Wettermuster als Hauptfaktor für komplexe Luftverschmutzung

Unter „komplexer Verschmutzung“ versteht man üblicherweise Umweltverschmutzung, die durch das gleichzeitige Vorhandensein mehrerer Schadstoffe in derselben Umgebung entsteht. In China stellt die Bekämpfung der komplexen Luftverschmutzung durch Feinstaub (PM2,5) und Ozon (O3) gegenwärtig und in Zukunft eine große Herausforderung dar.

Eine gründliche Analyse der zugrunde liegenden Ursachen der komplexen Luftverschmutzung ist für die Entwicklung wirksamer Strategien zur kontinuierlichen Verbesserung der Luftqualität von entscheidender Bedeutung. Kürzlich veröffentlichte ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Hong Li von der Chinesischen Forschungsakademie für Umweltwissenschaften einen Artikel zu diesem Thema in Briefe zur Atmosphären- und Ozeanwissenschaft.

Am Beispiel von Dongying, einer typischen petrochemischen Stadt in der Bohai-Region Chinas, erläutert dieser Artikel den erheblichen Einfluss von Wettermustern auf die PM2,5- und O3-Komplexverschmutzung aus meteorologischer Sicht und diskutiert die Auswirkungen der Forschungsergebnisse auf die lokale Verwaltung und Kontrolle der Luftverschmutzung.

In Dongying wurden zwischen 2017 und 2022 Unterschiede in den Bedingungen der Luftzirkulation festgestellt, die anfällig für „nur PM2,5-Verschmutzung“, „nur O3-Verschmutzung“ und „gleichzeitig auftretende PM2,5- und O3-Verschmutzung“ waren.

Von Januar bis April und von Oktober bis Dezember war die Wahrscheinlichkeit, dass PM2,5-Verschmutzung nur bei den Wetterlagen „Hochdruckfront oben“, „Hochdruckhinterland“ und „Hochdruckinnenland“ auftrat. Von April bis September war die Wahrscheinlichkeit, dass O3-Verschmutzung nur bei den Wetterlagen „Hochdruckhinterland“, „subtropisches Hoch“ und „Hoch- und Tiefdrucksysteme“ auftrat.

Im März, April, Juni und Oktober war eine gleichzeitige PM2,5- und O3-Verschmutzung wahrscheinlicher bei Mustern wie „hochdruckig vor der Küste“ und „hochdruckig innen“. Und schließlich wurde festgestellt, dass das Nichtauftreten von PM2,5- oder O3-Verschmutzung mit Niederschlägen und starken Nordwinden zusammenhängt.

„Die Variation der dominanten synoptischen Muster ist ein entscheidender Faktor, der zu Änderungen der Häufigkeit von reiner PM2,5-Verschmutzung, reiner O3-Verschmutzung und gleichzeitig auftretender PM2,5- und O3-Verschmutzung führt“, erklärt Prof. LI.

Einer der meteorologischen Gründe für die Abnahme der reinen PM2,5-Verschmutzung in Dongying zwischen 2017 und 2022 war die Abnahme der Häufigkeit von Hochdruck-Kontrollmustern von Januar bis April und von Oktober bis Dezember. Darüber hinaus hat eine Zunahme der Häufigkeit der Muster „Offshore-Hochdruckhinterland“ und „subtropisches Hoch“ von April bis September in den letzten Jahren zur Verschärfung der reinen O3-Verschmutzung in Dongying beigetragen.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass eine allgemeine Abnahme der Häufigkeit des Musters „Hochdruck im Inneren“ zu einem allgemeinen Rückgang der gleichzeitig auftretenden PM2,5- und O3-Verschmutzung beigetragen hat, während die höhere Wahrscheinlichkeit des gleichzeitigen Auftretens von PM2,5- und O3-Verschmutzung im Oktober in Dongying auf das vermehrte Auftreten dieses speziellen synoptischen Musters während dieses Monats zurückzuführen ist.

„Für Dongying wird die verstärkte Kontrolle der lokalen Luftverschmutzung die synergistische Kontrolle von PM2,5 und O3 unter günstigen meteorologischen Bedingungen fördern, einschließlich synoptischer Muster, die durch Hochdruck mit starken Nordwinden gesteuert werden, oder synoptischer Muster subtropischer Hoch- und Umkehrtroggebiete mit starken Niederschlägen.

„Bei Wetterlagen, die anfällig für Verschmutzung sind, ist es hingegen möglich, die örtlichen Wetterbedingungen durch den Einsatz von Strategien wie künstlicher Wolkenimpfung zu verändern, um die Niederschlagsmenge zu erhöhen und so die PM2,5- und O3-Verschmutzung zu reduzieren“, schlussfolgert Prof. Li.