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Optimierung langfristiger Simulation der Luftqualität in Baden-Württemberg

Optimierung langfristiger Simulation der Luftqualität in Baden-Württemberg
Ansprechpartner:

Dr. H.-J. Panitz

Projektgruppe:IMK-TRO
Förderung:Land BW

The funding of the project by the Landesstiftung Baden-Württemberg under grant 740 within the program “Modellierung und Simulation auf Hochleistungsrechnern” is gratefully acknowledged

Allgemeines Ziel des Projektes

Die Verwendung von komplexen Chemie-Transport-Modellen (CTM) wie KAMM/DRAIS in Studien, die die langfristige Luftqualität auf der regionalen Skala untersuchen, macht es notwendig, die meteorologischen Bedingungen über mindestens zehn Jahre zu klassifizieren, da die kontinuierliche Anwendung eines solchen Modells über zehn  Jahre und mehr zu zeit- und kostenaufwendig ist. Daher ist das Ziel des Projektes die Untersuchung von zwei verschiedenen Klassifikationsmethoden hinsichtlich ihrer praktischen Anwendbarkeit  für Studien der langfristigen Luftqualität. Die zwei Techniken, die ausgewählt wurden, sind die „klassische“ Clusteranalyse sowie Kohonen’s „Self Organizing Maps (SOM, http://www.cis.hut.fi/~hynde/lvq/). Beurteilungskriterien sind

 

  • die Effektivität einer Methode (Handhabbarkeit, Rechenzeit, Interpretation der Resultate der Klassifizierung),
  • und ob die resultierenden Klassen das gesamte Spektrum der meteorologischen Bedingungen repräsentieren.

 

Der letzte Aspekt hängt mit der Frage zusammen, ob statistische Maßzahlen, die die Luftqualität beschreiben und die aus den Ergebnissen der Klassifizierung abgeleitet werden, mit denen übereinstimmen, die aus den Resultaten einer Detailsimulation berechnet wurden. Solche statistischen Größen, die Luftqualität charakterisieren, sind z.B. AOT40 und SOMO35. Um das Projektziel zu erreichen, ist es nicht notwendig, die meteorologischen Situationen über einen sehr langen Zeitraum zu betrachten. Es ist ausreichend, einen kürzeren, z.B. ein Jahr zu berücksichtigen. Deshalb wurden für das Gebiet Baden-Württembergs und für das Jahr 2000 Simulationen mit dem CTM KAMM/DRAIS durchgeführt und die dreidimensionalen räumlichen Konzentrationsverteilungen und die Deposition aller 41 RADM2 Spezies in stündlichem Zeitabstand berechnet. Statistische Kenngrößen werden aus den Ergebnissen dieser Detailsimulation berechnet. Zur Klassifikation der meteorologischen Bedingungen des Jahres 2000 werden die Simulationsergebnisse des großskaligen Modells EURAD benutzt. Aus jeder Klasse wird ein Repräsentant, also ein Tag des Jahres gewählt. Die Resultate der KAMM/DRAIS Simulation für die Repräsentanten sind aus den Detailsimulationen bereits bekannt. Basierend auf diesen Ergebnissen und unter Berücksichtigung der Klassenhäufigkeiten werden die statistischen Größen erneut berechnet.

Durch den Vergleich der statistischen Maßzahlen, resultierend aus der Detailsimulation und aus der Klassifizierung, und unter Berücksichtung der Effektivität, kann die geeignete Klassifizierungsmethode gefunden werden.

Schematische Darstellung des Projekts. M1 bis M4 bezeichnen die Meilensteine.

 

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Präsentationen
Titel Bild Quelle Kurzbeschreibung

 DACH2007, Meteorologentagung, 10.09.–14.09.2007, Hamburg

Abschlussevaluation zum Forschungsprogramm "Modellierung und Simulation auf Hochleistungsrechnern" der Landesstiftung Baden-Württemberg, 26./27. Oktober 2006, Stuttgart, GENO-Haus.

Projektabschlussbericht; Projekt 740 der Landesstiftung Baden-Württemberg, Forschungsprogramm "Modellierung und Simulation auf Hochleistungsrechnern" (2006)

ACCENT-GLOREAM workshop "Modern developments in tropospheric chemical transport modelling", Apeldoorn, NL, 7.-9.9.2005 (Vortrag/Proceedings)

European Geoscience Union (EGU), Vienna, 02.-07. April 2006, 8 00911, ISBN: 1029-7006

European Geosciences Union, (EGU), General assembly 2007, Wien, 15.04.-20.04.2007, 9 (06850),
Sref-ID: 1607-7962/gra/EGU2007-A-06850



Panitz, H.-J. (2005): “Internal_IMK_Seminar_Jan2005.pdf
Panitz, H.-J. (2005): “Internal_IMK_Seminar_Nov2005.pdf
Panitz, H.-J. (2006): “Zwischenevaluation_Projekt740_27011006_Panitz.pdf
Panitz, H.-J. (2007): "Internal_IMK_Seminar_10052007.pdf"