AUSTAL2000 Schnittstelle

Mesoskalige Ausbreitungsmodellierung

AUSTAL2000 ist ein kostenloses Referenzprogramm, das vom Deutschen Umweltbundesamt UBA angeboten wird. SoundPLAN erleichtert Ihnen die Durchführung der AUSTAL2000-Berechnung und die Darstellung der Ergebnisse, indem es Ihnen die aufwändige Erstellung und Auswertung von ASCII-Dateien übernimmt. Durch die SoundPLAN-Schnittstelle ist die Benutzerführung komplett in das gewohnte SoundPLAN-Konzept integriert. So haben Sie das Gefühl, nur ein einziges Programm zu verwenden, und zwar mit allem Komfort, den Sie von anderen SoundPLAN-Anwendungen kennen.

Vorbereitung

  • Die SoundPLAN - Bibliothek Meteorologische Station unterstützt Sie bei der visuellen Analyse meteorologischer Daten, hilft Ihnen diese an Ihre Aufgabenstellung anzupassen, Stabilitätsklassen zu berechnen und anschließend die Daten in eins der unterstützten AUSTAL2000-Dateiformate zu exportieren.
  • Die Ganglinienbibliothek hilft Ihnen dabei, bei Bedarf Emissionen und Quellparameter als zyklische Ganglinien in stündlicher Auflösung über ein ganzes Jahr zu erstellen und zu speichern, um AUSTAL2000-Zeitreihenberechnungen zu unterstützen. Wenn Sie azyklische Emissionsganglinien verarbeiten wollen, können Sie alternativ ASCII-Listen verwenden.  Ob die Emissionsganglinien tatsächlich verwendet werden oder ob ein Durchschnittswert verwendet wird, hängt davon ab, welches Exportformat für die Meteorologie gewählt wurde.

Dateneingabe

  • Die SoundPLAN - Geodatenbank gibt Ihnen die Möglichkeit, Modelldaten über mehrere Schnittstellen zu importieren, sie zu digitalisieren und zu bearbeiten. Modelle, die für SoundPLAN-Lärmberechnungen erstellt wurden können problemlos weiterbearbeitet werden. Auch die Verwendung von Hintergrundbitmaps, zum Beispiel georeferenzierten Luftbildern, ist möglich.

Berechnung

  • Im SoundPLAN - Rechenkern können mithilfe einer benutzerfreundlichen Oberfläche die Rechenparameter eingestellt und die Rechenläufe kontrolliert werden. Mehrere Rechenläufe können parallel gestartet werden, wenn Sie Computer mit mehreren Prozessoren verwenden.

Präsentation

  • Mit dem SoundPLAN - Grafik-Modul können Sie überzeugende grafische Ergebnisdarstellungen erstellen. Darüber hinaus können hier in einem Postprocessing Ergebnisse mithilfe von benutzerdefinierten Formeln modifiziert werden. Ergebnisse verschiedener Rechenläufe lassen sich unabhängig vom Rechenmodell kombinieren und durch zusätzliche Lageplaninformationen ergänzen.

Limitierung

Einige Einschränkungen der AUSTAL2000 - Freeware kann Ihnen jedoch auch SoundPLAN nicht abnehmen:

  • Die Liste der verfügbaren Schadstoffe ist begrenzt; für jeden Schadstoff können nur spezifische Ergebnisse berechnet werden, die sich an den Anforderungen der Deutschen Richtlinie TA Luft`02 (basiert auf EU-Richtlinie 2008/50/EC) orientieren.
  • AUSTAL2000 ist ein schnelles Rechenmodell, verwendet jedoch nur einen Prozessor für jeden Einzellauf. SoundPLAN kann innerhalb eines einzelnen Rechenlaufs keine Aufgaben an mehrere Kerne verteilen.
  • Das mit AUSTAL2000 kostenfrei ausgelieferte Windfeldmodell TALDIA kann zwar Gebäudeumströmungen berechnen, in komplexen Strukturen ist dieses Windfeld jedoch zu ungenau, um plausible Ergebnisse für bodennahe Quellen, wie z.B. Verkehr in Straßenschluchten, zu berechnen.
  • Der SoundPLAN-Support ist auf die Schnittstelle und unsere Erfahrungen als Anwender mit AUSTAL2000 beschränkt, da der AUSTAL2000-Rechenkern als Freeware kein SoundPLAN-Produkt ist.

Modellbeschreibung

Entwicklung

AUSTAL2000 wurde im Auftrag des Deutschen Umweltbundesamtes von von Dr. Janicke (Dunum, Deutschland) als kostenloses Referenzprogramm entwickelt und wurde als Referenzmodell für die Deutsche Richtlinie zur Geruchsbelästigung (GIRL,2008) weiterentwickelt.

