|
Durch turbulente Luftbewegungen erfolgt ein Luftaustausch zwischen verschiedenen Niveaus. Turbulenz ist die Voraussetzung für eine gute Durchmischung und Verdünnung von Schadstoffen. Sie äußert sich als Böhigkeit und Windrichtungswechsel. Die Turbulenz wächst mit Windgeschwindigkeit, Rauhigkeit des Geländes und zunehmender Labilisierung der Atmosphäre. Es werden zwei Arten der Turbulenz unterschieden, die dynamische und die thermische Turbulenz. Die dynamische Turbulenz ist auf ungeordnete Luftbewegung infolge von Reibung zurückzuführen. Sie ist vor allem von der Windgeschwindigkeit und der Oberflächenrauhigkeit abhängig und beeinflußt die Schichtungsverhältnisse bis in 1 Kilometer Höhe. Die thermische Turbulenz oder auch Konvektion ist von ungeordneten Vertikalbewegungen der Luft abhängig, die durch Erwärmung der Atmosphäre von unter her erzeugt wird, wobei die Luft in Form von Blasen durch die Atmosphäre aufsteigt. Der vertikale Massenversatz muß durch abwärts gerichtete Luftströmungen kompensiert werden. Auf- und Abwärtsbewegungen geschehen unregelhaft und erzeugen Wirbel. Die thermische Turbulenz kann sich über die ganze Atmosphäre erstrecken. Die Temperaturschichtung der Atmosphäre hat nun eine entscheidende Wirkung auf das Turbulenzverhalten. Stabile Schichtungen dämpfen die Vertikalbewegungen, labile Schichtungen hingegen fördern sie. Die in Abb.3 dargestellte Rauchfahne wird demnach von Konvektionswirbeln erfaßt und nach der jeweiligen vertikalen Luftströmung auf- oder abwärts bewegt. Mit dem Grad der Stabilität nehmen auch die Auftriebskräfte der erwärmten Luftpakete ab und die Turbulenz verringert sich. Im Fall der Coning-Situation vermögen die Wirbel ein nur noch leichtes Ausfransen der Rauchfahne zu bewirken, im Fall der Fanning-Situation scheinen keinerlei Vertikalbewegungen mehr statt zu finden; der Rauch breitet sich linienhaft aus.
Ein hoher Grad von Turbulenz in der Atmosphäre verhindert Extremkonzentrationen von Schadstoffen, wie beispielsweise bei Inversionswetterlagen. Hohe Windgeschwindigkeiten bedeuten somit eine große dynamische Turbulenz, eine starke Durchmischung der Luftschichten und eine bessere Verdünnung der Schadstoffe. Das gleiche gilt auch für die thermische Turbulenz, die bei genügend hoher Sonneneinstrahlung Luftmassen und die darin befindlichen Schadstoffe bis in große Höhen verwirbeln kann.
|
