Modellierung von Immissionsverteilungen: Modelle zur Ozonprognose und zur flächendeckenden Abschätzung von Immissionskonzentrationen ; theoretische Grundlagen und praktische Anwendungen
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
1996
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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INHALTSVERZEICHNIS
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
IX
TABELLENVERZEICHNIS
XVII
EINLEITUNG
1
1
LUFTSCHADSTOFFE
3
1.1
WIRKUNGEN
VON
LUFTSCHADSTOFFEN
.
3
1.1.1
EINFUEHRUNG
.
3
1.1.2
MOEGLICHKEITEN
UND
SCHWIERIGKEITEN
BEI
DER
ERFASSUNG
VON
SCHADWIR
KUNGEN
.
4
1.1.2.1
PFLANZEN
.
5
1.1.2.2
MENSCH
.
6
1.1.3
WIRKUNGEN
VON
CO
.
10
1.1.4
WIRKUNGEN
VON
NO
UND
NOT
.
10
1.1.5
WIRKUNG
DES
OZONS
.
I
.
.
.
14
1.2
GRENZWERTE
.
18
1.2.1
UMWELTSCHUTZ
UND
UMWELTPOLITIK
.
18
1.2.2
DEFINITION
DER
BEGRIFFE
"
KRITERIUM
"
UND
"
STANDARD
"
.
19
1.2.3
IMMISSIONSWERTE
DER
TALUFT
.
20
1.2.4
MIK-WERTE
DES
VEREINS
DEUTSCHER
INGENIEURE
.
21
1.2.5
MAK-WERTE
DER
DEUTSCHEN
FORSCHUNGSGEMEINSCHAFT
.
21
1.2.6
AIR
QUALITY
GUIDELINES
DER
WHO
.
22
1.3
EMISSIONEN
.
23
1.3.1
BEGRIFFSERLAEUTERUNG
.
23
1.3.2
EINTEILUNG
ANTHROPOGENER
EMISSIONEN
.
24
1.3.3
METHODEN
ZUR
ERMITTLUNG
DER
EMISSIONEN
.
25
II
INHALTSVERZEICHNIS
1.3.4
KOHLENMONOXID-EMISSIONEN
.
26
1.3.5
STICKOXID-EMISSIONEN
.
27
1.4
IMMISSIONEN
.
28
1.4.1
IMMISSIONSVERTEILUNGEN
.
28
1.4.2
MITTLERE
TAGESGAENGE
.
29
1.4.3
VERTEILUNG
DER
TAGESMITTELWERTE
.
35
1.4.4
TAGESGAENGE
.
35
2
THEMENVERANKERUNG
41
2.1
OZONPROGNOSE
.
41
2.1.1
ENTWICKLUNG
DER
WELTWEITEN
OZONKONZENTRATION
.
42
2.1.2
OZONKONZENTRATIONEN
DER
GEGENWART
.
43
2.1.3
MINDERUNGSSTRATEGIEN
.
44
2.1.4
OZONDISKUSSION
IN
DER
OEFFENTLICHKEIT
.
45
2.2
FLAECHENDECKENDE
SCHADSTOFFABSCHAETZUNG
.
46
2.2.1
RAEUMLICHE
VERTEILUNGEN
VON
LUFTSCHADSTOFFEN
.
47
2.2.2
RAEUMLICHE
VERTEILUNG
SEKUNDAERER
LUFTVERUNREINIGUNGEN
.
50
3
MODELLE
ZUR
OZONPROGNOSE
51
3.1
OZONENTSTEHUNG
.
51
3.1.1
STICKOXID-OZON-ZYKLUS
.
51
3.1.2
EINFLUSS
VON
KOHLENMONOXID
AUF
DIE
OZONENTSTEHUNG
.
53
3.1.3
ZYKLUS
DER
ORGANISCHEN
VERBINDUNGEN
.
53
3.2
PROGNOSEAKTIVITAETEN
DER
BUNDESLAENDER
.
56
3.3
MODELLANFORDERUNGEN
.
57
3.4
MODELLKLASSEN
.
