Strömungsmodellierung in komplexem Gelände

Das Potential zur Berechnung der Ausbreitung von Luftschadstoffen in unebenem Gelände stellt laut Vorgabe der TA-Luft eine zentrale Verbesserung im Referenzmodell AUSTAL2000 (TA Luft 2002; Janicke & Janicke 2003) dar. Zur Berechnung des Windfeldes verwendet AUSTAL2000 als separates Modul das diagnostische Strömungsmodell TALdiames (Janicke & Janicke , 2003a). Dieses zeigt bei Überströmungen von Hügeln konzeptbedingt eine symmetrische Ausprägung des Windfeldes nach Luv und Lee, die keineswegs natürlichen Strömungsgegebenheiten wiedergeben. Um das Modul TALDIAMES dennoch für den Gebrauch in stärker reliefiertem Gelände nutzen zu können, wurden seitens der Modellentwickler von AUSTAL2000 Vergleichsrechnungen mit dem prognostischen Windfeldmodell FOOT3DK an einem standardisiertem symmetrischen Hügel vorgenommen. FOOT3DK ist aufgrund der prognostischen Modelllogik in der Lage, komplexere orographiebedingte Effekte nachzubilden. Die aus solchen FOOT3DK Modellläufen abgeleitenen Parameter wurden dann für die Parametrisierung von TALDIAMES in AUSTAL2000 verwendet (Janicke & Janicke, 2003a).
Um bei einer Ausbreitungsmodellierung mit AUSTAL2000 in reliefiertem Gelände topographische Strömungseffekte realitätsnahe und somit praxisrelvant integrieren zu können, erscheint es notwendig auf prognostisch berechnete externe Windfelder zurückgreifen.
Ziel der Studie ist es mit Hilfe eines prognostischen Strömungsmodells Windfelder für stärker reliefiertes Gelände zu berechnen. Es wird erwartet , dass diese signifikante Effekte der komplexen Orographie aufweisen, die zu einer erheblichen Verbesserung einer realitätsnahen Schadstoffausbreitungssimulation mit AUSTAL2000 beitragen können.
Für die Durchführung derartiger Strömungsläufe werden die frei verfügbaren Modelle METRAS PC und Envi-met, hinsichtlich ihrer Eignung geprüft. Für beide Programme wurden Schnittstellen programmiert und entsprechende Sensitivitätstätsstudien durchgeführt.

 

Design idelatypischer Strömungshindernisse mit Envi-Met

Schließlich zeigt Envi-met obwohl für einen vollständig anderen Modellierungszweck designt gute Ergebnisse, die es für die formulierten Zwecke geeignet erscheinen lassen. Die mit AUSTAL2000 erzeugten Ausbreitungssimulationen zeigen unter Verwendung der Envimetvollständig andere und hochsignifikant abweichende Ergebnisse.

Im Downloadbereich finden sich die aufbereiteten Daten und Schnittstellensoftwarepakete.
Die jeweiligen Modellierungspakete können bei den Entwicklern unter den angegebnen Links heruntergeladen bzw. bezogen werden. Für weite Teile der Sensitivitätsstudie möchte ich ausdrücklich Dipl. Geogr. Denis Grlusic danken.

BRUSE, M. (1999): Entwicklung eines numerischen Modells zur Simulation der Wechselwirkung zwischen kleinräumiger Umweltgestaltung und dem Mi-
kroklima in Städten. Dissertation, Ruhr-Universität Bochum.
JANICKE, L., JANICKE, U. (2003a): Entwicklung eines modellgestützten Beurtei-
lungssystems für den anlagenbezogenen Immissionsschutz.AUSTAL2000.
Bericht. UFOPLAN 200 43 256, Dunum.
TA Luft (2002): Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift vom 24.07.02 zum Bundes-
Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft). – Gemeinsames Ministerialblatt vom 30.07.02, Nr. 25 – 29.
SCHLÜNZEN, H. (1988): Das mesoskalige Transport- und Strömungsmodell METRAS. Hamburger Geophysikalische Einzelschriften, Hamburg.

<Chris Reudenbach>