BayFORKLIM

BAYERISCHER KLIMAFORSCHUNGSVERBUND

U6 (Fortsetzung von "Parameterisierung der UV-Globalstrahlung") UV-Strahlung in Bayern im nächsten Jahrhundert

Arbeitsfeld:

Solare UV-Strahlung ist eine wichtige Größe für Photochemie und Photobiologie. So sind z.B. Ausbildung und Verlauf sommerlicher Smogepisoden wesentlich vom UV-Angebot abhängig. Unter biologischen und medizinischen Aspekten ist UV vor allem als Auslöser von Zellveränderungen bedeutsam. Mögliche Wirkungen reichen dabei von Ertragseinbußen bei Kulturpflanzen bis hin zu Sonnenbrand und Hautkrebs beim Menschen. In den letzten 30 Jahren hat das stratosphärische Ozon deutlich abgenommen und die UV-B-Strahlung dementsprechend zugenommen. Zur Abschätzung und Bewertung der potentiellen Risiken eines zukünftigen UV-Strahlungsklimas wurden für vergangene (1967-1972), derzeitige (1987-1997) und zu erwartende Atmosphärenbedingungen (2015 und 2050) verschiedenste UV-Strahlungsgrößen bestimmt. Hierfür wurde die Strahlung unter Verwendung von Szenarien der relevanten Atmosphärenparameter modelliert. Atmosphärenparameter unter zukünftigen Klimabedingungen wurden aus Simulationen des Gesamtozons durch ein globales Zirkulationsmodell sowie regionalen BayFORKLM-Klimasimulationen abgeleitet.

Die UV-Strahlung wurde spektral hochaufgelöst für verschiedene Empfängergeometrien (Globalstrahlung, aktinischer Fluß, Bestrahlungsstärke auf eine vertikale Wand) modelliert. Durch spektrale Wichtung mit verschiedenen Wirkungsspektren (z. B. Erythem, Ozonphotolyse) wurden daraus biologisch und photochemisch relevante UV-Strahlungsgrößen abgeleitet. Flächendeckend für Bayern bzw. in Form von Jahresgängen für bestimmte Orte können damit Absolutwerte oder Unterschiede zwischen verschiedenen Bedingungen (z.B. Gegenwart und Zukunft, Jahreszeit, Atmosphärenzustände) angegeben werden.

Die biologisch und photochemisch relevante UV-Strahlung nimmt in Bayern von Norden nach Süden zu. Die Gründe hierfür liegen sowohl in der zunehmenden Sonnenhöhe als auch in der ansteigenden Orographie, die Auswirkungen auf Luftreinheit und Bodenalbedo hat. Diese Zunahme beträgt zwischen Maintal und Hochlagen der Alpen im Sommer etwa 30 %, im Winter sogar 100 %. Typische Werte für wolkenfreie Bedingungen im Sommer liegen etwa 8 mal höher als im Winter. Während einer Ozon-Minihole-Episode ist die UV-B-Strahlung typischerweise um 40 % erhöht. Optisch dicke Wolken reduzieren die UV-Strahlung bis auf etwa 10 % der Werte für wolkenlose Atmosphäre.

Für zukünftige Bedingungen wurden 3 mögliche Ozonszenarien analysiert, die die voraussichtlichen, aber auch pessimistische und optimistische Bedingungen wiedergeben. Die Resultate zeigen, daß die hohen UV-Werte der letzten Jahre speziell im Winter und Frühling noch für mehrere Jahrzehnte andauern werden. Für die Zeit um 2050 ist zu erwarten, daß die UV-Strahlung für Sommer und Herbst auf die Werte wie zur Zeit eines anthropogen noch weitgehend ungestörten Ozongehaltes um 1970 zurückgeht. Vor allem im Frühling bleibt die UV-Belastung gegenüber dieser Situation jedoch immer noch deutlich erhöht.

Forschungsbedarf:
bereits abgeschlossen

Gefördert durch:
Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst