Gauß (TA Luft '86)

Mesoskalige Konzentrationsabschätzung

Gauß TA Luft`86 ist die Umsetzung eines einfachen Gauß - Modells und dient der schnellen Abschätzung von Luftschadstoffkonzentrationen. Das Modell wurde für Quellhöhen > 10 m konzipiert und kann für tiefer liegende Quellen nur ausnahmsweise und mit entsprechender Sachkenntnis verwendet werden.

Vorbereitung

  • Die SoundPLAN - Bibliothek Meteorologische Station unterstützt Sie bei der visuellen Analyse meteorologischer Daten, hilft Ihnen diese an Ihre Aufgabenstellung anzupassen und ggf. Klug/Manier - Stabilitätsklassen zu berechnen oder abzuleiten. Spezielle TA Luft-Klassifikationseinstellungen verkürzen die Rechenzeiten.
  • Die Ganglinienbibliothek hilft Ihnen dabei, zyklische Ganglinien für Emission und andere Quellparameter in stündlicher Auflösung über ein ganzes Jahr zu erstellen und zu speichern. Alternativ können Sie aber auch ASCII-Listen verwenden, wenn Sie azyklische Emissionsganglinien verarbeiten wollen.

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 natürlich problemlos übernommen und weiterbearbeitet werden. Auch die Verwendung von Hintergrundbitmaps, zum Beispiel georeferenzierten Luftbildern, ist möglich.

Berechnung

  • Im SoundPLAN - Rechenkern führt Sie eine benutzerfreundliche Oberfläche durch die Rechenlaufeinstellungen für GaussTA LuftTA Luft`86 . Die Rechenlaufkontrolle wird von einer grafischen Ergebnisanzeige unterstützt, die ständig aktualisiert wird, bis die Berechnung beendet ist. Mehrere Kerne können für jeden Rechenlauf parallel verwendet werden. Mit dem Modul Verteiltes Rechnen kann das Gauß-Modell auch mehrere Rechner parallel nutzen.

Präsentation

  • Das SoundPLAN - Grafik-Modul verhilft Ihnen zu überzeugenden grafischen Ergebnisdarstellungen. Darüber hinaus können hier in einem Postprocessing Daten mithilfe von benutzerdefinierten Formeln modifiziert oder Ergebnisse kombiniert werden. Beispielsweise kann die Kombination einer MISKAM - Berechnung mit einer Gauss TA Luft`86  Hintergrundschadstoffkarte sinnvoll sein.

Modellbeschreibung

Entwicklung

Das Gauß - Modell basiert auf den Berechnungsformeln der Deutschen Richtlinie TA Luft`86, Anhang C, die ursprünglich für Genehmigungsverfahren von industriellen Schornsteinen (höher als 10 m über Grund und mindestens 3 m über Dach) entwickelt und validiert wurde. Teilweise wurde das Programm jedoch auch (mit Sachverstand) für bodennahe Quellen, wie z.B. landwirtschaftliche Geruchsberechnungen, verwendet.

Modelltyp und Anwendungsgebiet

Gaußmodelle basieren auf einfachen Berechnungsformeln, die die statistischen Beziehungen zwischen Quellemission und Konzentration am Empfängerpunkt innerhalb einer generalisierten Abluftfahne beschreiben. Hindernisse und Gelände werden nicht berücksichtigt. Deshalb sind die Berechnungen sehr schnell, selbst wenn, wie bei einer Rasterkarte, Ergebnisse für viele Quellen und Immissionsorte berechnet werden.

SoundPLAN-Emittenten (Punkt- Linien-, Flächen- und Straßenquellen) werden automatisch durch Punktquellen ersetzt, da in der Gauß`schen Modellformel nur Punktquellen und Immissionsorte Verwendung finden. Die Auflösung der Ersatzquellen wird dynamisch an den Abstand zwischen Quelle und Empfänger angepasst. Rasterkarten werden durch ein Begrenzungspolygon, einen horizontalen Rasterabstand und die Höhe über Grund definiert.

Unser Gaußmodell ist ein einfaches Modell mit wenigen Parametern. Komplexere Untersuchungen sollten mit einem unserer komplexeren Modelltypen bearbeitet werden. Speziell Ergebnisse für höhere Perzentile sind nicht sehr realitätsnah. Sie werden in der Natur von extremen Bedingungen verursacht, im Gaußmodell jedoch von einer idealen Gaußverteilung abgeleitet.

