Evolutie van de luchtkwaliteit : Visionair scenario MIRA-S Milieuverkenning 2030 Frans Fierens, Charlotte Vanpoucke (VMM-IRCEL) Felix Deutsch, Nele Veldeman, Jean Vankerkom (VITO) Line Vancraeynest, Myriam Bossuyt (VMM-MIRA) Aalst – 4 april 2011

Doel MIRA-2030 (lucht) Hoe zal de luchtkwaliteit evolueren in de toekomst ? 2010, 15, 20, 25 en 30 Op basis van verschillende emissieprognoses REF, EUR en VISI Voor fijn stof (PM10 en PM2.5) en ozon (O 3 ) Voor verschillende indicatoren (overschrijdingsindicatoren, jaargemiddelde concentraties, …) Ruimtelijk in Vlaanderen Impact van extreem meteojaar (2003) als “proxy” voor klimaatverandering

Inhoud Overzicht Europese luchtkwaliteitsnormen (richtlijn 2008/50/EG) Emissie-prognoses ( detail = sectorstudies ) Methode / aanpak concentratieberekeningen Resultaten (evolutie concentraties + overschrijdingsindicatoren) PM10 en PM2.5 : jaargemiddelde, ex50 Ozon : NET60, AOT60, jaargemiddelde Conclusies

Inhoud Overzicht Europese luchtkwaliteitsnormen (richtlijn 2008/50/EG) Emissie-prognoses ( detail = sectorstudies ) Methode / aanpak concentratieberekeningen Resultaten (evolutie concentraties + overschrijdingsindicatoren) PM10 en PM2.5 : jaargemiddelde, ex50 Ozon : NET60, AOT60, jaargemiddelde Conclusies

EU grens- en streefwaarden middelingstijd 1-uur max 8-uur 24-uur jaar 2008/50/EG SO x jaar 125 3x jaar NO x jaar40 (2010) PM x jaar 40 PM 2.5 streefwaarde25 (2010) grenswaarde25 (2015) GBI (stedelijke achtergrond)20(2015) GBI daling -15 of 20%(2020) Indicatieve grenswaarde20(2020) Pb0,5 CO Benzeen 5(2010) O x jaar 3j_gem (2010) (concentraties in µg/m³)

WGO, uur max8-uur 24-uur jaar SO (10’) 20 NO PM x year 20 PM x year 10 O DE WHO grenswaarden zijn : de laagste waarden waarbij er uit epidemiologisch onderzoek (time- series/cohorte) blijkt dat er nog (statistisch significante) gezondheidseffecten zijn waarden waarbij de volksgezondheid voldoende wordt beschermd (alhoewel er toch nog effecten kunnen zijn (concentraties in microgram/m³)

Bundelen en harmoniseren van de bestaande richtlijnen : Kaderrichtlijn (96/62/EG) 3 dochterrichtlijnen : 1/ SO 2, Pb, NO 2, NO x en PM 10 (1999/30/EG) 2/ CO en benzeen (2000/69/EG) 3/ Ozon (2002/3/EG) (4/ Zware metalen (Cd, As, Hg, Ni) en PAKs (2004/107/EG) zal volgen) EoI Decision (Exchange of Information) (97/101/EG) Introductie van voorwaardelijke flexibiliteit Bijdragen van natuurlijke bronnen tellen – mits aantoonbaar – niet mee bij de beoordeling van de grenswaarden Voorzien van uitstelmogelijkheid – onder strikte voorwaarden – voor het halen van de grenswaarden van PM10, NO2 en benzeen Normen PM 2,5 “ Cleaner air for Europe” richtlijn 2008/50/EG

2008/50/EG :PM2.5 normen Strenge “tweede fase” grenswaarden voor PM10 worden vervangen door normen voor PM2.5 PM10 fase 2 : jaargrenswaarde = 20 µg/m³ daggrenswaarde : max 7 overschrijdingen > 50 µg/m³ per jaar Nationale streefwaarde inzake vermindering van de blootstelling (new) : 2020 : vermindering van de blootstelling in stedelijke achtergrondlocaties -> afhankelijk van beginwaarde in de periode : “Gemiddelde Blootstellingsindex (GBI) ” = 20 µg/m³ PM2.5 grens- en streefwaarden : 2010 streefwaarde = 25 µg/m³ (jaargemiddelde) 2015 grenswaarde = 25 µg/m³ (jaargemiddelde) 2020 “indicatieve” grenswaarde = 20 µg/m³ (jaargemiddelde)

Inhoud Overzicht Europese luchtkwaliteitsnormen (richtlijn 2008/50/EG) Emissie-prognoses ( detail = sectorstudies ) Methode / aanpak concentratieberekeningen Resultaten (evolutie concentraties + overschrijdingsindicatoren) PM10 en PM2.5 : jaargemiddelde, ex50 Ozon : NET60, AOT60, jaargemiddelde Conclusies

