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Emissionsdatenbasis für die hemisphärische Modellierung von Spurenstoffen mit EURAD

Full text: Emissionsdatenbasis für die hemisphärische Modellierung von Spurenstoffen mit EURAD

UFOPLAN 202 43 270 Abschlussbericht EURAD Einleitung

UFOPLAN
Abschlussbericht
Anwendung des EURAD-Modell-Systems im Rahmen des FE-Vorhabens (UFOPLAN Nr. 202 43 270)

„Entwicklung von Modellen zur Identifizierung von Schadstoffquellen – insbesondere im Verkehrsbereich – im Rahmen der 22. BimSchV Dokumentation, Weiterentwicklung und Validierung und Maßnahmenplanung für ein bundeseinheitliches Vorgehen“

Teil A Emissionsdatenbasen
Köln, Dezember 2005

Fördervereins des Rheinischen Instituts für Umweltforschung an der Universität zu Köln e.V.

als Unterauftrag für die FU Berlin

Abschlussbericht zum Forschungs- und Entwicklungsvorhaben 202 43 270 auf dem Gebiet des Umweltschutzes „Entwicklung von Modellen zur Identifizierung von Schadstoffquellen – insbesondere im Verkehrsbereich – im Rahmen der 22. BImSchV - Dokumentation, Weiterentwicklung und Validierung und Maßnahmenplanung für ein bundeseinheitliches Vorgehen“

Anwendung des EURAD-Modell-Systems
Abschlussbericht, Teil A

Emissionsdatenbasis für die hemisphärische Modellierung von Spurenstoffen mit EURAD
M. Memmesheimer, H. Feldmann, A. Ebel, G. Piekorz, E. Friese

Rheinisches Institut für Umweltforschung an der Universität zu Köln Aachener Straße 201 - 209 50931 Köln

im Unterauftrag für die FU Berlin Juli 2006

FE Vorhaben 202 43 270 des Umweltbundesamtes, Abschlussbericht, Teil A, Emissionen, Juli 2006

Berichts-Kennblatt
BerichtsnummerUBA-FB 4. Titel des Berichts 204 43 270 2. 3.

Emissionsdatenbasis für die hemisphärische Modellierung von Spurenstoffen mit EURAD 5. Autor(en), Name(n), Vorname(n) Memmesheimer, Michael Feldmann, Hendrik Ebel, Adolf Piekorz, Georg Friese, Elmar Durchführende Institution (Name, Anschrift) 8. Abschlußdatum Juli 2006

9.

6.

Veröffentlichungsdatum Juli 2006 10. UFOPLAN-Nr. 204 43 270

Rheinisches Institut für Umweltforschung an der Universität zu KölnAachener Straße 201 - 209 50 931 Köln

11. 7. Fördernde Institution (Name, Anschrift) 12. Umweltbundesamt, Postfach 1406, D-06813 Dessau 13.

Seitenzahl 41 Literaturangaben 2 Tabellen und Diagramme 1 Abbildungen 8

14.

15.

Zusätzliche Angaben

16. Kurzfassung In dem Bericht (Teil A des Abschlussberichtes) werden die Emissionsdatenbasen, die für die hemisphärische Simulation der Bildung, des Transports und der Deposition atmosphärischer Spurenstoffe mit dem EURAD-Modell verwendet wurden, beschrieben und graphisch dargestellt. Die Daten für die globale/hemisphärische Skala, die von EDGAR, der IIASA und dem IPCC stammen, werden mit den regional verfügbaren Daten der TNO für Europa verglichen. Die Unterschiede der Emissionsdatenbasen weisen auf einen zusätzlichen Harmonisierungsbedarf bei den für die Modelle verwendeten Emissionsdaten hin. Die Ergebnisse der Simulation mit dem EURAD-Modell werden in Teil B (Hemisphäre) und Teil C (regionale Skala, Europa) vorgestellt.

17. Schlagwörter globale und regionale Emissionsdaten, Emissionsszenarien, Modellierung atmosphärischer Spurenstoffe, interkontinentaler Ferntransport, Hintergrundkonzentrationen atmosphärischer Spurenstoffe, Ozon, PM10 18. Preis 19. 20.

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Report Cover Sheet
Report No.UBA-FB 202 43 270 2. 3. 4. Report Title Emission data base for hemispheric modelling of atmospheric trace constituents with EURAD 5. Autor(s), Family Name(s), First Name(s) Memmesheimer, Michael 8. Report Date Juli 2006 Publication Date Juli 2006 10. UFOPLAN-Ref. No. 204 43 270

9. 6. Performing Organisation (Name, Address)

Rhenish Institute for Environmental Research at the University of Cologne Aachener Strasse 209 50931 Cologne

204 43 270

11. 12. Umweltbundesamt, Postfach 1406, D-06813 Dessau 13.

No. of Pages 41 No. of Reference 2 No. of Tables, Diagrams 1 No. of Figures 8

14. 15. 16. Supplementary Notes Abstract

The report (part A of the final report) describes emission data bases, which have been used for the hemispheric simulation of transformation, transport and deposition of atmospheric trace gases with the EURAD modelling system. Graphical presentation of the data is included. The emission data for global/hemispheric scale, which have been adopted from the EDGAR system, the IIASA and the IPCC are compared with data from the TNO for the regional scale in Europe. The differences between the emission data bases point towards the need of additional harmonisation of global and regional emission data bases. The results of the numerical simulations with the EURAD model are presented in part B (hermisphere) and part C (regional scale for Europe). 17. Keywords Global and regional emission data, emission scenarios, modelling of atmospheric tracers, intercontinental long-range transport, background concentrations, ozone, PM10 18. Price 19. 20.

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Forschungs- und Entwicklungsvorhaben 202 43 270 auf dem Gebiet des Umweltschutzes

Anwendung des EURAD-Modell-Systems
Abschlussbericht, Teil A

Emissionsdatenbasis für die hemisphärische Modellierung von Spurenstoffen mit EURAD
für: Umweltbundesamt II 6.1 Postfach 1406 D-06813 Dessau

M. Memmesheimer, H. Feldmann, A. Ebel, G. Piekorz, E. Friese Rheinisches Institut für Umweltforschung an der Universität zu Köln

Juli 2006

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FE Vorhaben 202 43 270 des Umweltbundesamtes, Abschlussbericht, Teil A, Emissionen, Juli 2006

Emissionsdatenbasis für die hemisphärische Modellierung von Spurenstoffen mit dem EURAD-Modell Der Abschlussbericht zur Anwendung des EURAD-Modells im Rahmen des Vorhabens UFOPLAN 202 43 270 ist in drei Teile gegliedert, die als separate Berichte vorgelegt werden. Im Berichtsteil A werden die Emissionsdatenbasen, die als Eingabedaten für die hemisphärischen Modellrechnungen verwendet werden, dargestellt. Die Ergebnisse der Modellrechnungen für die Hemisphäre sind separat in Teil B, diejenigen für die regionale Skala in Teil C des Berichtes dargestellt. Schwerpunkt bei der Darstellung der E-Datenbasen liegt auf der globalen und hemisphärischen Skala. Die E-Daten für die hemisphärische Modellierung werden mit den regional für Europa zur Verfügung stehenden Daten verglichen. In Berichtsteil A wird eine Zusammenfassung der Emissionsdatenbasen gegeben, die im Rahmen des Vorhabens UFOPLAN 202 43 270 verwendet wurden. Dies betrifft insbesondere die E-Daten, die für die Modellrechnungen mit dem EURAD-CTM auf der hemisphärischen Skala für die Jahre 1999 und 2001 mit einer horizontalen Gitterweite von 125 km durchgeführt wurden. Weiterhin wird auf die E-Daten eingegangen, die für die Erstellung des Szenarios 2010 bei den hemisphärischen Rechnungen verwendet wurden. Die Daten, die für die hemisphärischen Modellrechnungen verwendet wurden, werden mit den E-Daten der TNO, die für die regionalen Rechnungen eingesetzt wurden, verglichen. Mit der Erstellung der E-Daten wurde bereits in den Jahren 2003 und 2004 begonnen. Wesentliche Basis-Daten bei den globalen Emissionen waren und sind die im Rahmen von GEIA („Global Emission Inventory Activity“) und von EDGAR(V13 für NH3 und V32 für CO, SO2, NOX, NMVOC) verfügbaren Daten, allerdings liegen die GEIA-Daten teilweise lediglich für die Jahre 1985 vor und sind nicht mehr aktuell. Als Basis-Datensatz wurde deshalb EDGARV32 (außer bei NH3) verwendet. Sie wurden im Hinblick auf das Szenario 2010 durch Verwendung der IPCC-SRES-Szenarien (http://sres.ciesin.org) erweitert und ergänzt. Basisjahr für die EDGARV32 Emissionsdaten ist allerdings auch das Jahr 1995, so dass sich Abweichungen für die Jahre 1999 und 2001 erwarten lassen für die die hemisphärischen Modellrechnungen durchgeführt wurden. Im Sommer 2005 konnten bei der Erstellung des Szenarios 2010 noch zusätzlich Daten der IIASA (Cofala et al., 2005; Dentener et al., 2005) verwendet werden, die ebenfalls Projektionen der Emissionen in zukünftige Jahre beinhalten. Die Datensätze für die globale Skala liegen bei EDGARV32 und IPCC-SRES in der Regel auf einem 1x1 Grad Gitter als Jahreswerte vor. Basisjahr ist bei EDGARV32 das Jahr 1995, allerdings fehlen für dieses Jahr Werte für NH3 und generell liegen keine Werte für PM vor. Bei NH3 wurden Daten der EDGARV13-Datenbasis verwendet, die für das Jahr 1990 vorliegt. Die globalen PMEmissionen wurden über die CO-Emissionen der EDGARV32-Datenbasis mit einem festen Faktor für PM2.5 (PM2.5 = 0.0464*CO) und PM10 (PM10 = 0.0814*CO) abgeschätzt, der entsprechende Faktor wurde auf europäische Verhältnisse (EMEP) normiert. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass ein generelles Problem in der fehlenden Harmonisierung unterschiedlicher Datenbasen liegt. So liefern beispielsweise die Daten aus IPCC-SRES-Szenarien Emissionsdaten für die Jahre 1990 – 2100, enthalten aber wederNH3 noch PM-Daten. Bestimmte Verursachergruppen fehlen völlig, so beispielsweise die Emissionen aus dem Schiffsverkehr. Bei Beginn der Aufarbeitung der Emissionsdaten für die hemisphärischen Modellrechnungen war der aktuellste Datensatz EDGARV32. Diese Daten
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wurden als Grundlage für die hemisphärischen Modellrechnungen verwendet, für das Szenario 2010 mit IPCC-SRES-Daten und neueren Daten der IIASA kombiniert. Dies hat den Vorteil, dass die bei EDGARV32 verfügbaren Informationen erhalten bleiben (z.B. Emissionen von Schiffen und über Verursachergruppen). Die zukünftige Entwicklung der Emissionen im Rahmen der IPCC-SRES Szenarien bis 2010 erschien insbesondere für Europa im Vergleich mit den bei EMEP und der IIASA vorhandenen Werten wenig realistisch. Deshalb wurden diese Werte durch die Vorgaben der IIASA regional teilweise ersetzt (siehe Tabelle 1). Die Daten der IIASA wurden jedoch erst im Sommer 2005 verfügbar, so dass mit ihrer Einarbeitung erst relativ spät begonnen werden konnte. Die Faktoren für das Szenario 2010 finden sich in Tabelle 1 für die verschiedenen Regionen. Für NH3 wurde wegen fehlender Daten keine Projektion auf das Jahr 2010 vorgenommen. Graphische Darstellungen der Emissions-Änderungen finden sich in den Abbildungen 3 (global) und 6 (hemisphärisch). Die Emissionswerte selbst sind in den Abbildungen 1 (Basisjahr; global) und Abbildung 2 (Szenario 2010, global), Abbildung 4 (Basisjahr, hemisphärisch) und Abbildung 5 (Szenario 2010, hemisphärisch) graphisch dargestellt. Die verwendeten E-Daten für die hemisphärische Simulation konnten nicht mehr mit den EDaten für Europa (TNO-LOTOS-Daten am 0.250x0.125 Grad-Gitter) abgestimmt werden, da die TNO-LOTOS-Daten erst im August 2005 verfügbar wurden. In diesen Bericht ist deshalb ein Vergleich der unterschiedlichen Datenbasen aufgenommen. Als Grafik sind die globalen Daten für das Basisjahr und Szenario 2010 (1x1 Grad Auflösung) auf dem TNO-LOTOSGebiet zusammen mit den TNO-LOTOS-Daten (0.250x0.125 Grad Auflösung) in Abbildung 7 dargestellt. Die Farbskala wurde dabei so normiert, dass ein grafischer Vergleich möglich ist. In Abbildung 8 sind die entsprechenden grafischen Abbildungen für einen Bereich dargestellt, der insbesondere Deutschland umfasst. Da die globalen E-Daten keine Länderkennung beinhalten, kann ein Vergleich auf Länderebene nicht ohne weiteres durchgeführt werden. Alle Einheiten in den Abbildungen und Tabellen, sofern nicht ausdrücklich andres vermerkt: NOx als NO2, SOx als SO2, NH3 als NH3, NMVOC als NMVOC, CO als CO, PM als PM.

