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VDI 3783 BLATT 16

Environmental meteorology - Prognostic mesoscale wind field models - Methods for licensing procedures according to TA Luft

active
Organization: VDI
Publication Date: 1 June 2015
Status: active
Page Count: 52
ICS Code (Air quality in general): 13.040.01
ICS Code (DINGCD22): DINGCD22
ICS Code (Geology. Meteorology. Hydrology): 07.060
scope:

Diese Richtlinie beschreibt ein Verfahren zur sachgerechten Berücksichtigung von steilem Gelände in der Ausbreitungsrechnung nach TA Luft und GIRL. Es beruht auf Windfeldberechnungen mit mesoskaligen prognostischen nicht hydrostatischen Modellen gemäß der Richtlinie VDI 3783 Blatt 7. Dieser Modelltyp ist aufgrund des zugrunde liegenden physikalisch-mathematischen Gleichungssystems besonders für Strömungsberechnungen in steilem Gelände geeignet.

Das Verfahren beinhaltet die Erstellung einer Windfeldbibliothek zur Durchführung von Ausbreitungsrechnungen. Es eignet sich für Ausbreitungsrechnungen sowohl auf Basis meteorologischer Zeitreihen als auch auf Basis einer meteorologischen Häufigkeitsverteilung.

Die Richtlinie beschreibt das Konzept und definiert Anforderungen an die prognostischen Modellrechnungen und die Übertragung der Ergebnisse in eine Windfeldbibliothek. Darüber hinaus wird erläutert, wie die Anemometerposition zur Bereitstellung meteorologischer Größen für die Ausbreitungsrechnung festzulegen ist, wenn diese Messungen von einem Standort außerhalb in das Rechengebiet übertragen werden müssen.

Das Konzept der Windfeldbibliothek ist kein nach TA Luft vorgeschriebenes Verfahren, sondern eine Konvention, wie sie z. B. in der Referenzimplementierung des Anhang 3 der TA Luft, dem Ausbreitungsmodell AUSTAL2000 eingesetzt wird. Grundsätzlich sind daher auch andere Verfahren möglich, die mit prognostischen nicht hydrostatischen mesoskaligen Windfeldmodellen berechneten Strömungsfelder in die Ausbreitungsrechnung nach TA Luft einzubinden, solange die Vorgaben dieser Richtlinie hinsichtlich der prognostischen Modellrechnungen, der Übertragungsverfahren und der zu wählenden

Anemometerposition berücksichtigt werden und im Rahmen der Reproduzierbarkeit der hier vorgestellten Methode die Übereinstimmung der Ergebnisse beider Verfahren nachgewiesen ist.

Das in dieser Richtlinie vorgestellte Verfahren zur sachgerechten Berücksichtigung von steilem Gelände in der Ausbreitungsrechnung nach TA Luft oder GIRL kann im Rahmen von Genehmigungsverfahren nach Bundes-Immissionsschutzgesetz eingesetzt werden. Es ist gemäß den Abgrenzungskriterien der TA Luft in der Regel bei Geländesteigungen von mehr als 1 : 5 im Rechengebiet zu verwenden. Mit fachlicher Begründung kann unter besonderen Voraussetzungen im Einzelfall auch bei steilem Gelände von dieser Vorgehensweise abgewichen und ein diagnostisches Windfeldmodell angewendet werden. Hinweise hierzu gibt die Richtlinie VDI 3783 Blatt 13.

Diagnostische und prognostische Windfeldmodelle unterscheiden sich in der Vollständigkeit der von ihnen berücksichtigten physikalischen Prozesse. Das hat zur Folge, dass sich nur im einfachsten Fall eines ebenen und homogenen Geländes die Lösungen beider Modelltypen einander annähern, sofern die für die Grenzschicht verwendeten Wind- und Turbulenzprofile nach Richtlinie VDI 3783 Blatt 8 kompatibel sind. Mit wachsender Geländesteilheit gewinnen weitere und komplexere physikalische Prozesse an Bedeutung, sodass die Differenzen zwischen den Lösungen der einfachen, diagnostischen und den physikalisch höherwertigen, prognostischen Windfeldmodellen und den darauf aufsetzenden Ausbreitungsrechnungen zunehmen können. Die TA Luft legt als Konvention fest, dass diagnostische Modelle die Windverhältnisse in moderat gegliedertem Gelände mit Steigungen bis zu 1 : 5 für Zwecke der Ausbreitungsrechnung hinreichend genau berechnen, dies aber bei steilerem Gelände in der Regel nicht mehr angenommen werden kann. In dem per Konvention festgelegten Übergangsbereich von Steigungen um 1 : 5 können mit dem Wechsel zwischen den beiden physikalisch unterschiedlich vollständigen Berechnungsverfahren teilweise differierende Ergebnisse auftreten.

