Die Güte der Außenluft ist europaweit nach einheitlichen Vorgaben zu überwachen und zu bewerten. Gemäß Luftqualitätsrichtlinie wird die Luftqualität in Deutschland anhand eines umfangreichen Messnetzes von Messstationen überwacht. Ergänzend zu den Messungen werden Modellrechnungen für unterschiedliche Anwendungen durchgeführt. Mit der neuen Luftqualitätsrichtlinie 2024/2881 ist die Bedeutung der Modellierung deutlich gestiegen.
Schadstoffausbreitungsmodelle nutzen die chemischen und physikalischen Zusammenhänge in der Atmosphäre in einem mathematischen Modell. Damit kann die Konzentration eines Schadstoffes gitterzellenweise simuliert werden, als Eingangsdaten werden Emissionsmengen und meteorologische Variablen benötigt.
Modellrechnungen finden in der Luftreinhaltung vielfältige Anwendungen: Beispielsweise sind durch die Nutzung solcher Modellergebnisse flächenhafte Aussagen zur Schadstoffverteilung möglich. Zudem werden die Ergebnisse für die Messnetzplanung genutzt. Außerdem kann auf Basis von Modellrechnungen die sogenannte räumliche Repräsentativität von Messstationen ermittelt werden. Als Repräsentativität einer Messstation gilt dabei der Bereich, für den die Messung einer Station gültig, d.h. repräsentativ ist.
Ein weiteres wichtiges Themenfeld sind die Simulationen zukünftiger Luftqualität. Damit kann zum einen abgeschätzt werden, wie sich die Luftqualität in Zukunft durch Veränderungen der Emissionen und/oder meteorologischen Randbedingungen verändern wird. Zum anderen dienen Kurzfristprognosen der Schadstoffbelastung des aktuellen Tages und der folgenden zwei Tage.
Um Umweltbundesamt findet die Modellierung der Luftqualität die folgenden, konkreten Anwendungen.