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SCENARIO - 2010 CO (kt/yr as CO) Region LAM (1) NAM (2) AFRI + MIDE (3) NIS + EEU (4) PAO (5) CPA + PAS + SAS (6) WEU (7) WRLD_TOT

IIASA-CLE 1995 63.530 88.929 77.664 31.165 9.531 181.348 45.311 497.478

IIASA-CLE 2010 36.927 62.319 88.776 25.457 8.259 167.908 22.589 412.235

IPCC-SRES 2010/1995 1,04911 1,06227 1,04911 0,88028 1,06227 1,47021 1,06227

Scenario used A1GMINICAM CLE; Cofala A1GMINICAM CLE; Cofala CLE; Cofala A1GMINICAM CLE; Cofala

2010 factor used 2010/1995 1,04911 0,70077 1,04911 0,81685 0,86654 1,47021 0,49853

Tabelle 1a: CO-Emissionen für verschiedene Regionen der Welt für das IIASA-CLESzenario (Cofala et al., 2005) sowie die Faktoren, die zur Projektion der E-Daten für den Basislauf auf das Jahr 2010 verwendet werden. Für NAM, NIS + EEU, PAO und WEU werden die Faktoren aus dem CLE-Szenario, für LAM, CPA, PAS und SAS die Faktoren aus dem IPCC-SRES-A1GMINICAM-Szenario (IPCC, 2001) verwendet. Die für das Szenario 2010 verwendeten Faktoren sind in der letzten (violetten) Spalte angegeben. Die IIASA-CLERegionen und die bei IPCC-SRES-A1GMINICAM verwendeten Regionen sind weitgehend identisch und lassen sich aufeinander abbilden. In den rot gekennzeichneten Gebieten nehmen die CO-Emissionen bis 2010 zu, in den blau gekennzeichneten Regionen nehmen sie bis 2010 ab. Siehe auch die graphischen Darstellungen Abbildung 3 (global) und Abbildung 6 (hemisphärisch). Für PM wurden wegen fehlender Daten die gleichen Faktoren wie für CO verwendet. Für VOC wurden ebenfalls die gleichen Faktoren wie für CO verwendet, soweit es sich um Regionen handelt, die nach dem IIASA-CLE-Szenario nach 2010 projiziert werden, da für das CLE-IIASA Szenario für VOC ebenfalls keine Daten vorliegen (Dentener et al., 2005).

