Doktordisputas: Temperaturinversjon og luftkvalitet i Bergen

Klar vinterdag med inversjon over Bergen.Klar vinterdag med inversjon over Bergen.Dr. Tobias Wolf-Grosse har disputert for PhD. graden ved Universitetet i Bergen med avhandlingen An Integrated Approach for Local Air Quality Assessment under Present and Future Climate Scenarios. Han har utviklet en integrert metode for analyse og modellering av spredning av luftforurensing i forbindelse med høy luftforurensing i byområder, hvor avanserte lokale målinger, statistisk dataanalyse og høyoppløselige atmosfære modellsimuleringer anvendes. Bidragene til luftforurensing fra vegtrafikk, vedfyring og skip i havnen har blitt analysert for situasjoner med høy luftforurensing i Bergen. Studiene har ført til en bedre forståelse av betydningen av meteorologiske inversjonshendelser på luftkvaliteten i Bergen. Metoden kan også benyttes til å studerer effektene av tiltak som endrede kjøremønstre og nye veiprosjekter på luftkvaliteten i Bergen. Dr. Wolf-Grosse har vært doktorgradsstipendiat ved CG Rieber Klimainstitutt ved Nansensenteret siden 2012. Studien er finansiert av et stipend fra GC Rieberfondene.

De nasjonale grenseverdier for luftforurensing i norske byer overskrides som oftest om vinteren under meteorologiske forhold med temperaturinversjon i den nedre del av atmosfæren. Vanligvis avtar lufttemperaturen med høyden over bakken, men ved inversjon stiger temperaturen med høyden i de første par hundre meterne over bakken. Den kaldere luften ved bakken er tyngre enn den varmere luften høyere oppe og dette fører til redusert blanding av luften nær bakken. I slike tilfeller er det også ofte lite vind nær bakken og utslipp fra biltrafikk, vedfyring, fabrikker og andre kilder vil derfor bli værende nede ved bakken. Langvarig temperaturinversjon over Bergen oppstår som oftest på skyfrie og vindstille vinterdager. Inversjoner kan også forekomme på klare sommernetter, men blir da avbrutt når solen starter å varme bakken tidlig om morgenen før morgenrushet med økte utslipp. De syv fjellene som omringer Bergen medvirker til at utslippene blir værende innenfor Bergensdalen. For studier av spredning av luftforurensing i et bymiljø er det nødvendig å studere lokal fin-skala luftstrømmer (≈10 meters skala) nær bakken som er vesentlige for spredning og akkumulering av luftforurensingen. Slik informasjon er ikke tilgjengelig fra vanlige værvarslingsmodeller med typisk oppløsing på én kilometer.

Modellert spredning og konsentrasjon av NO2 (venstre) og PM2.5 (høyre) for vintersituasjon med inversjon. Grønt viser bidraget fra skip, rødt viser bidraget fra vegtrafikk og blått (bare for PM2.5 ) viser bidrag fra vedfyring. Konturlinjene (25, 50 og 75 %) viser relativ bidrag fra skip i forhold til total konsentrasjon.Modellert spredning og konsentrasjon av NO2 (venstre) og PM2.5 (høyre) for vintersituasjon med inversjon. Grønt viser bidraget fra skip, rødt viser bidraget fra vegtrafikk og blått (bare for PM2.5 ) viser bidrag fra vedfyring. Konturlinjene (25, 50 og 75 %) viser relativ bidrag fra skip i forhold til total konsentrasjon.Dr. Tobias Wolf-Grosse har i sin avhandling utviklet en ny integrert tre stegs metode for analyse og modellsimulering av lokal bakkenær luftsirkulasjon og spredning/akkumulering av luftforurensing i et bymiljø. Han har analysert og simulert situasjoner med høy luftforurensing i Bergen by i de siste årene. I avhandlingen benytter han seg av  lokale målinger av vertikal temperaturprofil over Bergen utført med et avansert fjernålingsinstrument som Nansensenteret har plassert sentralt i byen. Videre knytter han situasjoner med høy luftforurensing til storskala meteorologisk sirkulasjon og været i byen. Til sist har han gjennomført modellsimuleringer av de lokale strømningene i Bergensdalen ved hjelp av en høyoppløselig numerisk atmosfæremodell (10 meters oppløsing). Wolf-Grosse har analysert meteorologiske- og luftforurensingsdata for Bergen siden 2003 hvor antallet værsituasjoner som har ført til dårlig luftkvalitet har varierer sterk fra år til år. Typisk inntreffer inversjonshendelser med varighet over flere påfølgende dager hvert 10-15 år om vinteren i Bergen. I slike tilfeller har grenseverdiene for luftforurensing blitt overskredet, sist i januar 2016. Temperaturforskjellene mellom land og vannet i Byfjorden er en medvirkende faktorer for hvordan luftforurensingen transporteres og akkumuleres i luften over Bergensdalen og sentrum av byen.

Metodikken utviklet i denne doktorgraden har blitt anvendt i rapporten Spredning og konsentrasjonsdannelse av NO2 og PM2.5 i Bergen sentrum - et studie med vekt på bidrag fra skip i havna, som ble uført på oppdrag for Bergen og Omland Havnevesenet for å kvantifisere bidragene av utslipp fra skip i Bergen havn i situasjoner med høy luftforurensning i byen. Den utviklede metoden er også anvendbare for effektstudier i forbindelse med fjerning eller innføring av nye potensielle kilder til luftforurensing som for eks. som bygging av nye hovedveier.

Dr. Igor Esau (Nansensenteret) og professor Joachim Reuder (Geofysisk Institutt, Univeristetet i Bergen) har vært veiledere for doktogradsstudien.

Dr. Tobias Wolf-Grosse disputerte fredag 16. desember 2016, kl. 10:15 for PhD. graden ved Universitetet i Bergen med avhandlingen An Integrated Approach for Local Air Quality Assessment under Present and Future Climate Scenarios. Disputasen fant sted på Nansensenteret i Thomøhlens gate 57 på Marineholmen. Opponentene er Professor Alexander Baklanov, University of Copenhagen og Professor Tuukka Petäjä, University of Helsinki, Finland. Øvrig medlem i komiteen er Førsteamanuensis, PhD., Harald Sodemann, Universitet i Bergen.

 

Personalia:

Tobias Wolf-GrosseDr. Tobias Wolf-Grosse er født i 1987 og er oppvokst i Darmstadt, Tyskland. Han fullførte bachelorgraden i fysikk ved Technische Universität Darmstadt i 2010 og mastergraden i meteorologi og oseanografi ved Universitetet i Oslo i 2012. Fra 2012 har han vært ansatt som PhD stipendiat ved GC Rieber klimainstitutt på Nansensenteret i Bergen i prosjektet Bergen Air Quality under Present and Future Climate Scenarios finansiert av GC Rieberfondene som en gave til Nansensenterets 25 årsjubileum i 2011.

AttachmentSize
516521 Wolf-Grosse-dissertation.pdf11.99 MB