Download http://www.austal2000.de/de/home.html.

Modelltyp und Anwendungsgebiet

AUSTAL2000 ist ein dreidimensionales Lagrange-Partikel-Ausbreitungsmodell. Es wurde in Übereinstimmung mit der Deutschen Richtlinie VDI 3945/3 als mesoskaliges Modell entwickelt und verifiziert. AUSTAL2000 findet bei Beurteilungs- und Genehmigungsverfahren oder lokalen und regionalen Luftqualitätsuntersuchungen Verwendung. Es wird gemeinsam mit TALDIA zur Verfügung gestellt, einem diagnostischen Windfeldmodell für leicht welliges Gelände (bis zu 20% Steigung). Das Windfeld kann für Emittenten, die knapp über Dach liegen, auch Gebäudeeinflüsse angemessen berücksichtigen.

Beachten Sie, dass die kostenfreie Kombination der Programmkerne AUSTAL2000/TALDIA sich nicht als Ersatz für mikroskalige Modellierung von Straßen zwischen Gebäuden eignet!

Zeitliche Auflösung und Meteorologie

Auch schnelle, überschlägige Berechnungen von Jahresmittelwerten sollten mit dreidimensionalen Ausbreitungsklassenstatistiken gerechnet werden, die mindestens auf stündlichen Messungen basieren. Sie beinhalten die Häufigkeiten aller möglichen Kombinationen der 6 Klug/Manier-Stabilitätsklassen, 9 Windgeschwindigkeitsklassen und 36 Windrichtungssektoren und können in SoundPLAN aus einer mehrjährigen Zeitreihe erstellt werden. Ein Verzicht auf Stabilitätsinformationen kann zu gravierenden Verzerrungen der Ergebnisse führen.

Alternativ kann man bei Verwendung von stündliche meteorologische Meßreihen mit 1 bis 365 ganzen Tagen Emissionsganglinien und zeitbezogene Parameter für die effektive Quellhöhe berücksichtigen.

Als Stabilitätsinformationen müssen Klug/Manier-Klassen oder Monin/Obukhov-Längen vorhanden sein.

Wenn weder Klug/Manier-Klassen noch Monin/Obukhov-Längen zur Verfügung stehen, kann Ihnen SoundPLAN dabei helfen, mithilfe anderer gemessener Parameter Klug/Manier-Klassen abzuschätzen.

Räumliche Auflösung

Horizontale Auflösung: Typischerweise zwischen 15 und 200 Metern. Wenn Gebäude ausdrücklich berücksichtigt werden, werden 2 Meter empfohlen. Verschachtelte Rechenraster sind möglich.

Vertikale Auflösung: Geländefolgende Raster mit 20-30 Ebenen, deren Dicke mit zunehmender Höhe sukzessive aufgespreizt wird, bis eine sinnvolle Gesamt-Modellhöhe erreicht ist.

Emittenten

AUSTAL2000-Emittenten werden als Punkt, Linie und rechteckige Fläche definiert, die alle optional eine vertikale Ausdehnung bekommen können. SoundPLAN bietet auch frei geformte Flächen und das Objekt Straße an. Diese werden intern in AUSTAL2000 - Quellen umgewandelt.

Mit verschiedenen Verfahren zur Definition von Wärmestrom, mechanischem Impuls, Wassergehalt etc. kann Punkt-, Linien- und Flächenquellen eine effektive Quellhöhe zugewiesen werden.

Schadstoffe

AUSTAL2000 erlaubt nur ein festgelegtes Set von Schadstoffen; die Verfügbarkeit an Ergebnistypen orientiert sich an den Grenzwerten der TA Luft `02. Für Neutralgase sind die Kürzel so2, no2, nox, bzl, tce, f, nh3, hg, odor, xx erlaubt. Für Geruch gibt es außerdem einige Erweiterungen, um den Belästigungsgrad zu bewerten. "no"  (Stickstoffmonoxid) kann als Emission definiert werden, ist aber nicht als Ergebnis darstellbar. Stattdessen wird es zum Teil den NO2-Ergebnissen zugeschlagen (transportzeitabhängige Umwandlung auf Grundlage der Deutschen Richtlinie VDI 3782/1).