59
3.4.1
PHYSIKALISCHE
MODELLE
.
59
3.4.1.1
GAUSSMODELLE
.
60
3.4.1.2
LAGRANGE-MODELLE
.
61
3.4.1.3
EULER
'
SCHE
MODELLE
.
62
3.4.2
PHYSISCHE
MODELLE
.
63
3.4.3
CHEMIE-MODELLE
.
63
3.4.4
STATISTISCHE
MODELLE
.
64
3.4.4.1
MODELLE
AUF
BASIS
DER
ZEITREIHENANALYSE
.
66
INHALTSVERZEICHNIS
III
3.4.4.2
MODELLE
BASIEREND
AUF
REGRESSIONSANALYSEN
.
67
3.4.4.3
MODELLE
FUER
UEBERSCHREITUNGSWAHRSCHEINLICHKEITEN
.
68
3.4.5
BEWERTUNG
DER
UNTERSCHIEDLICHEN
MODELLKLASSEN
.
68
3.5
PROGNOSEHORIZONT
.
70
3.6
DATENGRUNDLAGE
.
72
3.6.1
DATENBASIS
.
72
3.6.2
OZON-VERTEILUNG
.
72
3.7
EINFLUSSVARIABLEN
.
79
3.7.1
OZON
VORTAG
.
79
3.7.2
LUFTTEMPERATUR
.
80
3.7.3
GLOBALSTRAHLUNG
.
81
3.7.4
NIEDERSCHLAG
.
82
3.7.5
WINDGESCHWINDIGKEIT
.
83
3.7.6
WEITERE
METEOROLOGISCHE
EINFLUSSFAKTOREN
.
83
3.7.7
WOCHENTAG
.
84
3.7.8
JAHRESTAG
.
85
3.7.9
EMISSIONEN
/
IMMISSIONEN
.
85
3.8
MODELLANPASSUNG
.
87
3.8.1
MODELLE
ZUR
PROGNOSE
VON
HALBSTUNDEN-MITTELWERTEN
.
87
3.8.1.1
SCHAETZMETHODE
DER
KLEINSTEN
QUADRATE
.
87
3.8.1.2
UNIVARIATE
MODELLE
AM
BEISPIEL
MANNHEIM
MITTE
.
88
3.8.1.3
MULTIVARIATE
MODELLE
FUER
UNTERSCHIEDLICHE
STICHPROBEN
.
89
3.8.2
MODELLE
ZUR
PROGNOSE
VON
MAXIMALEN
OZONKONZENTRATIONEN
.
96
3.8.2.1
UNIVARIATE
MODELLE
AM
BEISPIEL
MANNHAEM
MITTE
.
96
3.8.2.2
MULTIVARIATE
MODELLE
.
97
3.8.2.3
STABILITAETSUNTERSUCHUNGEN
BEZUEGLICH
DES
TAGESMAXIMUMS
.
101
3.8.2.4
MODELLIERUNG
VON
OZON-EPISODEN
.
102
3.8.3
GUETE
DER
PROGNOSE
.
108
3.8.4
UEBERSCHREITUNGSWAHRSCHEINLICHKEITEN
.
110
3.8.5
ZEITBEZOGENE
UNTERSUCHUNGEN
.
110
3.9
CLUSTERANALYSE
ZUR
GRUPPIERUNG
VON
MESSSTATIONEN
.
113
3.9.1
THEORETISCHE
BETRACHTUNGEN
ZUR
CLUSTERANALYSE
.
113
3.9.1.1
HIERARCHISCHE
VERFAHREN
.
114
IV
INHALTSVERZEICHNIS
3.9.1.2
NICHT-HIERARCHISCHE
VERFAHREN
.
114
3.9.2
AUSWAHL
DER
ELEMENTE
UND
VARIABLEN
.
116
3.9.3
FAKTOREN
UND
HAUPTKOMPONENTENANALYSE
.
116
3.9.4
CLUSTERANALYSE
FUER
DEN
MITTLEREN
TAGESGANG
.
118
3.9.5
CLUSTERANALYSE
FUER
QUANTILE
DER
OZONVERTEILUNG
.
