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Kartierung von Critical Loads & Critical Levels in Deutschland
Ansprechpartner: Mail to Icon Institut für Navigation und Mail to Icon Thomas Gauger

Am Institut für Navigation der Universität Stuttgart besteht langjährige Erfahrung in der nationalen Kartierung von Critical Loads und Critical Levels, Werten, mit denen im Rahmen der UN-ECE Luftreinhaltekonvention ökologische Belastungsgrenzen beschrieben werden, sowie der Berechnung und Kartierung von sog. akzeptablen, bzw. tolerablen Schwellenwerten der Wirkung von Luftschadstoffen auf Materialien.

Im Auftrag des Umweltbundesamtes ( Externer Link UBA )wurden seit dem Jahr 1989 verschiedene Forschungsvorhaben durchgeführt.

Aktuell ist das Forschungsvorhaben Externer Link Erfassung, Prognose und Bewertung von Stoffeinträgen und ihren Wirkungen in Deutschland, MAPESI (BMU/UBA 3707 64 200) in Bearbeitung. Projektinhalt ist die bundesweite Datenerfassung, -aufbereitung, hoch aufgelöste Modellierung und kartographische Darstellung der Immissionsbelastung sowie die Berechnung der überschreitung kritischer Luftschadstoffkonzentrationen - Externer Link Critical Levels - sowie die Erfassung der Depositionsfrachten atmosphärischer Schadstoffe in verschiedene Rezeptoren (Ökosysteme). Karten der Depositionsfrachten dienen als Input zur Berechnung der überschreitung der kritischen Eintragsraten - Externer Link Critical Loads - in Deutschland. Besonderes Augenmerk ist auf die Ermittlung von Trends der atmosphärischen Stoffeinträge und Luftschadstoffkonzentrationen in Deutschland gerichtet.

Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens werden in enger Kooperation mit der Externer Link Gesellschaft für Ökosystemanalyse und Umweltdatenmanagement (ÖKO-DATA) in Strausberg, der Externer Link Netherlands Organisation for Applied Scientific Research (TNO), Utrecht, Niederlande, dem Externer Link Institut für Meteorologie, Troposphaerische Umweltforschung (TRUMF) der Freien Universität Berlin und der Externer Link Netherlands Energy Research Foundation (ECN) in Petten, Niederlande, erarbeitet und fließen als nationaler Beitrag in die Externer Link gesamteuropäische Kartierung von Critical Levels & Critical Loads ein.

Das Konzept der Critical Levels und Critical Loads wurde für das Externer Link europäische Luftreinhalteabkommen der UN-Wirtschaftskommission (UNECE) entwickelt. Sowohl das nationale als auch das gesamteuropäische Kartierungsprogramm gemäß dem Critical Levels und Critical Loads Konzept dient als ökologisch begründetes Instrument der Steuerung und Erfolgskontrolle von Emissionsminderungsmaßnahmen. Critical Levels (in Bezug auf Materialien - Acceptable Levels) sind die quantitative Abschätzung der Konzentration von Schadstoffen in der Atmosphäre (Immission), oberhalb derer direkte Schadeffekte an Rezeptoren (Menschen, Pflanzen, Tiere, Ökosysteme, Materialien) nach derzeitigem Wissen auftreten können. Critical Loads sind die quantitative Abschätzung der Deposition eines oder mehrerer Schadstoffe, unterhalb derer nach heutigem Wissen keine schädigenden Wirkungen an spezifizierten Rezeptoren nachweisbar sind. ( Externer Link Mapping Manual, ICP Modelling & Mapping 2004 )