Obwohl im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens prognostisch berechnete Windfelder interpoliert und nachbereitet werden, weisen sie gegenüber diagnostisch berechneten Windfeldern erhebliche Vorteile auf. Sie können grundsätzlich alle Strömungsstrukturen enthalten, die sich im steilen Gelände ausbilden, beispielsweise Kanalisierungen, Wirbelstrukturen mit vertikaler oder horizontaler Rotationsachse, windstille Zonen. Diese Strukturen gehen auch durch die Nachbereitung der Windfelder nicht verloren.

Die Einbindung von lokalen (thermischen) Windsystemen, die mit prognostischen nicht hydrostatischen mesoskaligen Windfeldmodellen berechnet werden können [6], in die Ausbreitungsrechnung nach TA Luft ist nicht Gegenstand dieser Richtlinie. Einige Verfahrensschritte zur Vorbereitung, Durchführung, Kontrolle und Nachbereitung prognostischer Modellrechnungen lassen sich hierauf jedoch sinngemäß übertragen.

Die lokale Wirkung von Bauwerken auf Strömung und Turbulenz (z. B. Nachlaufwirbel) kann im Allgemeinen nicht durch die prognostischen nicht hydrostatischen mesoskaligen Windfeldmodelle berechnet werden. Müssen in der Ausbreitungsrechnung nach TA Luft Gebäude mit ihrer Wirkung explizit berücksichtigt werden, so ist die dadurch bewirkte Modifikation von Strömung und Turbulenz den Windfeldern mit geeigneten Verfahren zusätzlich aufzuprägen.

Der Anwender dieser Richtlinie muss über hinreichenden Sachverstand und umfangreiche Erfahrungen im Umgang mit prognostischen nicht hydrostatischen mesoskaligen Windfeldmodellen und der meteorologischen Bewertung der Ergebnisse verfügen und diese nachweisen können.

Die Anwendung des in dieser Richtlinie beschriebenen Verfahrens ist im Rahmen eines Gutachtens zur Immissionsprognose zu dokumentieren. Der einfache Verweis auf die Anwendung des Verfahrens und eines Modells im Sinne dieser Richtlinie reicht nicht als Nachweis, dass die Methode sachgerecht angewendet worden ist. Anhang B enthält eine Prüfliste, anhand der die Vorgehensweise gemäß dieser Richtlinie im konkreten Anwendungsfall dokumentiert werden soll.

Document History

October 1, 2020
Environmental meteorology - Prognostic mesoscale wind field models; Methods for licensing procedures according to TA Luft
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November 1, 2019
Environmental meteorology - Dispersion of emissions by accidental releases
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August 1, 2019
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Environmental meteorology - Turbulence parameters for dispersion models supported by measurement data - Corrigendum concerning standard VDI 3783 Blatt 8:2017-04
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July 1, 2018
Environmental meteorology - Simplified determination of the separation distances for concentration and deposition of air pollution - Ground level source emission of NOx, SO2 and NH3
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May 1, 2017
Environmental meteorology - Prognostic microscale wind field models - Evaluation for flow around buildings and obstacles
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May 1, 2017
Environmental meteorology - Prognostic mesoscale wind field models - Evaluation for dynamically and thermally induced flow fields
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April 1, 2017
Environmental meteorology - Photolysis frequencies for calculating pollutant concentrations in the troposphere
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December 1, 2015
Environmental meteorology - Prognostic microscale wind field models - Evaluation for flow around buildings and obstacles
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September 1, 2015
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Environmental metrology - Quality assurance of meteorological data for dispersion calculation according to TA Luft and GIRL
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December 1, 2013
Environmental meteorology - Prognostic mesoscale wind field models - Methods for licensing procedures according to TA Luft
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August 1, 2013
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January 1, 2012
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March 1, 2010
Environmental meteorology - Diagnostic microscale wind field models - Air-flow around buildings and obstacles
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January 1, 2010
Environmental meteorology - Quality control concerning air quality forecast - Plant-related pollution control - Dispersion calculation according to TA Luft
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References

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