IIASA-CLE Regionen (nach Cofala et al., 2005): LAM – Latin America NAM – Northern America AFRI + MIDE – Africa and Middle East NIS + EEU – Newly Independent States and Eastern Europe PAO – Pacific OECD CPA + PAS + SAS – Asia WEU – Western Europe Datenquellen: IPCC-SRES: http://sres.ciesin.org/ IIASA: http://www.iiasa.ac.at/ EDGARV32: http://www.rivm.nl/edgar/model/edgarv32/ GEIA: http://geiacenter.org/

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SCENARIO - 2010 NOx (kt/yr as NO2) Region LAM (1) NAM (2) AFRI + MIDE (3) NIS + EEU (4) PAO (5) CPA + PAS + SAS (6) WEU (7) IIASA-CLE 1995 6.144 22.437 6.291 10.470 3.713 19.642 12.551 IIASA-CLE 2010 5.990 18.257 6.275 8.720 3.377 27.162 7.517 IPCC-SRES 2010/1995 1,26564 1,13873 1,26564 0,83425 1,13873 1,65659 1,13873 A1GMINICAM CLE; Cofala A1GMINICAM CLE; Cofala CLE; Cofala A1GMINICAM CLE; Cofala Scenario used

2010 factor used 2010/1995 1,26564 0,81370 1,26564 0,83286 0,90951 1,65659 0,59892

WRLD_TOT

81.248

77.298

Tabelle 1b: NOx-Emissionen für verschiedene Regionen der Welt für das IIASA-CLESzenario (Cofala et al., 2005) sowie die Faktoren, die zur Projektion der E-Daten für den Basislauf auf das Jahr 2010 verwendet werden. Für NAM, NIS + EEU, PAO und WEU werden die Faktoren aus dem CLE-Szenario, für LAM, CPA, PAS und SAS die Faktoren aus dem IPCC-SRES-A1GMINICAM-Szenario (IPCC, 2001) verwendet. Die für das Szenario 2010 verwendeten Faktoren sind in der letzten (violetten) Spalte angegeben. Die IIASA-CLERegionen und die bei IPCC-SRES verwendeten Regionen sind weitgehend identisch und lassen sich aufeinander abbilden. In den rot gekennzeichneten Gebieten nehmen die NOxEmissionen bis 2010 zu, in den blau gekennzeichneten Regionen nehmen sie bis 2010 ab. Siehe auch die graphischen Darstellungen Abbildung 3 (global) und Abbildung 6 (hemisphärisch). Gerade für Westeuropa zeigen die Projektionen von IIASA-CLE und IPCCSRES für 2010 deutliche Unterschiede.

IIASA-CLE Regionen (nach Cofala et al., 2005): LAM – Latin America NAM – Northern America AFRI + MIDE – Africa and Middle East NIS + EEU – Newly Independent States and Eastern Europe PAO – Pacific OECD CPA + PAS + SAS – Asia WEU – Western Europe Datenquellen: IPCC-SRES: http://sres.ciesin.org/ IIASA: http://www.iiasa.ac.at/ EDGARV32: http://www.rivm.nl/edgar/model/edgarv32/ GEIA: http://geiacenter.org/

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SCENARIO 2010 SOx (kt/yr as SO2) Region LAM (1) NAM (2) AFRI + MIDE (3) NIS + EEU (4) PAO (5) CPA + PAS + SAS (6) WEU (7) WRLD_TOT IIASA-CLE 1995 7.768 20.271 9.137 20.312 2.590 36.766 11.703 108.547 IIASA-CLE 2010 6.842 16.428 8.349 11.923 2.765 47.333 3.805 97.445 IPCC-SRES 2010/1995 1,33099 0,70131 1,23447 0,73457 0,70131 1,81885 0,70131 A1GMINICAM CLE; Cofala A1GMINICAM CLE; Cofala CLE; Cofala A1GMINICAM CLE; Cofala Scenario used

2010 factor used 2010/1995 1,33099 0,81042 1,23447 0,58699 1,06757 1,81885 0,32513

Tabelle 1c: SOx-Emissionen für verschiedene Regionen der Welt für das IIASA-CLESzenario (Cofala et al., 2005) sowie die Faktoren, die zur Projektion der E-Daten für den Basislauf auf das Jahr 2010 verwendet werden. Für NAM, NIS + EEU, PAO und WEU werden die Faktoren aus dem CLE-Szenario, für LAM, CPA, PAS und SAS die Faktoren aus dem IPCC-SRES-A1GMINICAM-Szenario (IPCC, 2001) verwendet. Die für das Szenario 2010 verwendeten Faktoren sind in der letzten (violetten) Spalte angegeben. Die IIASA-CLERegionen und die bei IPCC-SRES verwendeten Regionen sind weitgehend identisch und lassen sich aufeinander abbilden. In den rot gekennzeichneten Gebieten nehmen die SOxEmissionen zu, in den blau gekennzeichneten Regionen nehmen sie ab. Siehe auch die graphischen Darstellungen Abbildung 3 (global) und Abbildung 6 (hemisphärisch). Gerade bei den SOx-Emissionen unterscheiden sich angenommen Reduktionen für 2010 bei IPCCSRES-A1GMINICAM (0.70131) und CLE-IIASA (0.32513) erheblich.

