Durch den Fahrzeugverkehr auf Autobahnen gelangen erheblich mehr Kohlenmonoxid und Stickoxide in die Atmosphäre als bisher von Emissionsmodellen berechnet wurde. Dies ist das Ergebnis eines wissenschaftlichen Großexperimentes, das im Frühjahr 2001 an der Autobahn zwischen Mannheim und Heidelberg stattfand.
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Im Mittelpunkt der Messungen unter der Leitung des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung des Forschungszentrums Karlsruhe standen unter anderem Partikel, die sowohl direkt die Gesundheit gefährden, als auch auf vielfältige Weise in die Chemie der Atmosphäre und das Klima eingreifen. Daneben wurden eine Vielzahl von Spurengasen und meteorologischen Parametern erfasst.
Die Schadstoffemissionen von Motoren oder Fahrzeugen werden normalerweise aus Messungen auf Prüfständen ermittelt. Mit Hilfe von Computermodellen wird dann die Gesamtemission der Fahrzeugflotte hochgerechnet. Die Ergebnisse dieser Modellrechnungen bilden die Grundlage für umweltpolitische Entscheidungen. Daher ist es wichtig, die Genauigkeit der modellierten Emissionsdaten zu kennen. Für Straßenverkehrsemissionen wurde nun im Projekt BAB II (BundesAutoBahn, 2. Phase) durch Spurenstoffmessungen unter realen Verkehrsbedingungen die Zuverlässigkeit berechneter Emissionen überprüft. Das Projekt wurde vom Umweltbundesamt (UBA) mit finanziert.
Datenbasis für Modellrechnungen verbessert
Die Ergebnisse des Großexperimentes zeigen, dass die von Modellen berechneten Emissionen von Partikeln und Spurengasen aus dem Autobahnverkehr bisher unterschätzt wurden: So emittierte die Kraftfahrzeugflotte beispielsweise 23 Prozent mehr Kohlenmonoxid und 17 Prozent mehr Stickoxide als angenommen. Im Nahbereich an der Autobahn wurde eine Größenverteilung von Feinstaub mit zwei Maxima um 0,02 und 0,1 Mikrometer gemessen. Außerdem ist ein sprunghafter Anstieg der Kohlenmonoxid-Emissionen zu beobachten, wenn die Autos im Stau stehen.
Parallel zu den meteorologischen und chemischen Messungen zeichnete das Institut für Energiewirtschaft und rationelle Energieanwendung der Universität Stuttgart während der Messkampagne kontinuierlich Geschwindigkeit und Kennzeichen der vorbeifahrenden Fahrzeuge auf. Über das Kraftfahrtbundesamt in Flensburg wurden dann die emissionsrelevanten technischen Daten der vorbeifahrenden Fahrzeuge abgerufen.
„Durch die Messkampagne wurde die Datenbasis für unsere Modellrechnungen entscheidend verbessert. Die Fehler, mit denen die Emissionsdaten behaftet sind, konnten erstmals für einen Autobahnabschnitt quantifiziert werden“, erläutert Professor Christoph Kottmeier, Institutsleiter am Institut für Meteorologie und Klimaforschung des Forschungszentrums Karlsruhe.
Schadstoffbelastungen für Mensch und Umwelt bestimmen
Die genauen Emissionsdaten von Schadstoffen aus Kraftfahrzeugen werden benötigt, um chemische und physikalische Vorgänge in der Atmosphäre genau modellieren und damit die Schadstoffbelastungen für Mensch und Umwelt bestimmen zu können. Nur mit numerischen Simulationen an großen Computern können die komplexen Vorgänge in der Atmosphäre beschrieben und flächendeckend dargestellt werden.
Inzwischen sind die Modellrechnungen so exakt, dass sich die Auswirkungen von Emissionsminderungsstrategien (zum Beispiel Geschwindigkeitsbeschränkungen, Katalysatoreinbau oder Maßnahmen an Industrieanlagen) vorhersagen lassen. So können Eingriffe in Straßenverkehr und Industrie, die mit hohen volkswirtschaftlichen Kosten verbunden sind, vorab auf ihre Tauglichkeit untersucht werden.
Die Genauigkeit der Modelle hängt aber von der Qualität der Emissionsdaten ab. Hier konnte mit der Messkampagne eine solide – unter realen Bedingungen aufgenommene – Datenbasis geschaffen werden.
Die Messkampagne wurde – unter Federführung des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung des Forschungszentrums Karlsruhe – von Instituten aus Deutschland, Dänemark und der Schweiz getragen.
(idw – Forschungszentrum Karlsruhe, 05.12.2005 – DLO)