Partikel werden mit den Kürzeln pm, as, pb, cd, ni, hg, tl, xx gekennzeichnet, jeweils mit einem Zusatz zur Definition von Partikelgrößenklassen mit automatisch festgelegten Depositions- und Sedimentationsgeschwindigkeiten. In SoundPLAN können diese Kürzel in der Ergebnisdarstellung wieder umbenannt werden. Mit diesem kleinen Trick bekommen Sie auch Ergebnisse, die bei AUSTAL2000 für den gewünschten Schadstoff nicht vorgesehen sind. Ein Maximalwert wird z.B. nur für NO2, nicht aber für NOx berechnet. Wenn Sie NOx in der Quelle durch NO2 ersetzen, erhalten Sie auch einen Maximalwert für NOx . Werden statt pm Stoffnamen verwendet (Spurenstoffe as, pb etc.) werden die Ergebnisse um 3 Nachkommastellen genauer ausgegeben.

Für 2012 wurde ein flexibleres AUSTAL2000 - Konzept angekündigt, das allerdings bis jetzt noch nicht veröffentlicht wurde. Wir werden die SoundPLAN - Schnittstelle anpassen, sobald wir detaillierte Informationen bekommen. Fragen Sie uns nach dem Stand der Dinge.

Topographie

Das von AUSTAL2000 verwendete Windfeld TALDIA ist nur für Steigungen bis 20% geeignet, da weder Strömungsabrisse noch Lokalwinde wie z.B. Kaltluftabfluss, Bergwind etc. berechnet werden.  Das Programm prüft nicht die Steigung selbst, sondern kontrolliert, ob kritische Bedingungen für die Windgeschwindigkeit auftreten. TALDIA berücksichtigt Gelände nur als Hindernis. 

Gebäude, Hindernisse, Landnutzung

Wenn AUSTAL2000 als Grobscreeningmodell ohne Gebäude verwendet wird, sind die Rechenzeiten akzeptabel und benötigen normalerweise eine bis mehrere Stunden. In feiner räumlicher Auflösung mit Gebäuden können AUSTAL2000-Berechnungen mehrere Tage in Anspruch nehmen und nach der Berechnung einen guten Teil Ihrer Festplatte vereinnahmen.

Die meisten Hindernisse können bei hohen Quellen durch die Eingabe einer mittleren Rauhigkeitslänge für ein Gebiet berücksichtigt werden. Beachten Sie: AUSTAL2000 erlaubt nur eine Rauhigkeitslänge für das gesamte Modellgebiet!

  • Quellen, die oberhalb der 1,7-fachen der mittleren Hindernishöhe liegen, können ohne Gebäude gerechnet werden.
  • Quellen zwischen dem 1,2 und 1,7-fachen der mittleren Hindernishöhe müssen Gebäude einbeziehen.
  • Quellen unter dem 1,2-fachen der mittleren Hindernishöhe verlangen meist nach einem anderen Modell, z.B. GRAL oder MISKAM, abhängig vom Bezugsmaßstab, der Gebäudenähe zur Quelle und der Projektgröße.

Beachten Sie: Die TALDIA Windfelder, die von AUSTAL2000 verwendet werden, sind keine sinnvolle Grundlage um die Ausbreitung der Verkehrsabgase in innerstädtischen Situationen modellieren!

Verfügbare Ergebnisse

Mittelwerte für Konzentration und Deposition für die betrachtete Zeitspanne (meistens ein Jahr). Tagesmittelwerte und Stundenmittelwerte nur für ausgewählte Schadstoffe (exakt zugeschnitten auf die Grenzwerte der Europäischen Richtlinie 2008/50/EC und die Deutsche Geruchsrichtlinie GIRL).

SoundPLAN gibt Rasterkarten für Konzentration, Deposition, Strichprobenfehler und Geruchsstunden aus. Zusätzlich können bis zu 20 Monitorpunkte im Rechengebiet gesetzt werden. Zur Dokumentation dieser Monitorpunkte stehen nur die originalen AUSTAL2000 - Protokolle zur Verfügung.

Die originalen AUSTAL2000 Befehlsdateien, Protokolle und Meldungen stehen auf Deutsch und Englisch zur Verfügung, abhängig von den installierten Sprachdateien.

Support

Unser Support beschränkt sich auf die Schnittstelle, doch wir helfen gerne mit unseren eigenen Anwendererfahrungen weiter. Insbesondere sind wir in der Regel nicht in der Lage, Ihr Projekt zu retten, wenn Sie jenseits der Anwendungsgrenzen von AUSTAL2000 arbeiten.

Dokumente

AUSTAL2000

Langrange`sches Partikelmodell: Auszählen von Partikeln im dreidimensionalen Windfeld
Darstellung der Hangneigung, um die Eignung des Geländes zu testen
Gebäudeumströmung: Geeignet für Quellen kurz über Dachhöhe (nicht für Straßenschluchten)
Geruchsprognose für eine Hühnerfarm