Feinstaub und Luftfeuchtigkeit
3.1 Korrelationen zwischen Feinstaub, rel. Luftfeuchtigkeit und Temperatur
3.2 Feuchtekorrektur
3.1 Korrelationen zwischen Feinstaub, rel. Luftfeuchtigkeit und Temperatur
Bei vielen Gelegenheiten wurde beobachtet, dass lokale Wetterbedingungen (Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Wind, Regen) die Messwerte von Partikelsensoren beeinflussen. Der Zusammenhang zwischen relativer Luftfeuchtigkeit und Feinstaubkonzentration ist besonders interessant, da die am häufigsten verwendeten Messgeräte nach dem Streulichtverfahren arbeiten. Aufgrund der Kondensation von Wasserdampf auf den Staubpartikeln und der daraus resultierenden Zunahme des Durchmessers und der Masse der Staubpartikel sind diese Geräte (einschließlich der OK Labs-Sensoren) besonders anfällig für Änderungen der relativen Luftfeuchtigkeit. Professionelle Geräte vermeiden dieses Problem, indem sie die zu testende Luft vor dem Eintritt in das Sensorgehäuse erwärmen und so die Kondensation umkehren. Diese Methode konnte aus Kostengründen nicht beim OK Lab-Netzwerk angewendet werden.
Hinweis zur Übersichtlichkeit der untenstehenden Grafik:
Einzelne der Kurven können durch
Klick auf den Eintrag in der Legende (rechts) ausgeschaltet werden.
3.2 Feuchtekorrektur
Die von einem Sensor gemessenen Feinstaub-Konzentrationen hängen von der jeweiligen Luftfeuchte ab; besonders deutlich sieht man das an den tagesperiodischen Schwankungen der Feinstaub-Konzentrationen, die sehr häufig auftreten, und die sich im "Gleichklang" (d.h. mit hohem Korrelationskoeffizienten) zu den Werten der relativen Luftfeuchtigkeit bewegen.
Eine solche hohe Korrelation zwischen Feuchte und Feinstaubkonzentration, wie sie in der linken untenstehenden Abbildung aufgezeichnet wurde - mit einem Korrelationskoeffizienten von 0.62 zwischen PM 2.5-Feinstaubwerten und Werten der relativen Luftfeuchtigkeit - tritt aber nicht immer auf; das rechts unten stehende Beispiel zeigt eine Situation, bei der die entsprechende Korrelation praktisch Null ist - allerdings hat man es schwer, Situationen zu finden, bei denen diese Korrelation über einen Zeitraum von einem oder mehrerer Tage negativ ist (was aber kurzfristig bei bestimmten Wettersituationen durchaus vorkommt.
Die Idee der "Feuchtekorrektur" von Feinstaubwerten besteht nun darin, den Einfluss der relativen Luftfeuchte aus den Feinstaubwerten "herauszurechnen", und zwar nach folgendem Prinzip: Man geht davon aus, dass die Verläufe der relativen Luftfeuchtigkeit und der "wahren" Feinstaubkonzentrationen (nicht der gemessenen!) voneinander unabhängig sind; d.h dass die "wahren" Korrelationen Null sind. Daher korrigiert man die gemessenen Feinstaubwerte um einen zeitabhängigen Faktor derart, dass die korrigierten Werte möglichst wenig mit der relativen Luftfeuchtigkeit korrelieren.
In den Artikeln von Bernd Laquai und Norbert Streibl werden diese Methode und einige Varianten beschrieben und an Daten erprobt.