Einleitung und Vorgangsweise

Im Zuge dieser Diplomarbeit werden die statistischen Analysen und die Diskussion der Vorgehensweisen bei der Zeitreihenanalyse anhand der Ionen Ammonium, Nitrat und Sulfat vorgenommen. Da es sich bei Nitrat und Sulfat um die wichtigsten Anionen im sauren Regen  handelt, und Ammonium im Rahmen der Luftchemie (Neutralisationsreaktionen)   eine wichtige Rolle spielt, werden verschiedene Ansätze der Analyse und Modellbildung diskutiert. Außerdem herrscht großes Interesse an den Trends der Ionenkonzentrationen im sauren Regen, da in den letzten Jahren vor allem in Westeuropa große Anstrengungen unternommen wurden, die SO₂ und NO₂ Emissionen   zu reduzieren. Die Frage die sich demzufolge stellt, ist ob die starke Reduktion in den Emissionen im Westen sich auch in den Imissionen wiederfinden läßt.

In den nächsten Kapiteln werden zunächst von einer Station (Kufstein) die unbearbeiteten Zeitreihen auf Basis der Tagesdaten dargestellt, um zu zeigen, daß konkrete Aussagen aus der Betrachtung der ungefilterten Daten alleine nicht leicht möglich sind. Dann werden statistische »screening« Methoden angewandt um einen Überblick über lineare Langzeittrends und saisonale Variationen in den Konzentrationswerten zu detektieren. Diese Analysen, wie z.B. Cox-Stuart Vorzeichentrendtest , sind qualitativ orientierte Tests, die eine Vorselektion der Stationen und der weiteren Vorgangsweise erlauben. Unter Berücksichtigung der so gewonnenen Informationen folgen dann die quantitativen Tests zur Ermittlung der Langzeittrends  und die Modellbildung , wobei zunächst drei literaturbekannte Modelle diskutiert werden und schließlich mit einem erweiterten neuen Modell verglichen werden.

Als Optimierungswerkzeug wurde Darwin I , ein eigenentwickeltes und programmiertes Softwarepaket verwendet, das Parameter unterschiedlicher Modellansätze unter Verwendung genetischer Algorithmen  anpaßt. Ein Überblick über die Funktionsweise genetischer Algorithem ist im Anhang ab Seite zu finden.

Zur Veranschaulichung werden zu jeder statistischen Analyse die Graphiken der Ionen Sulfat, Nitrat und Ammonium einer Station gezeigt. Die Berechnungen werden (sofern methodisch möglich und sinnvoll s.u.) für alle in die Analysen eingeschloßenen Stationen durchgeführt um eine vollständigen Überblick über das betrachtete Gebiet zu ermöglichen, wobei die Trendanalysen an allen Stationen bei denen genügend Meßwerte zur Verfügung stehen, die Modellbildung  an zwei ausgewählten Stationen (Reutte und Kufstein) durchgeführt werden. Die Gründe für dieses Vorgehen sind im wesentlichen:

• Für die Modellrechnungen sollten Meßdaten über einen Zeitraum von zehn Jahren vorliegen.
• Einige der Modellbildungen sind ausgesprochen zeitaufwendig. Da verschiedene Modifikationen getestet wurden können nicht alle denkbaren Stationen berücksichtigt werden (z.B. braucht die Berechnung mancher Regenmodelle pro Station und Ion alleine eine CPU-Rechenzeit von fast 10 Stunden   auf einem PC Pentium später noch detailiert besprochen wird).
• Frühere Arbeiten (Kalina et.al., 1995) haben gezeigt, daß die qualitative Betrachtung bei den meisten Stationen sehr ähnlich ist

Im Anschluß wird schließlich eine Zusammenfassung mit Beurteilung der Entwicklungen und Trends des sauren Regens in Österreich und mit besonderer Berücksichtigung der betrachteten Bundesländer gegeben, sowie eine zusammenfassende Beurteilung der getesteten und entwickelten Analyseverfahren getätigt.