Referentie-scenario: Geeft aan hoe huidig milieubeleid doorwerkt Van kracht zijnde wet- en regelgeving tot 1/4/2008 Doelstellingen ≠ input Vb : plafonds NEC 2010 worden niet opgenomen Europa-scenario: Europese ambities op vlak van klimaatverandering, luchtkwaliteit en waterkwaliteit Vb : ambitieuze NEC emissieplafonds 2020 Visionair scenario: milieu veiligstellen voor huidige en toekomstige generaties Drastische/visionaire/transitie maatregelen Emissieprognoses : 3 scenario’s

Sociaal-economische verkenning Bevolking 12 % groei tussen 2005 en 2030 (tot 6,8 miljoen) vergrijzing (1/3 ouder dan 60), ontgroening (1/5 jonger dan 18 jaar) gezinsverdunning Energieprijzen stijgende prijzen fossiele brandstoffen Economische ontwikkeling 2 % jaarlijkse groei BBP diensteneconomie

Uitgewerkt voor de 6 hoofdsectoren: huishoudens Industrie energie landbouw transport handel & diensten In detail beschreven in de wetenschappelijke rapporten van de sectorstudies in het kader van de Milieuverkenning 2030 ( Emissieprognoses - sectorstudies

Emissieprognoses : opmerkingen Gebaseerd op milieukostenmodel (“MKM”) klimaat MKM lucht was niet tijdig geïntegreerd Emissiereducties lucht vooral ifv klimaatmaatregelen Procesgerelateerde emissies industrie/energie werden bijgeschat Gevolg : maatregelen in het kader van NEC- richtlijn werden niet volledig doorgerekend

Voorbeeld : transportsector REF REF-scenario: Reeds beslist milieu- en mobiliteitsbeleid (april 2008) uitvoeren Mobiliteit: o.a. realisatie van GEN rond Brussel en Diabolo naar Zaventem Milieu: invoering van reeds besliste milieunormen voor voertuigen en brandstoffen voortzetten van huidige evolutie van CO2-emissie van nieuwe voertuigen beperkt gebruik van biobrandstoffen efficiëntieverbetering spoor, binnenvaart en luchtvaart

Voorbeeld : transportsector EUR EUR-scenario: Vooral technologische maatregelen Mobiliteit: rekeningrijden: vrachtvervoer in 2012, personenvervoer in 2017 opname van luchtvaart in emissiehandelssysteem Milieu: verdergaande emissie- en brandstofnormering voor scheepvaart, EURO-VI voor zwaar vervoer verdere efficiëntieverbetering van voertuigenpark, meer hybride en elektrische aandrijving meer doorgedreven gebruik van biobrandstoffen, ook bij spoor en binnenvaart

Voorbeeld : transportsector VISI VISI-scenario: EUR-scenario als vertrekbasis Mobiliteit: meer doorgedreven aannames verdere “modal shift” naar openbaar vervoer voor personen, meer fietsgebruik voor woon-werkverkeer vermindering van het vrachtvervoer over de weg door efficiëntieverbetering en door modale verschuiving naar spoor en binnenvaart Milieu: vooral inzetten op elektriciteit, doorbraak na 2020 wagenpark: meer plug-in hybride en elektrische wagens, beperkt gebruik van waterstof meer groene stroom geen gebruik van biobrandstoffen

prognoses SO 2 Voorbeelden :daling S huisbrandolie 1000 ppm (REF) 10 ppm (EUR + VISI)

prognoses NO x

prognoses NH 3

prognoses PM2.5

prognoses PM10

Internationale Emissies REF + EUR Op zoek naar gepaste internationale emissie-scenario’s Overview of measures and objectives inthe different Flemish and IIASA-scenarios maatregel Vl. Ref scenario Vl. Eur. scenario C&E Pack., curr. leg. C&E Pack., curr. pol. NEC 2007b., curr. pol. NEC 2007b., curr. leg. C&E OPTV5 C&E nee ja nee ja euro VI zwaar vrachtverkeer nee ja nee ja nee ja voldoet aan TSAP in 2020 nee ja nee ja nee ja Update IPPC nee ja nee ja nee ja TSAP :

Internationale Emissies VISI C&E package, MRRV5 “Maximum Technically Feasible Emission Reduction” scenario = volledige toepassing BBT ≠ gedragsveranderingen (lagere temperatuur woningen, wijziging voedingsgewoonten, meer duurzaam verplaatsingsgedrag …) Verdere emissiereducties dan VISI blijven dus mogelijk

VISI emissiereducties VLA – buitenland, voorbeelden

Vlaanderen XXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXX Referentiescenario Europascenario Wallonië & buitenland XXXXXX X Referentiescenario Europascenario NEC2007baseline, current legislation C&E Package OPTV5 X NEC2007baseline, current policy 2005 X linear interpolation of difference between 2020 ref. scenario and Eur.scenario per country, per sector and per pollutant X X Application of trend in Flemish emissions 2025 (2030) wrt of Flemish scenarios Emission scheme

Inhoud Overzicht Europese luchtkwaliteitsnormen (richtlijn 2008/50/EG) Emissie-prognoses ( detail = sectorstudies ) Methode / aanpak concentratieberekeningen Resultaten (evolutie concentraties + overschrijdingsindicatoren) PM10 en PM2.5 : jaargemiddelde, ex50 Ozon : NET60, AOT60, jaargemiddelde Conclusies

