Downscaling von bodennahem Ozon für Europa

Projektstart: 2021
Projektende: laufend
Projektträger: Medizinische Fakultät, Universität Augsburg
Projektverantwortung vor Ort: Prof. Dr. Elke Hertig

Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt des Lehrstuhls für Regionalen Klimawandel und Gesundheit liegt in der Erforschung der Zusammenhänge und Auswirkungen von bodennahem Ozon (teils in Kombination mit Temperaturextremen) auf die menschliche Gesundheit. Hierzu gibt es bereits zahlreiche abgeschlossene und aktuelle Projekte [ Link].

Um die Datengrundlage für zukünftige Forschungsprojekte in diesem Bereich zu stärken, strebt der Lehrstuhl ein statistisches Downscaling von bodennahem Ozon an, das auch Abschätzungen bis Ende des 21. Jahrhunderts unter Fortgang des anthropogen verstärkten Treibhauseffekts erlaubt.

Hierfür stehen Daten von über 700 europäischen Ozon-Messstationen aus dem European Air Quality Portal zur Verfügung. Mit Hilfe von statistischen Downscaling-Methoden (z. B. basierend auf Lasso-Regression) soll für jede dieser Stationen ein Modell erstellt werden, das die atmosphärischen Einflussgrößen mit den bodennahen Ozonkonzentrationen verknüpft. Zielgrößen (Prädiktanden) sind die täglich maximalen 8-Stunden-Mittelwerte unddie täglich maximalen 1-Stunden-Werte des Ozons. Die meteorologischen Prädiktoren Lufttemperatur, Feuchte und Wind entstammen der ERA5- Reanalyse, zusätzlich fließen die monatlichen Ozonwerte der globalen CAMS Reanalyse als Prädiktoren ein.

Um die Abschätzung der zukünftigen Ozonkonzentrationen zu realisieren, wird auf ein Multimodellensemble aus Klimamodelldaten des Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) zurückgegriffen, die eine interaktive Chemiemodellierung beinhalten. Für zwei unterschiedliche Szenarien (ssp245 und ssp370) werden lokale Ozonprojektionen für die Jahre 2041-2060 und 2081-2100 berechnet. Die Klimamodelldaten werden, bevor sie in den Downscalingmodellen Anwendung finden, einer uni- bzw. multivariaten Biaskorrektur (quantile delta mapping) unterzogen.

Die projizierten Ozondaten sollen der Arbeitsgruppe in weiteren europaweiten Studien als Grundlage dienen, unter anderem in epidemiologischen Expositions-Wirkungs-Studien mit Risikobewertungen zur Mortalität, Morbidität oder in Bezug auf konkrete Erkrankungen, wie zum Beispiel Herzinfarkthäufigkeiten.

Projektverantwortliche:

Prof. Dr. Elke Hertig, Lehrstuhl für Regionalen Klimawandel und Gesundheit, Medizinische Fakultät der Universität Augsburg

Veröffentlichung der Ergebnisse:

Hertig, E., Jahn, S., & Kaspar-Ott, I. (2023). Future local ground-level ozone in the European area from statistical downscaling projections considering climate and emission changes. Earth's Future, 11, e2022EF003317. https://doi.org/10.1029/2022EF003317