IIASA-CLE Regionen (nach Cofala et al., 2005): LAM – Latin America NAM – Northern America AFRI + MIDE – Africa and Middle East NIS + EEU – Newly Independent States and Eastern Europe PAO – Pacific OECD CPA + PAS + SAS – Asia WEU – Western Europe Datenquellen: IPCC-SRES: http://sres.ciesin.org/ IIASA: http://www.iiasa.ac.at/ EDGARV32: http://www.rivm.nl/edgar/model/edgarv32/ GEIA: http://geiacenter.org/

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SCENARIO 2010 NMVOC (kt/yr) Region LAM (1) NAM (2) AFRI + MIDE (3) NIS + EEU (4) PAO (5) CPA + PAS + SAS (6) WEU (7) IIASA-CLE 1995 IIASA-CLE 2010 IPCC-SRES 2010/1995 1,16263 1,00126 1,16263 1,16342 1,00126 1,41500 1,00126 A1GMINICAM CLE; Cofala A1GMINICAM CLE; Cofala CLE; Cofala A1GMINICAM CLE; Cofala Scenario used

2010 factor used 2010/1995 1,16263 0,70077 1,16263 0,81685 0,86654 1,41500 0,49853

Tabelle 1d: NMVOC-Emissionen: Faktoren, die zur Projektion der E-Daten für den Basislauf auf das Jahr 2010 verwendet werden. Für NAM, NIS + EEU, PAO und WEU werden die Faktoren aus dem CLE-Szenario, für LAM, CPA, PAS und SAS die Faktoren aus dem IPCCSRES-A1GMINICAM-Szenario (IPCC, 2001) verwendet. Die für das Szenario 2010 verwendeten Faktoren sind in der letzten (violetten) Spalte angegeben. Die IIASA-CLERegionen und die bei IPCC-SRES verwendeten Regionen sind weitgehend identisch und lassen sich aufeinander abbilden. In den rot gekennzeichneten Gebieten nehmen die NMVOC-Emissionen zu, in den blau gekennzeichneten Regionen nehmen sie ab. Siehe auch die graphischen Darstellungen Abbildung 3 (global) und Abbildung 6 (hemisphärisch). Für VOC wurden die gleichen Faktoren wie für CO verwendet, soweit es sich um Regionen handelt, die nach dem IIASA-CLE-Szenario nach 2010 projiziert werden. Für das CLEIIASA Szenario liegen für VOC ebenfalls keine Daten vor (Dentener et al., 2005). Die angenommenen Emissionsänderungen bei PM entsprechen denjenigen von CO. Für NH3 wurde wegen der mangelhaften Datenlage keine Emissionsänderung für das Szenariojahr 2010 gegenüber dem Basisjahr angenommen.

IIASA-CLE Regionen (nach Cofala et al., 2005): LAM – Latin America NAM – Northern America AFRI + MIDE – Africa and Middle East NIS + EEU – Newly Independent States and Eastern Europe PAO – Pacific OECD CPA + PAS + SAS – Asia WEU – Western Europe Datenquellen: IPCC-SRES: http://sres.ciesin.org/ IIASA: http://www.iiasa.ac.at/ EDGARV32: http://www.rivm.nl/edgar/model/edgarv32/ GEIA: http://geiacenter.org/

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Abbildung 1a, b: Globale CO-Emissionen (oben), NOx-Emissionen (unten) aus der EDGAR-Datenbasis (EDGAR V3.2). Diese Daten wurden als Grundlage zur hemisphärischen Simulation für das Basisjahr 2001 sowie die Modellrechnung für das Jahr 1999 verwendet. Dazu wurden die Daten räumlich auf das in Abbildung 4 dargestellte Modellgebiet und -gitter transformiert. Die Daten dienten auch als Basis für die Erstellung des Emissionsszenarios für 2010 unter Nutzung der IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA-CLE-Szenarien (siehe Tabelle 1 und Abbildung 2, 3). Vergleiche mit TNO-LOTOS-Daten finden sich in den Abbildungen 7 (TNOLOTOS-Gebiet) und Abbildung 8 („Deutschland“). 10

