Chinesische Forscher entwickeln fortschrittliches Modell zur Simulation der Luftverschmutzung

Chinesische Forscher haben ein neues Luftqualitätsmodell entwickelt, das eine präzisere Simulation zweier wichtiger Schadstoffe ermöglicht: Feinstaub und bodennahes Ozon.

Blick auf die Stadt Taiyuan in der nordchinesischen Provinz Shanxi am 18. Februar 2025. (Foto: Xinhua/Zhan Yan)

Das Modell mit dem Namen EPICC (Emission and Atmospheric Processes Integrated and Coupled Community Model) bietet ein verbessertes Werkzeug zum Verständnis und zur Bewältigung komplexer Herausforderungen der Luftverschmutzung, insbesondere in sich schnell entwickelnden Regionen.

Im Gegensatz zu früheren Luftqualitätsmodellen, die typischerweise von einzelnen Forschern oder kleinen Teams entwickelt wurden – ein Ansatz, der den Gesamtfortschritt oft behinderte –, verfolgte diese Initiative einen kollaborativen Ansatz. Wissenschaftler bildeten die „EPICC Model Working Group“, der 59 Forscher aus 13 Institutionen angehören, darunter das Institut für Atmosphärenphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, die Tsinghua-Universität und die Peking-Universität.

Luftqualitätsmodelle spielen eine entscheidende Rolle bei der Untersuchung der Entstehung, des Transports und der Umwandlung von Schadstoffen in der unteren Atmosphäre und unterstützen die Entwicklung effektiver Strategien zur Luftreinhaltung. Die Forscher stellten fest, dass die führenden Modelle, die in den USA entwickelt wurden, nicht immer optimal auf Chinas spezifisches Schadstoffprofil mit Kohlenrauch, photochemischem Smog und starkem Dunst abgestimmt sind.

Das EPICC-Modell integriert die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse zu wichtigen atmosphärischen Prozessen. Dank seiner modularen Struktur lassen sich Komponenten einfach aktualisieren oder austauschen. Das Modell beinhaltet die fortschrittliche Darstellung chemischer Prozesse, wie beispielsweise die manganvermittelnde Bildung von Sulfat und die Wechselwirkung zwischen Aerosolen und Sonnenstrahlung.

Laut der Arbeitsgruppe zeigen Tests, dass EPICC Version 1.0 die Simulationsgenauigkeit von Feinstaub mit einem Durchmesser von 2,5 Mikrometern oder weniger (PM2,5) und Ozon deutlich verbessert. Es behebt häufige Schwächen früherer Modelle, die die Sulfatbelastung tendenziell unterschätzten und die Ozonkonzentrationen im Sommer überschätzten.

„Dieses Modell kann nicht nur China, sondern auch anderen sich schnell entwickelnden Ländern, die mit ähnlich komplexen Problemen der Luftverschmutzung zu kämpfen haben, als effektiveres Entscheidungshilfsmittel dienen“, fügte die Arbeitsgruppe hinzu.

Die Studie, die das neue Modell detailliert beschreibt, wurde in der Fachzeitschrift „Advances in Atmospheric Sciences“ veröffentlicht.