verbindungen (VOC) und Stickoxide (NO_x) begünstigt, die typische Bestandteile der städtischen Luft sind, da sie durch Verkehr, Haushalte und Vegetation ausgestoßen werden. VOC-Emissionen werden durch die Temperatur und Strahlung ausgelöst, die chemische Reaktionen zur Bildung von O₃ auslösen. Somit leiden Städte im Sommer nicht nur unter dem städtischen Wärmeinseleffekt, sondern auch unter Luftverschmutzung.
Die lokale Heterogenität der Quellen, der Infrastruktur sowie der atmosphärischen Vermischungs- und Transportprozesse erschwert die Vorhersage von Hitze und O₃. Die Steuerung des Stadtklimas und der Luftqualität wird dadurch erschwert, dass O₃ sowie die wichtigsten Faktoren, die zu seiner Entstehung und Ausbreitung führen, nur spärlich überwacht werden. Dieser Mangel an umfassenden Daten erschwert die Vorhersage der atmosphärischen O₃-Werte, insbesondere der Amplitude von Extremereignissen, die häufig mit Hitzewellen einhergehen.

Plan

Hier planen wir, eine intelligente Strategie zur Datenerfassung und -analyse zu entwickeln, die die räumliche und zeitliche Heterogenität einer Stadt integriert und Erkenntnisse über O₃, seine Vorläuferstoffe NO_x und VOC sowie die dynamische, turbulente und thermodynamische Situation in der unteren Atmosphäre liefert. Die Ergebnisse dieser Studie lassen sich direkt mit regionalen Prognosen zum Stadtklima und zur Luftqualität vergleichen. Wir streben eine Intensivierung der Zusammenarbeit mit der Stadt Köln im Bereich der Klima- und Luftqualitätsüberwachung an. Das ultimative Ziel ist es, experimentelle und statistische Methoden für die Beteiligung von Studenten und Bürgern zu entwickeln. Mit der Aussicht auf einen im Laufe der Zeit wachsenden Datensatz (vorzugsweise durch Praxis-/Forschungsmodule von Masterstudenten, gemeinsam betreute Abschlussarbeiten und ein anschließendes Doktorandenprojekt) wollen wir erstens das Verständnis für die Verbesserung von Luftqualitätsprognosen verbessern und zweitens ein Bewusstsein für die kombinierte Belastung durch O₃ und Hitze in Städten im Sommer schaffen.

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