Innerhalb des oben genannten Forschungsprojektes werden auf der Grundlage von Mess- und Modelldaten flächendeckende Karten der Konzentration bzw. der Depositionsflüsse wirkungsrelevanter Luftschadstoffe in Deutschland erstellt. Die Kartierung dient der Ermittlung der regional differenzierten jährlichen Luftschadstoffdosis, der die verschiedenen Rezeptoren (z.B. Ökosysteme, Baumaterialien, Vegetation, Feldfrüchte, Menschen), ausgesetzt sind, und der Bestimmung der überschreitung der Critical Loads und Critical Levels der betrachteten Rezeptoren (Abb. 1). Für die komplexen Aufgaben, die für die wirkungsorientierte Kartierung von Luftschadstoffkonzentrationen/-depositionen zu bewältigen sind, die große Sachdatenmenge (verschiedene Schadstoffe), die geforderte zeitliche (mehrere Jahre) und hohe räumliche Auflösung (z.B. 1 · 1km²) der Kartierungsergebnisse im nationalen Maßstab, ist der Einsatz eines leistungsfähigen Geographischen Informationssystems (GIS) unerläßlich. Die Erstellung der Kartierungsergebnisse wird wesentlich mit dem GIS ArcInfo realisiert.


Prinzip der Kartierung der Critcal Levels und Critical Loads überschreitungen in Deutschland
Abb.1: Prinzip der Kartierung der Critcal Levels und Critrical Loads überschreitungen in Deutschland 


Literatur:
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    National Implementation of the UNECE Convention on Long-range Transboundary Air Pollution (Effects) / Nationale Umsetzung UNECE-Luftreinhaltekonvention (Wirkungen):
    Part 1: Deposition Loads: Methods, modelling and mapping results, trends. BMU/UBA 204 63 252. UBA-Texte 38/08 (1). ISSN 1862-4804
    Download pdf-klein icon Part 1 (engl) [19,8 MB]
    Download pdf-klein icon Zusammenfassung (deutsch) [3,3 MB]

    Gauger Th , Haenel H-D, Rösemann C, Nagel HD, Becker R, Kraft P, Schlutow A, Schütze G, Weigelt-Kirchner R, Anshelm F:
    National Implementation of the UNECE Convention on Long-range Transboundary Air Pollution (Effects) / Umsetzung UNECE-Luftreinhaltekonvention (Wirkungen):
    Teil 2: Wirkungen und Risiokoabschätzungen: Critical Loads, Biodiversität, Dynamische Modellierung, Critical Levels überschreitungen, Materialkorrosion.
    BMU/UBA 204 63 252. UBA-Texte 38/08 (2). ISSN 1862-4804.
    Download pdf-klein icon Part 2 (deutsch) [19,7 MB],
    Download pdf-klein icon Kurzfassung (deutsch) [10,3] MB]

  • 2005 Gauger, Th.:
    Nationale Luftreinhaltestrategie - Umsetzung von EU Anforderungen; Teilvorhaben 02: Aufbereitung, Nutzung und Weiterentwicklung nationaler, hochauflösender Datensätze zu Konzentrationen und Depositionen von Luftschadstoffen.
    Forschungsvorhaben im Auftrag des Umweltbundesamtes BMU/UBA 203 43 257/02.
    Download pdf-klein icon Endbericht

  • 2004 Manual on methodologies and criteria for Mapping Critical Loads/Levels and geographical areas where they are exceeded.
    Umweltbundesamt Texte 71/96. Berlin.
    UBA-Texte 52/04
    Download pdf-klein icon Mapping Manual

  • 2003 Anshelm,F., Gauger, Th., Schuster, H., Droste-Franke, B., Friedrich, R., Reichert, Th.:
    Kartierung von Materialschäden in Deutschland. Forschungsvorhaben im Auftrag des BMU/UBA,
    FE-Nr. 201 43 205.
    Download pdf-klein icon Materials

  • 2002 Gauger, Th., Anshelm, F., Schuster, H., Erisman, J.W., Vermeulen, A.T., Draaijers, G.P.J., Bleeker, A., Nagel, H.-D.:
    Mapping of ecosystem specific long-term trends in deposition loads and concentrations of air pollutants in Germany and their comparison with Critical Loads and Critical Levels. Final Report on behalf of Federal Environmental Agency (Umweltbundesamt),
    Berlin. BMU/UBA FE-No 299 42 210.
    Download pdf-klein icon Part 1: Deposition Loads 1990-1999. 207 p. Download pdf-klein icon Part 2: Mapping Critical Levels Exceedances. 104 p. Institut für Navigation der Universität Stuttgart ..

