Zur Abschätzung der Schadstoffbelastung an Straßen ist es notwendig die Kausalbeziehung Emission - Transmission - Immission modellhaft möglichst exakt nachzubilden. Das Ergebnis ist ein sogenanntes Ausbreitungsmodell. Dabei gehen als Eingangsgrößen Angaben über den Verkehr (Verkehrsaufkommen, Fahrverhalten), die Meteorologie (Windströmung und Ausbreitungsbedingungen) und die geometrischen Randbedingungen (Topographie) ein (Abb. 2/17).

Ein üblicher Ansatz für die Berechnung ist die Annahme einer Gaußverteilung (Gaußmodelle) für die Konzentrationen an der als Linienquelle aufzufassenden Straße (meist ohne Randbebauung) (z. B. Prokas-Modell (s. Kap. 4.3.7).

Ein mehr empirischer Ansatz wird im Merkblatt über Luftverunreinigungen an Straßen (MLuS-02) (s. Kap. 4.3.6) angewandt, indem die Abklingfunktionen einzelner Schadstoffe in Abhängigkeit von der Entfernung aus Messungen festgelegt werden.

Wesentlich aufwendiger ist die Berechnung der Konzentrationen nach einem Lagrange-Modell (JANICKE, 1990). Hier werden an festen Punkten im Straßenraum feste Teilchen als Repräsentanten für einen Luftschadstoff in die Atmosphäre abgegeben und deren Wege rechnerisch verfolgt (Trajektorien). Da die Teilchen so klein sein müssen, dass sie den Turbulenzen in der Atmosphäre direkt folgen, ergibt die Berechnung vieler solcher Trajektorien (einige Zehntausende!) eine räumliche Verteilung, die der Schadstoffkonzentrationsverteilung entspricht.

Für Straßenschluchten werden meist Boxmodelle in verschieden modifizierter Form eingesetzt. Prinzipiell ergibt sich dabei die Konzentration als Quotient aus der Quellstärke und dem in der Box durchgesetzten Luftvolumen, das durch die Geometrie der Straßenschlucht (Bebauungshöhe und Straßenbreite) entscheidend bestimmt ist (DABBERT et al.,1973; GEOMET,1987).

Im Gegensatz zu der Ausbreitung von Schadstoffen an relativ frei liegenden Straßen erfolgt die Ausbreitung in Straßenschluchten (Abb. 2/18) durch die dort auftretende Wirbelbildung unter stark veränderten Verhältnissen (Abb. 2/19). Insbesondere ist in Straßenschluchten durch die vorhandene Randbebauung von einer Verschlechterung des Abtransportes von Schadstoffen auszugehen, wobei hier die Straßenbreite eine entscheidende Rolle spielt.

Bedingt durch die mit der Wirbelbildung auftretenden Transportvorgänge werden zudem Luv- und Leeseiten des Straßenzuges unterschiedlich belastet.

Abb. 2/17: Schematischer Ablauf der Ausbreitungsrechnung für Luft- schadstoffe an Straßen, Quelle: GEOMET (1987)