Das Projekt wurde im Rahmen der Fördermaßnahme des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) „Stadtklima im Wandel“ durchgeführt. Die erste Phase begann am 1. Juni 2016 und lief über drei Jahre, während die zweite Phase die Arbeit des Verbundprojekts 3DO+M „Dreidimensionale Beobachtung und Modellierung atmosphärischer Prozesse in Städten“ fortsetzte. Das Teilprojekt 6, das als Modul B bezeichnet wird, war für die Verarbeitung bestehender Beobachtungen und die Konzeption neuer Messkampagnen zur Unterstützung der Entwicklung, Validierung und Anwendung des gebäudeauflösenden Stadtklimamodells PALM4U verantwortlich. Zwölf Unterprojekte des Moduls B trugen in Phase 2 zur Bewertung und wissenschaftlichen Nutzung von PALM4U bei.
Ein neu ausgestattetes mobiles Messlabor wurde in acht intensiven Beobachtungsperioden (IOPs) in Berlin und Stuttgart eingesetzt. Das Labor zeichnete zeitlich hoch aufgelöste Daten für Stickoxide (NO, NO₂), Ozon (O₃), Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO₂), Ammoniak (NH₃), Partikelgrößenverteilung und Anzahlkonzentration auf. Diese Messungen lieferten ein detailliertes räumliches und zeitliches Bild der städtischen Schadstoffkonzentrationen und wurden sowohl für die Auswertung von Modellen als auch für direkte Anwendungen im Bereich der Luftqualität verwendet. Die hochpräzise Instrumentierung des Labors ermöglichte die Erkennung subtiler Schwankungen der Schadstoffwerte, wie etwa Unterschiede zwischen Wochentagen und Wochenenden und temperaturabhängiges Emissionsverhalten.
Im Heslacher Tunnel wurden im Rahmen des Projekts die Tunnelstudien fortgesetzt, um die Emissionsmerkmale von Fahrzeugen unter kontrollierten Bedingungen zu untersuchen. Die Daten wurden verwendet, um die Heterogenität der städtischen Schadstoffkonzentrationen zu quantifizieren. Dabei zeigte sich eine erhebliche räumliche Variabilität, die von hochauflösenden Modellen erfasst werden muss. Die lokale Ozonbildung wurde anhand von Modellstudien untersucht, in die tatsächliche Messungen von Vorläufern einbezogen wurden. Das PALM4U Chemiemodul CBM4 wurde mit einem expliziten nulldimensionalen Modell (MCM-3.3.1) verglichen. Der Vergleich zeigte, dass CBM4 die lokale Ozonproduktion recht gut wiedergibt, während bei der kumulativen Ozonproduktion Unterschiede auftraten, wenn eine verschmutzte Luftmasse von städtischen zu ländlichen Gebieten transportiert wurde. Photostationäre Gleichgewichtssimulationen (PSE), die auf dem einfachen Chemiemodul PALM4U basieren, wurden für zwei Fallstudien durchgeführt: VALM01 in Berlin im Winter 2017 und VALM04 in Stuttgart im Sommer 2018. Diese Simulationen verdeutlichten die Bedeutung von Hintergrund-Ozon und biogenen flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) bei der Bestimmung der städtischen Ozonwerte.
Studien zur städtischen Umgebung befassten sich mit Hintergrund-Ozon, dem Beitrag biogen emittierter VOCs, Kaltluftströmen und städtischen Wärmeinsel-Effekten im Raum Stuttgart. Der Schatteneffekt auf das NO/NO₂-Verhältnis in einer Straßenschlucht wurde mit Hilfe von PALM4U-Simulationen untersucht. Dabei zeigte sich, dass der Schattenwurf die photochemische Bilanz erheblich verändern kann. Eine weitere Anwendung bestand darin, die Umgebung des Berliner Ernst-Reuter-Platzes zu simulieren, PALM4U mit dem regionalen Chemie- und Transportmodell EURAD-IM zu verknüpfen und die Bildung von Oxidationsmitteln in hoher Auflösung zu visualisieren. Diese Ergebnisse veranschaulichen die Vielseitigkeit von PALM4U sowohl für lokale als auch für regionale Luftqualitätsbewertungen.
Die Ergebnisse des Projekts wurden 2020 in einer umfassenden Monographie veröffentlicht, und die Daten und Modellauswertungen fließen weiterhin in die Forschung zu Stadtklima und Luftqualität ein. Die vom BMBF geförderte Zusammenarbeit mehrerer deutscher Forschungsinstitute hat ein robustes Stadtklimamodell auf Gebäudeebene hervorgebracht, das detaillierte Beobachtungen mit fortschrittlichen chemischen und physikalischen Prozessen verbindet und ein wissenschaftlich fundiertes Instrument für die Bewältigung aktueller und zukünftiger Herausforderungen des Stadtklimas und der Luftverschmutzung bietet.