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Umweltatlas Berlin

03.11.2 Verkehrsbedingte Luftbelastung im Straßenraum 2015 und 2020 (Ausgabe 2016)

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Methode

Modelleinsatz

Die Ergebnisse bisheriger Straßenmessungen zeigen, dass die Konzentrationswerte der Richtlinie 2008/50/EG bzw. der 39. BImSchV an einer großen Anzahl von Hauptverkehrsstraßen - beim Stickstoffdioxid durchgängig - überschritten werden. Da eine messtechnische Untersuchung an allen Straßen im Stadtgebiet allein aus Kostengründen nicht möglich ist, wurden die Immissionsbelastungen für das gesamte Berliner Hauptverkehrsstraßennetz mit Emissions- und Ausbreitungsberechnungen abgeschätzt. Dabei werden die Straßenzüge ermittelt, in denen die gesetzlichen Konzentrationswerte mit großer Sicherheit überschritten bzw. eingehalten werden.

Dazu werden die beschriebenen Messungen mit Modellrechnungen in allen verkehrsreichen Straßen, in denen Grenzwerte potentiell überschritten werden, ergänzt. Allerdings spielt selbst in einer verkehrsbelasteten Straßenschlucht der Anteil der durch die übrigen Quellen in der Stadt oder durch Ferntransport von Schadstoffen erzeugten Vorbelastung eine wichtige Rolle. Deshalb wird für die Planung von Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität in Berlin ein System von Modellen angewandt, das sowohl den großräumigen Einfluss weit entfernter Quellen als auch den Beitrag aller Emittenten im Stadtgebiet bis hinein in verkehrsreiche Straßenschluchten berechnen kann. Für eine solche Abschätzung für alle Hauptverkehrsstraßen (Screening) eignet sich das hierfür entwickelte modulare Programmsystem IMMISa311_09.

IMMIS-Lufta311_09 ist ein Screening-Programmsystem zur Beurteilung der Belastungen durch den Straßenverkehr. Es wurde speziell für Anwendungen im Zusammenhang mit verkehrsbezogenen Auswertungen entwickelt. Mit Hilfe dieses Programms ist - vorausgesetzt, dass die notwendigen Eingabegrößen bekannt sind - eine schnelle Berechnung der Immissionsbelastung sowohl für einzelne Straßen als auch für ein umfassendes Straßennetz möglich.

Hierbei wird die Immissionsbelastung auf beiden Straßenseiten für je einen Punkt in 1,5 m Höhe und 0,5 m Entfernung zur Gebäudekante berechnet (vgl. Abbildung 1). Das Mittel der errechneten Immission an diesen beiden Punkten wird als charakteristische Abschätzung der Immissionsbelastung in diesem Abschnitt angesehen.

Abb. 1
Abb. 1: Schadstoffverteilung in einer Straßenschlucht mit Messbereich nach der 39. BImSchV und Aufpunkten für die Berechnung mit dem Straßenschluchtmodell IMMISa311_09

Die Luftschadstoff-Immissionen des Verkehrs in Straßenschluchten werden mit dem Programmteil IMMIScpb modelliert. Es ermöglicht die Berechnung von Stundenwerten der durch den lokalen Verkehr erzeugten Immissionsbelastung an beliebigen Aufpunkten (Rezeptoren) in einer Straßenschlucht mit differierender Bebauungshöhe und mit winddurchlässigen Gebäudelücken auf der Basis leicht zugänglicher meteorologischer Größen. Als weitere wesentliche Eingangsgröße wird die Emission für jeden Straßenabschnitt benötigt. Die Emissionen wurden mit dem Programmteil IMMISem aus den aktuellen Verkehrsdaten berechnet. Die durch die Stadt hervorgerufene Belastung ergibt sich aus der Summe der mit dem Straßenschluchtmodell berechneten Zusatzbelastung, aus dem lokalen Straßenverkehr und der städtischen Hintergrundbelastung, die mit IMMISnet berechnet wurde.

Aktualisierung der Berechnungsgrundlage zur Modellanwendung auf das Prognosejahr 2015

Aus Kennzeichenerfassungen für das Bezugsjahr 2012 standen Informationen zur realen Kfz-Flottenzusammensetzung in Berlin zur Verfügung. Zusätzlich lagen Informationen über die aktuelle und künftige Flottenzusammensetzung der Linienbusse der BVG vor. Diese Informationen für 2012 wurden anhand von Fortschreibungsfaktoren auf die Bezugsjahre 2015 und 2020 übertragen.