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Abbildung 1c, d: Globale NMVOC-Emissionen (oben), SO2-Emissionen (unten) aus der EDGAR-Datenbasis (EDGAR V3.2). Diese Daten wurden als Grundlage zur hemisphärischen Simulation für das Basisjahr 2001 sowie die Modellrechnung für 1999 verwendet. Dazu wurden die Daten räumlich auf das in Abbildung 4 dargestellte Modellgebiet und -gitter transformiert. Die Daten dienten auch als Basis für die Erstellung des Emissionsszenarios für 2010 unter Nutzung der IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA-CLE-Szenarien (siehe Tabelle 1 und Abbildung 2). Vergleiche mit TNO-LOTOS-Daten finden sich in den Abbildungen 7 (TNOLOTOS-Gebiet) und Abbildung 8 („Deutschland“). 11

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Abbildung 1e, f: Globale NH3-Emissionen (oben), PM10-Emissionen (unten) aus der EDGAR-Datenbasis (EDGAR V3.2). Diese Daten wurden als Grundlage zur hemisphärischen Simulation für das Basisjahr 2001 sowie die Modellrechnung für 1999 verwendet. Dazu wurden die Daten räumlich auf das in Abbildung 4 dargestellte Modellgebiet und -gitter transformiert. Die Daten dienten auch als Basis für die Erstellung des Emissionsszenarios für 2010 unter Nutzung der IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA-CLE-Szenarien (siehe Tabelle 1 und Abbildung 2). Vergleiche mit TNO-LOTOS-Daten finden sich in den Abbildungen 7 (TNOLOTOS-Gebiet) und Abbildung 8 („Deutschland“). 12

FE Vorhaben 202 43 270 des Umweltbundesamtes, Abschlussbericht, Teil A, Emissionen, Juli 2006

Abbildung 1g: Globale PM25-Emissionen für das Basisjahr 2001. Diese Daten wurden als Grundlage zur hemisphärischen Simulation für das Basisjahr 2001 verwendet. Dazu wurden die Daten räumlich auf das in Abbildung 4 dargestellte Modellgebiet und -gitter transformiert. Die Daten dienten auch als Basis für die Erstellung des Emissionsszenarios für 2010 unter Nutzung der IPCC-SRES und IIASA-Szenarien (siehe Tabelle 1 und Abbildung 2). Da PM-Emissionen im EDGARV32 Inventar nicht vorhanden sind, wurden die PMEmissionen proportional zu den CO-Emissionen angesetzt. Vergleiche mit TNO-LOTOS-Daten finden sich in den Abbildungen 7 (TNO-LOTOS-Gebiet) und Abbildung 8 („Deutschland“).

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FE Vorhaben 202 43 270 des Umweltbundesamtes, Abschlussbericht, Teil A, Emissionen, Juli 2006

Abbildung 2a, b: CO-Emissionen (oben), NOx-Emissionen (unten) für das Emissionsszenario 2010. Diese Daten wurden als Basis zur hemisphärischen Simulation für das Szenariojahr 2010 verwendet. Dazu wurden die Daten räumlich auf das in Abbildung 5 dargestellte Modellgebiet und -gitter transformiert. Vergleiche mit TNOLOTOS-Daten finden sich in den Abbildungen 7 (TNO-LOTOS-Gebiet) und Abbildung 8 („Deutschland“).

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FE Vorhaben 202 43 270 des Umweltbundesamtes, Abschlussbericht, Teil A, Emissionen, Juli 2006

Abbildung 2c, d: NMVOC-Emissionen (oben), SO2-Emissionen (unten) für das Emissionsszenario 2010. Diese Daten wurden als Basis zur hemisphärischen Simulation für das Szenariojahr 2010 verwendet. Dazu wurden die Daten räumlich auf das in Abbildung 5 dargestellte Modellgebiet und -gitter transformiert. Vergleiche mit TNOLOTOS-Daten finden sich in den Abbildungen 7 (TNO-LOTOS-Gebiet) und Abbildung 8 („Deutschland“).

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FE Vorhaben 202 43 270 des Umweltbundesamtes, Abschlussbericht, Teil A, Emissionen, Juli 2006

Abbildung 2e, f: PM10-Emissionen (oben), PM2.5-Emissionen (unten) für das Emissionsszenario 2010. Diese Daten wurden als Basis zur hemisphärischen Simulation für das Szenariojahr 2010 verwendet. Dazu wurden die Daten räumlich auf das in Abbildung 5 dargestellte Modellgebiet und -gitter transformiert. Vergleiche mit TNOLOTOS-Daten finden sich in den Abbildungen 7 (TNO-LOTOS-Gebiet) und Abbildung 8 („Deutschland“).

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FE Vorhaben 202 43 270 des Umweltbundesamtes, Abschlussbericht, Teil A, Emissionen, Juli 2006

CO-Emissionen: Szenario/Basisjahr (%)

NOx-Emissionen: Szenario/Basisjahr (%)

Abbildung 3a, b: Verhältnis der CO-Emissionen (oben) und NOx-Emissionen (unten) aus Szenario 2010 und Basisjahr 2001.