119
3.10
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERGEBNISSE
.
121
4
FLAECHENBETRACHTUNGEN
123
4.1
FLAECHENDECKENDE
IMMISSIONSMESSUNGEN
.
123
4.1.1
DURCHFUEHRUNG
DER
IMMISSIONSMESSUNGEN
.
123
4.1.1.1
BEURTEILUNGSFLAECHE
.
124
4.1.1.2
MESSFLAECHEN
.
124
4.1.1.3
MESSZEITRAUM
.
124
4.1.1.4
MESSHAEUFIGKEIT
.
125
4.1.1.5
MESSWERTE
.
125
4.1.1.6
ABGRENZUNG
GEGENUEBER
KONTINUIERLICHEN
MESSUNGEN
.
125
4.1.2
KENNGROESSEN
FLAECHENDECKENDER
IMMISSIONSBELASTUNG
.
126
4.2
SCHAETZEN
EXTREMER
QUANTILE
.
128
4.2.1
PUNKTSCHAETZUNGEN
VERSUS
BEREICHSSCHAETZUNGEN
.
128
4.2.1.1
PUNKTSCHAETZUNGEN
.
128
4.2.1.2
BEREICHSSCHAETZUNGEN
.
128
4.2.2
NICHTPARAMETRISCHE
SCHAETZUNG
.
131
4.2.2.1
SCHAETZUNG
EINES
QUANTILS
DURCH
EINE
ORDNUNGSSTATISTIK
.
.
131
4.2.2.2
BESTIMMUNG
EINES
KONFIDENZINTERVALLES
FUER
EIN
QUANTIL
MIT
HILFE
EINER
ORDNUNGSSTATISTIK
.
131
4.2.2.3
SCHAETZEN
VON
QUANTILEN
UND
KONFIDENZINTERVALLEN
NACH
VDI
2450
.
133
4.2.3
SPEZIELLE
PROBLEME
BEI
EXTREMEN
QUANTILEN
.
135
4.2.3.1
MAXIMAL
ERREICHBARES
KONFIDENZNIVEAU
.
135
4.2.3.2
STOCHASTISCHE
KONVERGENZ
DER
INTERVALLGRENZEN
.
137
4.2.4
PARAMETRISCHE
MODELLE
DER
GRUNDGESAMTHEIT
.
139
4.2.5
PARAMETRISCHE
MODELLE
FUER
EINEN
TEIL
EINER
STICHPROBE
.
142
4.2.5.1
EINLEITUNG
UND
NOTATION
.
142
4.2.5.2
EXPONENTIAL-TAIL
SCHAETZER
.
142
INHALTSVERZEICHNIS
V
4.2.6
ANWENDUNG
DER
TAIL-SCHAETZER
ZUR
BESTIMMUNG
VON
KONFIDENZINTER
VALLEN
.
144
4.2.6.1
FORMAL
BESTIMMTE
KONFIDENZINTERVALLE
FUER
DAS
O,
QUANTIL
BEIM
EXPONENTIAL-TAIL
SCHAETZER
.
144
4.2.6.2
APPROXIMATIVES
KONFIDENZINTERVALL
BEIM
EXPONENTIAL-TAIL
SCHAETZER
.
145
4.2.6.3
SIMULIERTES
KONFIDENZINTERVALL
BEIM
EXPONENTIAL-TAIL
SCHAETZER
.
147
4.2.7
SIMULATION
DER
SCHAETZER
FUER
EIN
EXTREMES
QUANTIL
VON
LUFTSCHAD
STOFFVERTEILUNGEN
.
149
4.2.7.1
DIE
OPTIMALE
ANZAHL
VON
EXTREMWERTEN
.
149
4.2.7.2
SIMULATION
DES
EXPONENTIAL-TAIL
SCHAETZERS
.
149
4.2.7.3
DISKUSSION
DER
ERGEBNISSE
DES
EXPONENTIAL-TAIL
SCHAETZERS
.
153
4.2.7.4
SIMULATION
DER
SCHAETZUNG
DURCH
EINE
ORDNUNGSSTATISTIK
.
