Das Open-Source-Lagrange-Partikelmodell LAPMOD berücksichtigt nun in seinem Algorithmus mit PRIME2 den Downwash-Effekt von Gebäuden. Es wurde speziell für Geruchsberechnungen entwickelt und behandelt den Abwind auf Partikelebene für Punkt-, Flächen- und Volumenquellen, macht eine BPIP-Vorverarbeitung überflüssig und vermeidet die unrealistischen Hohlräume mit „konstanter Konzentration“, die bei älteren Verfahren auftreten können.
Geruchsauswirkungen werden maßgeblich von den Vorgängen in den ersten zehn bis hundert Metern um die Quelle herum bestimmt. In diesem Nahfeld können Gebäude die Ausbreitungsfahnen nach unten drücken, Turbulenzen verstärken und Rückführungszonen erzeugen, die die Konzentrationen in Bodennähe an nahegelegenen Rezeptoren stark beeinflussen. Wenn ein Ausbreitungsmodell die Gebäudewirbelströmung falsch abbildet, kann es leicht genau jene Konzentrationen unter- oder überschätzen, die darüber entscheiden, ob sich Anwohner beschweren oder nicht. Daher ist die Wahl des Downwash-Verfahrens entscheidend für Geruchsbewertungen rund um Kläranlagen, Kompostieranlagen, Lebensmittelverarbeitungsbetriebe und andere Anlagen mit komplexen Grundrissen.
In der Vergangenheit haben viele behördliche Modelle (zum Beispiel AERMOD und CALPUFF) den klassischen PRIME-Algorithmus (Plume Rise Model Enhancements) verwendet, um den Abwind von Gebäuden abzubilden. PRIME war ein bedeutender Fortschritt, doch Windkanal- und CFD-Studien haben seitdem Grenzen bei der Darstellung von Turbulenzverstärkung, Geschwindigkeitsdefizit und Hohlraumverhalten aufgezeigt, insbesondere bei nicht rechteckigen oder stromlinienförmigen Strukturen wie Tanks und Kühltürmen.
PRIME2, entwickelt von Petersen & Guerra (2018), hat das Schema aktualisiert, um diese Daten besser abzubilden. Dieser neue Algorithmus führte verbesserte Formulierungen für Turbulenz und Geschwindigkeitsdefizit im Nachlauf, eine spezielle Behandlung stromlinienförmiger Gebäude und zylindrischer Strukturen sowie eine physikalisch konsistentere Darstellung der Rezirkulationshöhle ein. Für die Geruchsmodellierung, bei der Kurzstreckenpeaks und Nachlaufeffekte eine wichtige Rolle spielen, bietet PRIME2 eine besser angepasste Beschreibung der Physik in der Nähe der Quelle als das klassische PRIME.
In einem neuen Artikel, der in „Chemical Engineering Transactions“ (Band 127, 2026) veröffentlicht wurde, haben Roberto Bellasio und Roberto Bianconi die Implementierung des Gebäudeabwinds in LAPMOD beschrieben, einem Open-Source-Lagrange-Partikelmodell, das bereits für die Geruchsausbreitung eingesetzt wird. LAPMOD verwendet PRIME2 anstelle des klassischen PRIME und passt das Modell damit an die neuesten Erkenntnisse aus Windkanalversuchen und CFD-Simulationen zum Nachlaufverhalten an. Der Downwash-Effekt wird auf jedes Partikel angewendet, das sich durch das Nachlaufgebiet bewegt. Dies umfasst Emissionen aus Punkt-, Flächen- und Volumenquellen, die in geruchsemittierenden Anlagen sehr häufig vorkommen (z. B. offene Becken, Tanks, diffuse Emissionen aus Gebäuden).
Ein weiterer Vorteil ist, dass LAPMOD die Gebäudegeometrie direkt einliest, sodass kein separater BPIP/BPIPPRM-Vorverarbeitungsschritt erforderlich ist, um die projizierten Gebäudeabmessungen pro Windsektor zu generieren. Dies vereinfacht die Einrichtung und verringert das Risiko geometriebedingter Fehler. Sensitivitätstests zeigen das erwartete Verhalten: Die Konzentrationen steigen in der Nähe des Gebäudes stark an, und der Downwash-Effekt lässt nach, je tiefer die Quelle in den Nachlauf vordringt – ganz im Einklang mit den physikalischen Erwartungen und den experimentellen Daten.
Die Arbeit enthält einen direkten Vergleich mit CALPUFF, das nach wie vor auf dem klassischen PRIME-Schema basiert. Die Ergebnisse zeigen praktische Unterschiede auf, die für Geruchsbewertungen von Bedeutung sind. CALPUFF prognostiziert im Vergleich zu LAPMOD mit PRIME2 deutlich höhere Konzentrationen im Gebäudewirbel. Dies kann zu konservativeren (und potenziell unrealistischen) Auswirkungsabschätzungen in der Nähe von Anlagen führen.
CALPUFF erzeugt zudem eine nahezu gleichmäßige Konzentrationszone im Rezirkulationsraum hinter dem Gebäude – ein Artefakt, das weder durch Windkanalversuche noch durch CFD-Ergebnisse gestützt wird. PRIME2 in LAPMOD vermeidet dieses Verhalten und liefert ein realistischeres räumliches Muster der Geruchsbelastung. Für Praktiker bedeutet dies, dass klassische PRIME-basierte Modelle die Spitzengeruchskonzentrationen im unmittelbaren Nachlauf möglicherweise überschätzen und gleichzeitig die Abnahme der Konzentrationen mit der Entfernung und der Position relativ zum Gebäude falsch darstellen.
Für Geruchsmodellierer und Regulierungsbehörden bietet diese Arbeit einen praktischen Weg zu realistischeren Vorhersagen in der Nähe der Quelle, insbesondere an komplexen Industriestandorten, an denen Gebäude und bodennah gelegene Quellen die Exposition bestimmen.
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