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FE Vorhaben 202 43 270 des Umweltbundesamtes, Abschlussbericht, Teil A, Emissionen, Juli 2006

NMVOC-Emissionen: Szenario/Basisjahr (%)

SO2-Emissionen: Szenario/Basisjahr (%)

Abbildung 3c, d: Verhältnis der NMVOC-Emissionen (oben) und SO2-Emissionen (unten) aus Szenario 2010 und Basisjahr 2001. 18

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PM10-Emissionen: Szenario/Basisjahr (%)

Abbildung 3e: Verhältnis der PM10-Emissionen aus Szenario 2010 und Basisjahr 2001. Das entsprechende Verhältnis für PM2.5 entspricht dem von PM10.

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CO-Emissionen Basisjahr (ht/yr)

NOx-Emissionen Basisjahr (ht/yr)

Abbildung 4a, b: CO-Emissionen (oben), NOx-Emissionen (unten) für das Basisjahr 2001 nach der Transformation auf das hemisphärische Modellgebiet (Gitterweite 100 km).
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NMVOC-Emissionen Basisjahr (ht/yr)

SO2-Emissionen Basisjahr (ht/yr)

Abbildung 4c, d: NMVOC-Emissionen (oben), SO2-Emissionen (unten) für das Basisjahr 2001 nach der Transformation auf das hemisphärische Modellgebiet (Gitterweite 100 km).
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PM10-Emissionen Basisjahr (ht/yr)

PM2.5-Emissionen Basisjahr (ht/yr)

Abbildung 4e, f: PM10-Emissionen (oben), PM2.5-Emissionen (unten) für das Basisjahr 2001 nach der Transformation auf das hemisphärische Modellgebiet (Gitterweite 100 km).
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CO-Emissionen Szenariojahr 2010 (ht/yr)

NOx-Emissionen Szenariojahr 2010 (ht/yr)

Abbildung 5a, b: CO-Emissionen (oben), NOx-Emissionen (unten) für das Emissionsszenario 2010 nach der Transformation auf das hemisphärische Modellgebiet (Gitterweite 100 km).
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NMVOC-Emissionen Szenariojahr 2010 (ht/yr)

SO2-Emissionen Szenariojahr 2010 (ht/yr)

Abbildung 5c, d: NMVOC-Emissionen (oben), SO2-Emissionen (unten) für das Emissionsszenario 2010 nach der Transformation auf das hemisphärische Modellgebiet (Gitterweite 100 km).
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PM10-Emissionen Szenariojahr 2010 (ht/yr)

PM2.5-Emissionen Szenariojahr 2010 (ht/yr

Abbildung 5e, f: PM10-Emissionen (oben), PM2.5-Emissionen (unten) für das Emissionsszenario 2010 nach der Transformation auf das hemisphärische Modellgebiet (Gitterweite 100 km).
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CO-Emissionen Szenario/Basislauf (ht/yr)

NOx-Emissionen Szenario/Basislauf (ht/yr)

Abbildung 6a, b: Verhältnis der CO-Emissionen (oben) und NOx-Emissionen (unten) aus Szenario 2010 und Basislauf für das hemisphärische Modellgebiet (Gitterweite 100 km).
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NMVOC-Emissionen Szenario/Basislauf (ht/yr)

SO2-Emissionen Szenario/Basislauf (ht/yr)

Abbildung 6c, d: Verhältnis der NMVOC-Emissionen (oben) und SO2-Emissionen (unten) aus Szenario 2010 und Basislauf für das hemisphärische Modellgebiet (Gitterweite 100 km).
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PM-Emissionen Szenario/Basislauf (ht/yr)

Abbildung 6e: Verhältnis der PM10-Emissionen aus Szenario 2010 und Basislauf für das hemisphärische Modellgebiet (Gitterweite 100 km).

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Abbildung 7a: CO-Emissionen auf dem TNO-LOTOS-Gebiet. Oben: Ausschnitt aus der EDGARV32-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite, Mitte: Projektion nach 2010 auf der Basis von EDGARV32 mit IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA, unten: TNOLOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad. 29

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Abbildung 7b: NOx-Emissionen auf dem TNO-LOTOS-Gebiet. Oben: Ausschnitt aus der EDGARV32-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite, Mitte: Projektion nach 2010 auf der Basis von EDGARV32 mit IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA, unten: TNOLOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad. 30

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Abbildung 7c: VOC-Emissionen auf dem TNO-LOTOS-Gebiet. Oben: Ausschnitt aus der EDGARV32-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite, Mitte: Projektion nach 2010 auf der Basis von EDGARV32 mit IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA, unten: TNOLOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad. 31

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Abbildung 7d: SOx-Emissionen auf dem TNO-LOTOS-Gebiet. Oben: Ausschnitt aus der EDGARV32-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite, Mitte: Projektion nach 2010 auf der Basis von EDGARV32 mit IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA, unten: TNOLOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad. 32

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Abbildung 7e: NH3-Emissionen auf dem TNO-LOTOS-Gebiet. Oben: Ausschnitt aus der EDGARV32-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite, unten: TNO-LOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad. Wegen der unsicheren Datenlage wurden bei Ammoniak keine Extrapolationen von dem aus EDGARV13 für 1990 vorliegenden Datensatz vorgenommen. Der Datensatz wurde ohne weitere Veränderungen sowohl für den Basislauf 2001 wie auch für den Szenariolauf 2010 verwendet. Die Emissionsdaten, die für den Hemisphärenlauf des Jahres 2001 verwendet wurden, wurden auch für die Modellrechnung für das Jahr 1999 eingesetzt. Unterschiede der Modellergebnisse zwischen 1999 und 2001 sind also ausschließlich auf die unterschiedlichen meteorologischen Felder zurückzuführen.