.
153
4.2.8
SIMULATION
DER
KONFIDENZINTERVALLE
FUER
EIN
EXTREMES
QUANTIL
FUER
LUFTSCHADSTOFFVERTEILUNGEN
.
155
4.2.8.1
SIMULATION
DES
EXPONENTIAL-TAIL
KONFIDENZINTERVALLES
.
.
.
156
4.2.8.2
DYNAMISCHE
VERBREITERUNG
DES
EXPONENTIAL-TAIL
KONFI
DENZINTERVALLES
.
157
4.2.8.3
SIMULATION
DES
NICHTPARAMETRISCHEN
KONFIDENZINTERVALLES
.
158
4.2.9
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERGEBNISSE
.
160
4.3
REPRAESENTANZUNTERSUCHUNGEN
.
162
4.3.1
VORUEBERLEGUNGEN
.
162
4.3.2
BEGRIFFSBESTIMMUNG
.
163
4.3.3
DATENGRUNDLAGE
.
164
4.3.4
OO.9S
-QUANTIL
.
165
4.3.4.1
PUNKTSCHAETZUNGEN
.
165
4.3.4.2
GENAUIGKEIT
DER
PUNKTSCHAETZUNGEN
.
167
4.3.4.3
INTERVALLSCHAETZUNG
.
170
4.3.5
MITTELWERT
.
177
4.3.5.1
VERTEILUNG
DER
MITTELWERTE
.
.
177
4.3.5.2
INTERVALLSCHAETZUNG
.
180
4.3.6
INTEGRIERTE
BETRACHTUNG
DER
REPRAESENTANTEN
.
186
4.3.7
FAZIT
.
189
VI
INHALTSVERZEICHNIS
S
INTERPOLATION
191
5.1
EINLEITUNG
.
191
5.2
LINEARE
INTERPOLATIONS
UND
GLAETTUNGSVERFAHREN
.
194
5.2.1
GEWICHTETE
MITTELWERTE
.
194
5.2.2
VERFAHREN
VON
SHEPHARD
.
195
5.2.3
LOESS
.
196
5.2.4
LINEARE
SPLINE-INTERPOLATION
UEBER
TRIANGULIERUNGEN
.
197
5.3
NICHT
LINEARE
INTERPOLATIONS
UND
GLAETTUNGSVERFAHREN
.
199
5.3.1
QUADRATISCHE
SPLINE-INTERPOLATION
UEBER
TRIANGULIERUNGEN
.
199
5.3.2
KUBISCHE
SPLINE
-INTERPOLATION
UEBER
TRIANGULIERUNG
.
201
5.3.3
VERFAHREN
VON
AKIMA
.
202
5.3.4
RESMOOTHED
MEDIANE
.
203
5.3.5
MEDIANGLAETTUNG
.
203
5.4
KRIGING
.
205
5.4.1
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
.
205
5.4.1.1
STATIONARITAET
.
205
5.4.1.2
VARIOGRAMM
.
206
5.4.1.3
VARIOGRAMMODELLE
.
207
5.4.2
ORDINARY
KRIGING
.
210
5.4.3
FORTGESCHRITTENE
KRIGING-VERFAHREN
.
213
5.4.3.1
UNIVERSELLES
KRIGING
.
213
S.4.3.2
KRIGING
MIT
GLEITENDER
FENSTERTECHNIK
.
215
OE.4.3.3
KRIGING
NACH
MEDIANGLAETTUNG
.
215
5.4.3.4
EXTERNAL
DRIFT
KRIGING
.
216
5.5
INTERPOLATION
MIT
HILFE
MODIFIZIERTER
STRUKTURFUNKTIONEN
.
216
5.6
INTERPOLATION
UEBER
KONZENTRATIONSROSEN
.
219
5.7
VERGLEICH
DER
UNTERSCHIEDLICHEN
INTERPOLATIONSVERFAHREN
.
221
5.7.1
SIMULATIONSSTUDIE
.
221
5.7.2
INTERPOLATION
VON
IMMISSIONS-KONZENTRATIONEN
.
