Dispersionsmodelle

Dispersionsmodelle sind mathematische Modelle zur Beschreibung der räumlichen Verbreitung von Stoffen in Luft, Wasser oder Boden. Sie berechnen Konzentrationen aus Emissionen, meteorologischen Bedingungen und physikalischen Prozessen wie Advektion, Diffusion, Abbau, Abscheidung oder chemischen Reaktionen.

Klassifikation: Grundsätzlich unterscheidet man Eulerian-Gittermodelle, die Stoffmengen in Diskretzellen lösen, und Lagrangian-Modelle, in denen Teilchen oder Puffpakete verfolgt werden. Gauss-Plume-Modelle sind einfache, häufig eingesetzte Luftqualitätsansätze; Puff- oder Partikelmodelle bieten größere Flexibilität; Eulerian-Modelle eignen sich für großräumige oder komplexe Geländeformen. In der Wasserwelt lösen Modelle oft Advektion-Diffusions-Gleichungen in Strömungsfeldern und werden häufig mit Hydrodynamik-Modellen wie Delft3D oder MIKE gekoppelt.

Eingaben umfassen Emissionsdaten, meteorologische Daten (Wind, Temperatur, Turbulenz), Topografie sowie Bodeneigenschaften und chemische Reaktionen oder Abbaumechanismen.

Anwendungsfelder reichen von Luftreinhalteplanung und Notfallmanagement bei Freisetzungen über Industrie- und Verkehrsemissionen bis hin zur Bewertung von Oberflächengewässerbelastungen.

Validierung und Unsicherheit: Modelle werden mit Messdaten validiert; Unsicherheiten ergeben sich aus Messfehlern, räumlicher Auflösung, Modellannahmen und unvollständiger Chemie.

Die Ergebnisse dienen Umweltbehörden, Planern und Wissenschaftlern als Abschätzung von Konzentrationen, Risiken und Umweltwirkungen.