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Abbildung 7f: PM10-Emissionen auf dem TNO-LOTOS-Gebiet. Oben: Ausschnitt aus der EDGARV32-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite, Mitte: Projektion nach 2010 auf der Basis von EDGARV32 mit IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA, unten: TNOLOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad. 34

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Abbildung 7g: PM2.5-Emissionen auf dem TNO-LOTOS-Gebiet. Oben: Ausschnitt aus der EDGARV32-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite, Mitte: Projektion nach 2010 auf der Basis von EDGARV32 mit IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA, unten: TNOLOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad. 35

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Abbildung 8a: CO-Emissionen für DEU-Gebiet. Oben, links: Ausschnitt aus der EDGARV32-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite, Oben, rechts: Projektion nach 2010 auf der Basis von EDGARV32 mit IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA, unten: TNO-LOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad.

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Abbildung 8b: NOx-Emissionen für DEU-Gebiet. Oben, links: Ausschnitt aus der EDGARV32-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite, oben, rechts: Projektion nach 2010 auf der Basis von EDGARV32 mit IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA, unten: TNO-LOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad

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Abbildung 8c: NMVOC-Emissionen für DEU-Gebiet. Oben, links: Ausschnitt aus der EDGARV32-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite, oben, rechts: Projektion nach 2010 auf der Basis von EDGARV32 mit IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA, unten: TNO-LOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad.

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Abbildung 8d: SOx-Emissionen für DEU-Gebiet. Oben, links: Ausschnitt aus der EDGARV32-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite, oben, rechts: Projektion nach 2010 auf der Basis von EDGARV32 mit IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA, unten: TNO-LOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad. Gerade bei den SOxEmissionen zeigen sich die Probleme bei der Verwendung nicht harmonisierter E-Daten. In dem dargestellten Gebiet liegen die TNO-LOTOS-Emissionen deutlich niedriger als die Projektion auf der Basis der EDGARV32Emissionsdaten erzeugten Daten für 2010. Und dies, obwohl die verwendeten Reduktionsfaktoren für diese Region im IIASA-CLE-Szenario deutlich niedriger liegen als diejenigen, die im IPCC-SRES-A1GMINICAMSzenario verwendet werden.

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Abbildung 8e: NH3-Emissionen für DEU-Gebiet. Oben: Ausschnitt aus der EDGARV13-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite unten: TNO-LOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad. Wegen der unsicheren Datenlage wurden bei Ammoniak keine Extrapolationen von dem aus EDGARV13 für 1990 vorliegenden Datensatz vorgenommen. Der Datensatz wurde ohne weitere Veränderungen sowohl für den Basislauf 2001 wie auch für den Szenariolauf 2010 sowie für 1999 verwendet.

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Abbildung 8f: PM10-Emissionen für DEU-Gebiet. Oben, links: Ausschnitt aus der EDGARV32-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite, oben, rechts: Projektion nach 2010 auf der Basis von EDGARV32 mit IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA, unten: TNO-LOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad.

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Abbildung 8g: PM2.5-Emissionen für DEU-Gebiet. Oben, links: Ausschnitt aus der EDGARV32-Datei (Maschenweite 1x1 Grad; Max. für 1x1 Grad-Gitter), Farbskala normiert auf TNO-LOTOS-Gitterweite, oben, rechts: Projektion nach 2010 auf der Basis von EDGARV32 mit IPCC-SRES-A1GMINICAM und IIASA, unten: TNO-LOTOS Emissionen für das Jahr 2000; Maschenweite 0.250 x 0.125 Grad.

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Danksagung Besonderer Dank gilt den Institutionen, die Emissionsdaten zur Verfügung stellten, sei es per Datenträger oder durch das Internet (TNO, EMEP, IPCC-SRES, IIASA). Ausdrücklich erwähnt sei die Hilfe durch Prof. P.B. Builtjes und A.J.H. Vischedijk (TNO) bei der Klärung offener Fragen in Zusammenhang mit den Emissionsdaten der TNO.

Literatur Cofala, J., M. Amann, R. Mechler: Scenarios of World Anthropogenic Emissions of Air Pollutants and Methane up to 2030, in Internal report of the Transboundary Air Pollution Programme, pp. 17, http://www.iasa.ac.at/rains/global_emiss/global_emiss.html, International Institute for Applied Systems Analysis, Laxenburg, Austria, 2005. Dentener, F., D. Stevenson, J. Cofala, R. Mechler, M. Amann, P. Bergmaschi, F. Raes, R. Derwent: The impact of air pollutant and methane emission controls on tropospheric ozone and radiative forcing: CTM calculations fort he period 1990 – 2030. Atmos. Chem. Phys., 5, 1731-1755, 2005.

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