Methode Geïntegreerde aanpak : E-MAP model : geografische spreiding van emissies afkomstig van sector studies Emissies VLA = sectorstudies, buitenland = IIASA Impact van emissiereducties op concentraties : BelEUROS model Ruimtelijke spreiding RIO-corine + BelEUROS

E-MAP (1) Emissieprognoses sectorstudies beschikbaar per (MIRA)-sector – kTon/jaar

E-MAP (2) Ruimtelijke spreiding via E-MAP tool : =Complex gebruik makend van internationale gekende spreidingspatronen (EMEP 50x50km) VLA : op basis van gekende spreidingspatronen verleden (OPS model) BE : verdeelsleutel VLA / BRU / WAL

E-MAP (3) : Ruimtelijk gespreide emissies NOx emissies wegverkeer 2007 BelEUROS domein 60x60 km Bron : E-MAP model VITO, voorstelling in Google Earth

E-MAP (4) : Ruimtelijk gespreide emissies NOx emissies wegverkeer “hotspot” zone 7,5x7,5 km Bron : E-MAP model VITO, voorstelling in Google Earth REF REF

E-MAP (5) : oppervlakte bronnen + puntbronnen PM2.5 emissies productieprocessen 2007 punt + opp bronnen Bron : E-MAP model VITO, voorstelling in Google Earth

TRANSPORT DIFFUSIE CHEMISCHE REACTIES Landgebruik Emissies Meteorologie Concentraties (PM10, PM2,5, O 3 ) DEPOSITIE INPUT MODELOUTPUT AEROSOL PROCESSEN BelEUROS : deterministisch model

BelEUROS : domein Basisgrid = 60x60 km Verfijnd grid = 15x15 km

BelEUROS : validatie PM10 Validatie: PM10 (jaargemiddelde) : (gemiddelde) Bias: - 22,3 % Dagwaarden (chemkar), R~0.7

BelEUROS 15x15 km RIO 4x4 km BelEUROS : Ruimtelijk patroon ozon (2006) In de meeste stations positieve Bias (gemiddeld ~10 %)

Problemen / uitdagingen Probleem 1 = deterministische modellen onderschatten PM en (meestal) piekconcentraties (ook O 3 ) onderschatting pieken = vooral probleem voor overschrijdingsindicatoren -> dagen met PM10 >50 µg/m³ -> NET60 en AOT60 voor ozon Probleem 2 = Resolutie BelEUROS is 15x15 km, kunnen we resolutie (VLA) verhogen ?

Oplossingen Uitgangspunt : modellen kunnen beter “trends” berekenen dan absolute concentraties Oplossing is dus : Vertrek van meest optimale ruimelijke resolutie op basis van metingen (= RIO-corine interpolatiekaart) Bereken BelEUROS trend tussen basisjaar (2007, metingen beschikbaar) en scenariojaren (2010, 15, 20, 25 en 30) Pas trend toe op RIO-kaart Twee vliegen in één klap : downscaling + kalibratie

Methode (3) - schematisch Basisjaar 2007 : 365 BelEUROS-kaarten (dagwaarden, max8-u,…) 1 jan 2007 / 20xx 2 jan 2007 / 20xx 31 dec 2007 / 20xx … Scenariojaar 20xx : 365 BelEUROS-kaarten

BelEUROS : trend tussen basisjaar en scenario-jaar x-as = max-8uur 2007 y-as = max-8uur 2030 (alle dagen, 1 gridcel 15x15) x-as = max-8uur 2007 y-as = max-8uur 2010 (alle dagen, 1 gridcel 15x15)

BelEUROS : trend voor alle 15x15 km belEUROS gridcellen 15x15 km BelEUROS grid 3x3 km RIO grid

BelEUROS-trend + RIO 2007 (3x3 km) = scenariokaart (365 x) 1/1/2007 2/1/ /12/2007 … Metingen 31/12/20xx Scenario 1/1/20xx 2/1/20xx … TREND 31/12/2007 …

Berekening indicatoren Scenario 1/1/20xx 2/1/20xx … # dagen > 50 µg/m³ PM10 NET60 ozon 31/12/2007

Methode : samengevat

RIO-corine : “leaving one out” RMSE, alle dagwaarden =8.6 µg/m³

RIO : (100%) “onafhankelijke” validatie Trendlijn Zwalm : y = 0.95 x, R 2 = 0.90 (cel 1) RMS=4,3 µg/m³ y = 1.04 x, R 2 = 0.90 (cel 2) RMS=4,3 µg/m³ Trendlijn Knesselare : y = 1.00 x, R 2 = 0.89 (cel1) RMS=4,2 µg/m³ y = 0.97 x, R 2 = 0.89 (cel2) RMS=4,1 µg/m³ BIAS : 1.2 µg/m 3 RMSE : 6.5 µg/m 3 R 2 : 0.80 BIAS : 1.2 µg/m 3 RMSE : 6.5 µg/m 3 R 2 :