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Influence of different meteorological parameters on the development of an ozone gradient between the soil surface and a level of 250 cm

Veit, Uwe; Henning-Müller, Ingeborg

Meteorologische Zeitschrift Vol. 10 No. 4 (2001), p. 277 - 281

published: Oct 15, 2001

DOI: 10.1127/0941-2948/2001/0010-0277

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Abstract

In the present study the percentage ratio of the ozone concentration within and above a grass layer of 5 cm height were measured with respect to the ozone concentration at a level of 250 cm. In addition the influence of several meteorological parameters (global radiation, wind speed, temperature, relative air humidity) was determined. To this end ozone concentrations were measured at levels of 1 cm, 5 cm, 10 cm, 50 cm and 250 cm above ground at the meteorological station of the University of Hohenheim (Stuttgart, Germany) during a period from August to October 1999. The registered vertical profiles of ozone clearly show lower ozone concentrations within the vegetation layer than at the 250-cm level. It could be noticed that the ozone concentrations at the different levels measured have a typical ratio compared to the ozone concentration at the 250-cm level, the absolute amount of which had no influence on the percentage ratios close to the soil surface. At the 1-cm level the ozone concentration amounted to about 53% of the one measured at the 250-cm level, whereas this amount increased to 92% at the 50-cm level already. The percentage ratio of the ozone concentration is influenced by different meteorological factors analysed for the 1-cm level. The most important factor of influence is the wind speed which causes a logarithmic increase of the concentration ratio. A rise of the relative air humidity by about 10% results in a decline of the concentration ratio of about 4%. The influence of global radiation can be observed mostly in the mornings and evenings whereas the influence of temperature remains rather slight. As reasons for the concentration ratios observed turbulent mixing processes as well as the stomatal behaviour of plants are discussed. Untersuchungen zur Wirkung von Ozon auf bodennahe pflanzliche und tierische Organismen ziehen zur Beurteilung der beobachteten Effekte im Allgemeinen die in 2-4 m Über der BodenoberflÄche gemessenen Ozon-Immissionskonzentrationen heran. Es stellt sich die Frage, wie hoch die innerhalb der Vegetationsschicht auftretenden Ozon-Konzentrationen tatsÄchlich sind und inwieweit die zugrundegelegten Immissionskonzentrationen zur AbschÄtzung des Gefahrenpotentials von Ozon geeignet sind. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die prozentualen Anteile des Ozons innerhalb einer 5 cm hohen Grasschicht in unmittelbarer BodennÄhe (1 cm Höhe) in Bezug zu den in 250 cm Höhe gemessenen Werten zu bestimmen und EinflÜsse meteorologischer Parameter und der sich damit Ändernden pflanzenphysiologischen Prozesse zu ermitteln. Dazu wurden von August bis Oktober 1999 an der meteorologischen Messstation der UniversitÄt Hohenheim (Stuttgart, Deutschland) Ozon-Konzentrationen in 1 cm, 5 cm, 10 cm, 50 cm und 250 cm Höhe Über dem Boden gemessen. Anhand der Vertikalprofile des Ozons konnte eine Abnahme der Ozon-Konzentration mit abnehmender Höhe beobachtet werden. So wurden in 1 cm Höhe im Mittel nur 53% der Ozon-Konzentration in 250 cm Höhe gemessen, wÄhrend es in 50 cm noch 92% waren. Die EinflÜsse verschiedener Witterungsfaktoren wurden anhand der prozentualen Konzentrationsanteile des Ozons in 1 cm Höhe in Bezug zu den in 250 cm gemessenen Werten betrachtet. Wichtigste Einflussgröße auf die Konzentrationsanteile ist die Windgeschwindigkeit, die einen logarithmischen Anstieg der Konzentrationsanteile bewirkt. Eine Zunahme der relativen Luftfeuchtigkeit um 10% schlÄgt sich in einer Abnahme der Konzentrationsanteile um etwa 4% nieder, ein Einfluss der Globalstrahlung ist in erster Linie morgens und am spÄten Nachmittag erkennbar, der Einfluss der Temperatur ist eher gering. Die beobachteten Ozon-Konzentrationsanteile lassen sich gut auf turbulente Mischungsprozesse und auf das Stomataöffnungsverhalten der Pflanzen zurÜckfÜhren.