  • 2001 Anshelm, F., Gauger, Th., Köble, R., Mayerhofer, P. & Droste-Franke, B.:
    Mapping actual corrosion rates and exceedances of acceptable corrosion rates - procedure and results.
    In: Proceedings of the UN ECE Workshop on mapping air pollution effects on materials, including stock at risk. Stockholm. 14 to 16 June 2000.
    Download pdf-klein icon Beitrag1 Stockholm-Proceedings
  • 2001 Gauger, Th. & Anshelm, F.:
    Air Pollutants in Germany: Long Term Trends in Deposition and Air Concentration. In: Proceedings of the UN ECE Workshop on mapping air pollution effects on materials, including stock at risk.
    Stockholm. 14 to 16 June 2000.
    Download pdf-klein icon Beitrag2 Stockholm-Proceedings

  • 2000 Gauger, Th., Köble, R. & Anshelm, F.:
    Kritische Luftschadstoff-Konzentrationen und Eintragsraten sowie ihre überschreitung für Wald- und Agrarökosysteme sowie naturnahe waldfreie Ökosysteme. Teil 1: Deposition Loads. Teil 2: Critical Levels.
    Forschungsvorhaben im Auftrag des BMU/UBA, FE-Nr. 297 85 079. Institut für Navigation, Universität Stuttgart.
    Download Teil 1: Deposition Loads Deposition Loads Download Teil 2: Critical Levels Critical Levels

  • 1999 Anshlem, F., Gauger, Th. & Köble, R.:
    Mapping Acceptable Levels/Loads for Effects of Air Pollutants on Materials in Germany.
    In: Quantification of Effects of Air Pollutants on Materials, UBA-Texte 24/99, 191-199.

  • 1999 Anshlem, F. & Gauger, Th.:
    Kartierung von Toleranzgrenzwerten der Wirkung von Luftschadstoffen auf Materialien unter ArcInfo.
    In: Schriftenreihe der Institute des Fachbereichs Vermessungswesen der Universität Stuttgart 1999/1, 16-20.
    pdf-icon  Artikel http://www.ifp.uni-stuttgart.de/publications/schriftenreihe/s16-20.pdf

  • 1999 Gauger, Th. & Anshelm, F.:
    Kartierung kritischer Luftschadstoffbelastungen unter ArcInfo.
    In: Schriftenreihe der Institute des Fachbereichs Vermessungswesen der Universität Stuttgart 1999/1, 21-26.
    Download Teil 1: Deposition Loads  Artikel http://www.ifp.uni-stuttgart.de/publications/schriftenreihe/s21-26.pdf 

  • 1999: Nagel, H.-D. & Gregor, H.-D.:
    Ökologische Belastungsgrenzen Critical Loads & Levels: Ein internationales Konzept für die Luftreinhaltepolitik.

  • 1998 Anshlem,F., Droste-Franke, B., Gauger, Th., Köble, R. & Mayerhofer, P.:
    Kartierung von Toleranzgrenzwerten der Wirkung von Luftverunreinigungen auf Materialien in Deutschland. Textband + Kartenband.
    Forschungsvorhaben im Auftrag des BMU/UBA, FE-Nr. 108 07 034. Institut für Navigation, Universität Stuttgart.
    Download Textband Textband Download Kartenband Kartenband

  • 1996 UN ECE
    Manual on methodologies and criteria for Mapping Critical Loads/Levels and geographical areas where they are exceeded.
    Umweltbundesamt Texte 71/96. Berlin.