Messergebnisse der LUFTSCHADSTOFFMESSUNGen

Im Folgenden wird eine aggregierte Version der gemessenen Daten inklusive Erläuterung je Kommune aufgezeigt und als Download angeboten.

Erläuterung Zu den downloads

Grundsätzlich sind zwei unterschiedliche Aufstiegsszenarien und Flugprofile mit dem vorgestellten Messsystem möglich. Zum einen Flugmanövern, in welchen die Messpunkte im Messvolumen räumlich gestreut verteilt gesetzt werden können und somit ein Netz an dreidimensionalen Informationen zusammengetragen werden kann. Mithilfe einer Feldmessung in Ellwangen konnte sehr eindrücklich gezeigt werden, wie die dort erfassten Daten dargestellt und welche Aussagen dazu getroffen werden konnten. Hierbei wurden unterschiedliche Messpunkte im Messvolumen gesetzt, welche die Untersuchung von Luftschadstoffen ermöglichte. Die Fragestellung, welche damit untersucht werden kann ist, wo die Emissionen herkommen und wo sie hin geweht werden.

Messpunkte dreidimensional über dem
Messgebiet verteilt – Abb. Moritz Mauz

Voxelvisualisierung interpolierter CO₂-Messungen stromabwärts der A7 bei Erlangen (Jagst) bis 100 m über Grund, zweifach überhöht – Abb. André Wolf

Hier eine beispielhafte Verteilung von CO₂im Abwind der Autobahn 7 bei Ellwangen (Jagst). Die Auswertung der großflächigen Messdaten verdeutlicht die Ausbreitung der Verkehrsemissionen in bestimmten Höhen und Abständen zur Autobahn. Die Skala zeigt mit den Farben Blau nach Gelb und Rot auf, wie die unterschiedlichen CO₂Konzentrationen im betrachteten Luftraum dargestellt werden können.

Im Projekt UnLuBW wurden die Daten im Gegensatz zur Feldmessung in Ellwangen mithilfe von Vertikalprofilen erfasst. Grund hierfür waren die zu berücksichtigenden Regelungen für den Erhalt der Fluggenehmigung. Die im Folgenden vorgestellten Messdaten zeigen die aggregierten Daten der unterschiedlichen Standorten in den Kommunen Stuttgart, Böblingen, Kehl und Lörrach. Aufgrund der gewählten Örtlichkeiten (nahe an Emissionsquellen) sowie der Größe und des Gewichtes des Messsystems war die Durchführung von Flugmanövern, in welchen die Messpunkte im Messvolumen räumlich gestreut verteilt gesetzt werden können nicht möglich.

Für die Durchführung der Flugmessungen wurde die DJI Matrice 300 verwendet. Dieser Multicopter zeichnet sich durch seine hohe Nutzlast und die ausgereifte Sicherheitstechnik aus. Je nach Flughöhe konnten unterschiedliche Daten erfasst werden. Eine geringe Flughöhe limitiert die Aussagekraft der Messdaten etwas, da die Vergleichsluftmassen weiter oben nur selten erreicht werden. Auf der anderen Seite bieten niedrigere Höhen den Vorteil, dass so die eigentlichen Messhöhen auf dem die Messdaten gemittelt werden und somit für jeden Flug dichter beieinander liegen.

Bei einem 100 m hohen Flug sind bspw. Stopps auf den Höhen 5, 15, 25, 45, 55, 75 und 100 m mit jeweils 2 Minuten auf jeder Höhe möglich, während bei einem Flug bis in 50 m Höhe, Stopps auf 5, 10, 15, 20, 25, 35 und 50 m durchgeführt werden konnten. Die Messdichte in der Vertikalen ist so deutlich erhöht.

Was wurde gemessen?

