Ozon und Temperatur in Europa

Forschungsbeschreibung

Projekt: Modellierung gesundheitsrelevanter, kombinierter troposphärischer Ozon- und Temperaturereignisse in Europa


Projektstart: 15.10.2018

Projektende: 14.10.2021

Laufzeit: 3 Jahre

Projektträger: Universität Augsburg

Projektverantwortung vor Ort: M.Sc. Sally Jahn, Prof. Dr. Elke Hertig

 

Zusammenfassung

Luftverschmutzung ist eine der größten Umweltrisiken für die Gesundheit der Bevölkerung Europas (EEA Report No. 10/2019). Einer der schädlichsten Luftschadstoffe ist troposphärisches Ozon, dessen Konzentration stark abhängig ist von den jeweils vorherrschenden luftchemischen und meteorologischen Bedingungen. Neben Ozon bergen aber auch sommerlich hohe Lufttemperaturen ein hohes Gefährdungspotential für den Menschen, wobei intensive, anhaltende Hitzeereignisse besonders bedeutsam sind. Da hohe Lufttemperatur in Verbindung mit intensiver Sonneneinstrahlung die Bildung von bodennahem Ozon begünstigt, treten hohe Ozonkonzentrationen häufig gleichzeitig mit hohen Lufttemperaturen auf. Resultierende synergistische Effekte bergen die Gefahr einer sich noch verstärkenden Gesundheitsbelastung.

 

Ziel des Promotionsprojektes ist daher die Untersuchung und statistische Modellierung des kombinierten Auftretens gesundheitsrelevanter Ozon- und Temperaturereignisse.

Ein wichtiger Fokus wird hierbei auf die Erforschung der Auswirkungen rezenter und zukünftiger meteorologischer Einflussgrößen auf die Luftqualität in Europa gelegt.

Die Analyse des Einflusses von meteorologischen Bedingungen und die Identifikation primärer Schlüsselfaktoren (z.B. die Persistenz hoher Ozonkonzentrationen oder überregionale Lufttemperatur- und Windverhältnisse) für das Auftreten kombinierter bodennaher Ozon-Temperaturereignisse unter Anwendung verschiedener statistischer Modellierungsverfahren bildet den Ausgangspunkt der Untersuchung. Rezente als auch zukünftige klimatologische Bedingungen vor dem Hintergrund des zu erwartenden Klimawandels werden durch Einbindung von Projektionen globaler generalisierter Zirkulationsmodelle in die statistische Modellierung analysiert.

 

Die Betrachtung meteorologischer Variablen und deren Veränderungen wird um eine verstärkte regionale bis lokale Betrachtung ergänzt. Insbesondere die lokale klimatische und luftchemische Ausprägung durch verschiedene Wetterlagen- bzw. Zirkulationstypklassifikationen, vor allem die für Ozon-Temperaturereignisse relevanten Eigenschaften von Zirkulationsmustern werden untersucht. Die realistische und kohärente Abschätzung des Gefahrenpotentials gesundheitsrelevanter lufthygienischer und klimatischer Ereignisse erfolgt zudem unter Einbezug medizinischer Gesundheitsdaten, sozioökonomischer Faktoren sowie lokalspezifischer Vulnerabilitäten auf unterschiedlichen Skalen.

Methodische Schwerpunkte liegen auf der statistischen Modellierung, der Anwendung und dem Vergleich multivariater statistischer Verfahren sowie unterschiedlicher Machine Learning Methoden. So sind z.B. verschiedene Regressionsanalysen auch unter Anwendung von Shrinkage Methoden, Random Forests sowie Neuronale Netze Gegenstand der Forschungsarbeit.

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