Machbarkeitsstudie zur flächendeckenden Angabe der aktuellen UV-Belastung in Deutschland unter Einbindung der aktuellen Messwerte des solaren UV-Messnetzes: Erprobung, Weiterentwicklung und Validierung

Im Rahmen des solaren UV-Messnetzes wird die tatsächliche UV-Belastung an verschiedenen Standorten in Deutschland ermittelt. Vor allem bei Bewölkung können die lokal gemessenen Daten nicht auf ein großflächiges Gebiet übertragen werden und haben daher nur eine lokale Aussagekraft. Demgegenüber kann eine auf Satellitendaten beruhende Modellierung eine Prognose für ein großflächiges Gebiet liefern. Allerdings ist schon bei teilweiser Bewölkung die reine Modellierung unzuverlässig und für Schutzempfehlungen ungenügend. Das österreichische Messnetz setzt daher auf eine Kombination der beiden Methoden, indem aktuelle Messdaten in ein Modell für die flächendeckende Angabe der aktuellen UV-Belastung eingehen.

Zielsetzung

In dem Projekt soll die Machbarkeit und Übertragbarkeit eines solchen Modells für Deutschland mit aktuellen Messdaten aus dem solaren UV-Messnetzes geprüft werden, um mit hoher Zuverlässigkeit Aussagen über die aktuelle UV-Belastung flächendeckend zu erhalten.

Methodik

Für das Projekt wird in mehreren Stufen ein Modell für die flächendeckende Angabe der aktuellen UV-Belastung in Deutschland aufgebaut, in das auch aktuelle Messdaten des solaren UV-Messnetzes eingehen. Das Modell wird anschließend mit den Messdaten der bestehenden Stationen lokal validiert. Es wird geprüft, ob die gegenwärtige Anzahl der Messstationen und Art der Messgeräte in Deutschland für die flächendeckende und hochauflösende Modellierung ausreicht oder zusätzliche Stationen benötigt werden.

Durchführung

In Arbeitspaket 1 wird ein Grundmodell zur flächendeckenden Angabe des UV-Index unter Clear-Sky-Bedingungen für das gesamte deutsche Bundesgebiet aufgestellt. Die Topografie und eine passende Quelle von aktuellen Ozondaten werden berücksichtigt. Es wird untersucht, ob sich für Deutschland besondere Anforderungen ergeben und wenn ja, wie diese erfüllt werden können. Es wird zudem geprüft, ob die Anzahl und Standorte der Messstationen angesichts der topographischen Gegebenheiten ausreichend sind oder ob zusätzliche Stationen erforderlich sind.

In Arbeitspaket 2 wird die Messdatenimplementierung in das Grundmodell umgesetzt und es erfolgt eine Validierung dieses Grundmodells für unterschiedliche Klimazonen in Deutschland.

In Arbeitspakets 3 werden in dem Grundmodell Albedo-Effekte (Rückstrahlvermögen), Bewölkungssituationen und Live-Messdaten aus dem solaren UV-Messnetz berücksichtigt.

In Arbeitspaket 4 erfolgt eine Validierung des Modells aus Arbeitspaket 3 anhand von den Messdaten des solaren UV-Messnetzes in Deutschland. Die Validierung soll unter anderem zeigen, unter welchen Bedingungen die Berücksichtigung von Live-Messdaten des UV-Messnetzes die flächendeckende Angabe der aktuellen UV-Belastung in Form des UV-Index in Deutschland verbessern kann und wann eine reine Modellrechnung notwendig ist.

Darüber hinaus wird geprüft, ob das bestehende UV-Messnetz durch weitere Stationen verdichtet werden muss, um das Modell besser zu unterstützen. Abschließend werden die Ergebnisse der Validierung bewertet, um sie mit publizierten Studien zu vergleichen.

In Arbeitspaket 5 wird ermittelt, welche flächige Auflösung mit der Methode erreicht werden kann. Es wird anschließend erörtert, welche Unterteilung für Deutschland (z.B. geografisch oder meteorologisch) sinnvoll ist. Der Output des Modells ist ein Datensatz, für den in Arbeitspaket 5 zudem geprüft wird, welche Datenformate und Datenzugriffsmöglichkeiten (z.B. für App-Anwendungen, Internetdarstellungen, BfS-Geoportal) machbar sind.