Unter Berücksichtigung der Rahmenbedigungen wie Wetterverhältnisse, etc. ließ der/die Pilot:in die Drohne an dem jeweils ausgewählten Standort vertikal bis in die genehmigte Höhe aufsteigen. Die gezeigten Daten sind keine Rohdaten des Messsystems. Zur Präsentation der Daten wurden diese prozessiert und auf Fehler überprüft. Die in den Grafiken enthaltenden Daten (s. Downloads je Kommune) sind für jede Messhöhe gemittelt (Wind, Lufttemperatur und relative Luftfeuchtigkeit) oder es wurde der Median verwendet (CO2, NO2, PM1, PM2.5 und PM10). Darüber hinaus wurden folgende Parameter erfasst:

lufttemperatur/Potentielle Temperatur

Die potentielle Temperatur ist eine thermodynamische Eigenschaft eines Luftmassenpunktes, die unabhängig von Änderungen des Luftdrucks ist. Sie wird oft verwendet, um Luftmassen zu charakterisieren und Vergleiche zwischen verschiedenen Höhen und Orten zu ermöglichen. Die potentielle Temperatur wird in Kelvin gemessen. Durch diese Eigenschaften kann sie als Maß für die thermische Schichtung der unteren Atmosphäre und daraus resultierend auch für den Turbulenzgrad verwendet werden.

Relative Luftfeuchtigkeit

Die relative Luftfeuchtigkeit (RH) ist ein Maß dafür, wie viel Wasserdampf die Luft im Vergleich zu der maximal möglichen Menge bei einer bestimmten Temperatur enthält. Sie wird in Prozent ausgedrückt und gibt an, wie gesättigt die Luft mit Wasserdampf ist.

Windrichtung

Die Windrichtung gibt an, aus welcher Richtung der Wind weht. Die Angaben erfolgen oft in Grad (zum Beispiel im Uhrzeigersinn gemessen von Norden) oder in Himmelsrichtungen (wie Nord, Süd, Ost, West). Die Windrichtung wird normalerweise als der Punkt angegeben, aus dem der Wind kommt. Beispielsweise bedeutet eine Windrichtung von Norden, dass der Wind aus nördlicher Richtung kommt.

Windgeschwindigkeit

Die Windgeschwindigkeit gibt an, wie schnell sich die Luft in Bezug auf einen bestimmten Punkt bewegt. Sie wird in der Regel in Metern pro Sekunde (m/s).

PM1, PM2.5 und PM10

PM1 steht für Particulate Matter 1, was auf Deutsch als Feinstaub mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer oder kleiner übersetzt werden kann. Feinstaub, auch als PM (Particulate Matter) bezeichnet, besteht aus kleinen Partikeln oder Tropfen in der Luft, die in unterschiedlichen Größenklassen eingeteilt werden, basierend auf ihrem Durchmesser.

Die verschiedenen Größenklassen von Feinstaub sind üblicherweise wie folgt unterteilt:

PM1 (Feinstaub mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer oder kleiner)
PM2.5 (Feinstaub mit einem Durchmesser von 2,5 Mikrometern oder kleiner)
PM10 (Feinstaub mit einem Durchmesser von 10 Mikrometern oder kleiner)

PM1 ist besonders feiner Staub, der aufgrund seiner geringen Größe tiefer in die Atemwege eindringen kann.

CO₂

CO₂, oder Kohlendioxid, ist ein Gas, das aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen besteht. Es kommt natürlicherweise in der Luft vor und spielt eine wichtige Rolle im Kreislauf des Lebens, insbesondere in der Photosynthese von Pflanzen. Allerdings hat die menschliche Aktivität, wie das Verbrennen von fossilen Brennstoffen, zu einem Anstieg von CO₂ in der Atmosphäre beigetragen, was wiederum den Treibhauseffekt verstärkt und zu Klimawandel führen kann.

NO₂

NO₂steht für Stickstoffdioxid, eine chemische Verbindung aus Stickstoff (N) und Sauerstoff (O). Es ist ein gasförmiges Molekül, das aus einem Stickstoffatom und zwei Sauerstoffatomen besteht. Stickstoffdioxid entsteht oft durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen, wie sie in Fahrzeugen, Kraftwerken und Industrieanlagen vorkommt. Es ist auch ein Bestandteil von Luftschadstoffen, die als Stickstoffoxide (NO_x) bezeichnet werden. Zu den Stickstoffoxiden gehören Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO₂). Die Exposition gegenüber Stickstoffdioxid kann gesundheitliche Auswirkungen haben, insbesondere auf die Atemwege.