Zeitliche Auflösung und Meteorologie

Schnelle Berechnungen von Jahresmittelwerten sollten mit dreidimensionalen Ausbreitungsklassenstatistiken gerechnet werden, die mindestens auf stündlichen Messungen basieren. Diese Statistiken beinhalten die aggregierten Häufigkeiten für alle möglichen Kombinationen von 6 Klug/Manier-Stabilitätsklassen, 9 Windgeschwindigkeitsklassen und 36 Windrichtungssektoren.

Mit etwas höherer Rechenzeit berücksichtigen stündliche Zeitreihen meteorologischer Messungen auch Emissionsganglinien. Stabilitätsinformationen müssen als Klug/Manier - Klassen zur Verfügung stehen. Sie können mithilfe verschiedener Verfahren in der Bibliothek berechnet oder abgeschätzt werden.

Räumliche Auflösung

Die horizontale Auflösung liegt üblicherweise zwischen 10 und einigen 100 Metern bis wenigen Kilometern. Die Verlässlichkeit der Ergebnisse wächst mit zunehmendem Abstand zwischen Quelle und Empfänger. Da kein Windfeld berechnet wird, hat die räumliche Auflösung der Rasterpunkte keinen direkten Einfluss auf die Ausbreitung. Im groben Raster werden lokale Immissionsspitzen im Vergleich zu feinen Rastern leichter übersehen, was einer Glättung gleichkommt, oder sie werden von einem Immissionspunkt getroffen.

Emittenten

Mithilfe der SoundPLAN-Oberfläche können sowohl Punkt-, Linien- und Flächenquellen als auch Straßen verarbeitet werden. Linien- und Flächenquellen können als beliebig geformte Polygone eingegeben werden. Straßen werden für eine vereinfachte Eingabe und spezielle grafische Ausgabeeigenschaften als separater Objekttyp angeboten. Wenn stündlich gemessene meteorologische Zeitreihen zur Verfügung stehen, können Ganglinien berücksichtigt werden, die von einfachen Tagesgangzyklen bis zu völlig azyklischen Jahresgängen wie z.B. wetterabhängigen Emissionen reichen können. Für Punktquellen kann ein thermischer Auftrieb als effektive Quellhöhe berechnet werden.

Schadstoffe

Die Schadstoffliste ist vollständig benutzerdefiniert. Sie kann beliebig viele Neutralgase und Stäube in 4 Korngrößenklassen enthalten. NO2 kann nach verschiedenen Ansätzen aus den NOx-Konzentrationen abgeleitet werden.

Topographie

Topographie wird nicht berücksichtigt.

Gebäude, Hindernisse, Landnutzung

Am Emittenten ist eine ungestörte Anströmung erforderlich. Gebäude und Landnutzungseffekte werden nicht explizit betrachtet. Wenn die Klug/Manier-Stabilitätsklassen aus der Wolkenbedeckung berechnet werden, kann dort die Rauhigkeit annäherungsweise berücksichtigt werden.

Verfügbare Ergebnisse

Für die von den Winddaten repräsentierte Zeitspanne stehen Mittelwerte und frei definierbare Perzentile zur Verfügung. Für die Erstellung einer Rasterkarte kann ein beliebig geformtes Polygon als Rechengebiet verwendet werden. Die Ergebniskarten stellen die Konzentrationen in Empfängerhöhe dar. Für tabellarische Ergebnisse müssen einzelne Immissionsorte definiert werden.

Support

Die Modellgleichungen entsprechen dem Stand der TA Luft`86. Es gibt keine Weiterentwicklung der Berechnungsformeln. Unser Hotline-Support erstreckt sich auf die korrekte Implementierung der Formeln und auf die Benutzeroberfläche. Die Oberfläche wird laufend an die aktuelle SoundPLAN-Version angepasst. So stehen auch ständig verbesserte Tools in der Programmumgebung zur Verfügung (Meteorologie, Analyse von Vorbelastungsmessungen etc.).

Hinweis

Gaußmodelle sind einfache Modelle, erfordern jedoch gutes Hintergrundwissen. Ergebnisse müssen korrekt interpretiert werden. Da Gauß mit ebenem Gelände rechnet und Hindernisse ignoriert, müssen Sie wissen, wie diese Beschränkungen Ihre Ergebnisse beeinflussen!

Dokument

Gauß (TALuft 86)

Gauß`sches Fahnenmodell: Konzentrationsabschätzung mithilfe einer Verteilungsfunktion
Rasterschadstoffkarte: Ausbreitung aus einem 10 m hohen Schornstein
Rasterschadstoffkarte: Umgehungsstraße in offenem Gelände
Berechnung der Hintergrundbelastung...
...für detaillierte Untersuchungen im kleinen Gebiet