223
5.7.2.1
INTERPOLATIONSERGEBNISSE
FUER
CO
.
228
OE.7.2.2
INTERPOLATIONSERGEBNISSE
FUER
NO
.
236
S.7.2.3
INTERPOLATIONSERGEBNISSE
FUER
NO-I
.
236
5.7.2.4
INTERPOLATIONSERGEBNISSE
FUER
O3
.
238
5.7.2.5
EINFLUSSFAKTOREN
AUF
DIE
GUETE
VON
INTERPOLATIONSVERFAHREN
BEI
LUFTSCHADSTOFFEN
.
241
INHALTSVERZEICHNIS
VII
6
ERMITTLUNG
VON
FLAECHENCHARAKTERISTIKA
243
6.1
VORGEHENS
WEISE
BEI
DER
ERMITTLUNG
VON
FLAECHENCHARAKTERISTIKA
.
244
6.2
VERTEILUNGSBETRACHTUNGEN
.
247
6.2.1
KOHLENMONOXID
.
248
6.2.2
STICKSTOFFMONOXID
.
249
6.2.3
STICKSTOFFDIOXID
.
249
6.2.4
OZON
.
250
6.3
RELATIVE
IMMISSIONSWERTE
.
250
6.3.1
RELATIVIERUNG
.
251
6.3.2
ERGEBNISSE
.
251
6.4
KORRELATION
DER
SCHADSTOFFE
(R
SC
IUD)
.
252
6.4.1
CO
NO
.
253
6.4.2
CO
NO
3
.
253
6.4.3
CO
O
3
.
253
6.4.4
NO
NO
2
.
253
6.4.5
NO
O
3
.
254
6.4.6
NO,
4
O
3
.
254
6.4.7
BEWERTUNG
DER
ERGEBNISSE
.
254
6.5
SCHADSTOFFBEZOGENE
KORRELATIONEN
ZWISCHEN
FLAECHEN
UND
MESSSTATIONEN
(
R
FI-PLAN)
.
255
6.5.1
ERGEBNISSE
IM
UEBERBLICK
.
255
6.5.2
KOHLENMONOXID
.
255
6.5.3
STICKSTOFFMONOXID
.
256
6.5.4
STICKSTOFFDIOXID
.
257
6.5.5
OZON
.
257
6.5.6
ZUSAMMENFASSUNG
.
257
6.6
REGRESSIONSUNTERSUCHUNGEN
.
257
6.6.1
METHODE
.
258
6.6.2
VERGLEICH
DER
GESCHAETZTEN
MIT
DEN
GEMESSENEN
FLAECHENMITTELWERTEN
258
6.6.3
STATIONSBEZOGENE
UNTERSUCHUNGEN
.
259
6.6.4
INTERPRETATION
DER
REGRESSIONSERGEBNISSE
.
260
6.7
ORTHOGONALISIERTE
SCHADSTOFFVEKTOREN
.
261
6.7.1
METHODE
.
261
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
6.7.2
FAKTOREN
FL
BIS
FJ
.
262
6.7.3
ROTIERTE
FAKTOREN
RFL
BIS
RFJ
.
264
6.8
EMISSIONEN
.
266
6.8.1
EMISSIONS-VERTEILUNG
.
267
6.8.2
ZUSAMMENHANG
VON
EMISSION
UND
IMMISSION
.
269
6.9
MESSPUNKTBEURTEILUNG
.
270
6.9.1
VORGEHENSWEISE
.
270
6.9.2
AUSWERTUNG
DER
LOKALEN
SITUATION
.
273
6.9.3
AUSWERTUNG
DER
UMGEBUNGS
VERHAELTNISSE
.
274
6.9.4
AGGREGATEN
.
276
6.9.5
DISKUSSION
.
282
6.10
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERGEBNISSE
ALLER
UNTERSUCHUNGEN
.
283
6.11
FAZIT
.
285
ZUSAMMENFASSUNG
287
A
ABBILDUNGEN
ZUR
INTERPOLATION
291
LITERATURVERZEICHNIS
301 |
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