Luftverschmutzung über China und die unerwünschten Nebenwirkungen von Maßnahmen zur Luftreinhaltung: Warum steigen Ozonkonzentrationen trotz Emissionsreduktionen?

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Guy Brasseur; Professorin Maria Kanakidou, Ph.D.; Professor Mihalis Vrekoussis, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448720203

Nach mehr als zwei Jahrzehnten substanzieller Anstiege erreichten die chinesischen Emissionen von Luftschadstoffen in den 2010er Jahren ihren Höhepunkt. Seitdem im Jahr 2013 der “Aktionsplan zur Vermeidung und Kontrolle von Luftverschmutzung” der chinesischen Regierung in Kraft getreten ist, sinken die Emissionen jedoch wieder. Entgegen der Erwartungen sind die Konzentrationen des wichtigen Luftschadstoffs Ozon in der Troposphäre in der Folge jedoch nicht gesunken, sondern sogar noch angestiegen. In diesem Projekt beantragt unsere erfahrene, etablierte chinesisch-deutsche Forschungskooperation die genaue Identifizierung und Untersuchung derjenigen Schlüsselfaktoren, die zu dieser unerwarteten Zunahme troposphärischen Ozons führt, während die Emissionen von Luftschadstoffen weiter sinken. Hierzu werden wir numerische Simulationen mithilfe eines kleinen Ensembles regionaler und globaler Luftchemiemodelle durchführen und die Simulationsergebnisse unter Zuhilfenahme vergangener und neuer In-situ- und (Satelliten-)Fernerkundungsmessungen analysieren. Wir werden modernste, sowohl Boden-gestützte als auch Satelliten-gestützte, Beobachtungen atmosphärischer Zusammensetzung über China durchführen und verwenden, um die in Chinas Großstädten vorherrschenden chemischen Regimes zu charakterisieren. Durch eine Gegenüberstellung der Simulationsergebnisse unseres Modellensembles mit diesen Messdaten werden wir das vorhandene Wissen über die zu erhöhten Ozonkonzentrationen führenden Transformationsprozesse überprüfen. Wir werden die Entwicklung zukünftiger Ozonkonzentrationen in Abhängigkeit von verschiedenen Emissionsszenarien, zusätzlichen Maßnahmen zur Luftreinhaltung und verschiedenen Strahlungsantrieben untersuchen. Basierend auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen werden wir wirksame kurz- und langfristige Strategien zur Eingrenzung des Ozonanstiegs vorschlagen. Hierbei werden wir unsere Vorschläge untermauern durch Erkenntnisse, welche wir aus der Untersuchung der Emissionsreduktionen und ihrer Auswirkungen in Europa und Nordamerika seit den 1980er Jahren gewinnen wollen. Als weiteren Testfall werden wir die Periode der Coronavirus-Epidemie 2019/20 (COVID-19) verwenden, da hier die chinesischen Emissionen von Luftschadstoffen aufgrund der massiv eingeschränkten wirtschaftlichen Aktivität stark zurückgingen. Diese Situation entspricht größtenteils den Bedingungen, wie sie durch zukünftige, starke Einschränkungen chinesischer Luftschadstoffemissionen aufgrund behördlicher Vorschriften eintreten dürften.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Yele Sun, Ph.D.; Privatdozent Hongli Wang, Ph.D.; Professor Hongliang Zhang, Ph.D.