Die Verkehrsmengen sowie die Fahrleistungen auf Berliner Hauptverkehrsstraßen wurden aus den Berechnungen für den Luftreinhalteplan 2011-2017 für das Jahr 2015 übernommen, da keine neueren Werte vorlagen.

Für die Neuberechnung wurden auch Vorbelastungswerte im städtischen Hintergrund angepasst. So ist in den Messdaten zwischen 2009 und 2014 kein abnehmender Trend der städtischen NO2-Hintergrundbelastung zu erkennen, wie er 2009 in der Prognose bis 2015 angenommen wurde. Für 2015 wurde der NO2-Hintergrundwert aus Messungen abgeleitet und bis 2020 anhand von überregionalen Modellierungen aus dem UBA-Projekt "LUFT 2030" (UBA 2014) fortgeschrieben.

Die Berechnung der Kfz-Emissionen erfolgte mit den neuen Emissionsfaktoren auf der Basis des aktuellen UBA-Handbuchs (Version 3.2).

Bewertung der Berechnungsergebnisse anhand eines Indexes

Die aus diesen Arbeiten abgeleitete Karte präsentiert die räumliche Verteilung der verkehrsverursachten Luftbelastung für NO2 und PM10. Für beide Stoffe wurde eine zusammenfassende Bewertung vorgenommen. Der ermittelte Index gewichtet die berechneten Konzentrationen beider Schadstoffe anhand ihrer Grenzwerte in dem für diesen Zweck auf rund 10.000 Straßenabschnitte erweiterten Hauptverkehrsnetz für 2015 und addiert die Quotienten. Ein Index von 1,00 ergibt sich z.B. dann, wenn beide Komponenten 50 % des Grenzwertes erreichen. Alle Abschnitte, die einen Indexwert größer 1,8 (über 90 % Ausschöpfung des Grenzwertes) aufweisen, erfordern zukünftig ein besonderes Augenmerk (vgl. Wirkungen auf die menschliche Gesundheit).

Der verwendete Ansatz zur Berechnung der von Grenzwertüberschreitung betroffenen Anwohner wurde aus der Lärmkartierung übernommen (siehe auch Karten 07.05 Strategische Lärmkarten (SenStadtUm 2013)). Dabei wird die Zahl der Bewohner der zur Straßenfront reichenden Wohnungen gezählt. Die so ermittelte Anzahl der von Grenzwertüberschreitungen betroffenen Bürger stellt eine eher konservative Abschätzung dar, weil sich die Schadstoffe überall hin ausbreiten und so auch außerhalb hoch belasteter Straßenschluchten erhöhte Konzentrationen auftreten können.

Datenanzeige zur Karte Verkehrsbedingte Luftbelastung

Die Datenanzeige im Geoportal FIS-Broker umfasst folgende detaillierte Informationen zum ausgewählten Streckenabschnitt:

  • Abschnittsnummer
  • Name des Straßenabschnittes
  • Länge des Straßenabschnittes [m]
  • Durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke (DTV) KFZ Prognose 2015
  • Anzahl schwerer Lkw (>3,5 t) pro Tag Prognose 2015
  • Anzahl leichter Lkw (<3,5 t) pro Tag Prognose 2015
  • Anzahl BVG-Busse pro Tag Prognose 2015
  • Anzahl Motorräder pro Tag Prognose 2015
  • Betroffene Anwohner am Straßenabschnitt
  • NO2-Belastung (Jahresmittel in µg/m³) Prognose 2015
  • PM10-Belastung (Jahresmittel in µg/m³) Prognose 2015
  • PM2,5-Belastung (Jahresmittel in µg/m³) Prognose 2015
  • NO2-Belastung (Jahresmittel in µg/m³) Prognose 2020
  • PM10-Belastung (Jahresmittel in µg/m³) Prognose 2020
  • PM2,5-Belastung (Jahresmittel in µg/m³) Prognose 2020
  • Index der Luftbelastung für NO2 bezogen auf 2015
  • Index der Luftbelastung für PM10 bezogen auf 2015
  • Gesamtindex der Luftbelastung für NO2 und PM10 bezogen auf 2015

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