Evolutie van de luchtkwaliteit : Visionair scenario MIRA-S Milieuverkenning 2030

1. 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

2. 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 (O3) • Voor verschillende indicatoren (overschrijdingsindicatoren, jaargemiddelde concentraties, …) • Ruimtelijk in Vlaanderen • Impact van extreem meteojaar (2003) als “proxy” voor klimaatverandering

3. 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

4. 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

5. EU grens- en streefwaarden middelingstijd 1-uurmax 8-uur 24-uur jaar 2008/50/EG SO2350 24x jaar 125 3x jaarNO2200 18x jaar 40 (2010)PM1050 35x jaar 40PM2.5 streefwaarde25 (2010)grenswaarde25 (2015) GBI (stedelijke achtergrond) 20 (2015) GBI daling -15 of 20% (2020) Indicatieve grenswaarde 20 (2020) Pb0,5 CO10 000 Benzeen5 (2010) O3120 25x jaar 3j_gem (2010) (concentraties in µg/m³)

6. WGO, 2005 • 1-uur max8-uur 24-uur jaar • SO2500 (10’)20NO2200 40PM1050 3x year 20PM2.525 3x year 10 • O3100 • 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)

7. “Cleaner air for Europe”richtlijn 2008/50/EG • Bundelen en harmoniseren van de bestaande richtlijnen: • Kaderrichtlijn (96/62/EG) • 3 dochterrichtlijnen : 1/ SO2, Pb, NO2, NOx en PM10 (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 PM2,5

8. 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 • PM2.5 grens- en streefwaarden : • 2010 streefwaarde = 25 µg/m³ (jaargemiddelde) • 2015 grenswaarde = 25 µg/m³ (jaargemiddelde) • 2020 “indicatieve” grenswaarde = 20 µg/m³ (jaargemiddelde) • Nationale streefwaarde inzake vermindering van de blootstelling(new) : • 2020 : vermindering van de blootstelling in stedelijke achtergrondlocaties -> afhankelijk van beginwaarde in de periode 2009-2011 • 2015 : “Gemiddelde Blootstellingsindex (GBI) ” = 20 µg/m³

9. 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

10. Emissieprognoses : 3 scenario’s • 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

11. 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

12. Emissieprognoses - sectorstudies • 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 (www.milieurapport.be)

13. 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

14. Voorbeeld : transportsectorREF • 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

15. Voorbeeld : transportsectorEUR • 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

16. Voorbeeld : transportsectorVISI • 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

17. prognoses SO2 Voorbeelden :daling S huisbrandolie1000 ppm (REF) 10 ppm (EUR + VISI)

18. prognoses NOx

19. prognoses NH3

20. prognoses PM2.5

21. prognoses PM10

22. Internationale Emissies REF + EUR Overview of measures and objectives i n the different Flemish and IIASA - scenario s C&E C&E NEC NEC Pack., Pack., 2007b., 2007b., Vl. Ref Vl. Eur. curr. curr. curr. curr. C&E maatregel scenario scenario leg. pol. pol. leg. OPTV5 C&E nee ja ja ja nee nee ja euro VI zwaar vrachtverkeer nee ja nee ja ja nee ja voldoet aan TSAP in 2020 nee ja nee nee ja nee ja Update IPPC nee ja nee ja ja nee ja • Op zoek naar gepaste internationale emissie-scenario’s TSAP : http://europa.eu/legislation_summaries/environment/air_pollution/l28159_nl.htm

23. 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

24. VISI emissiereductiesVLA – buitenland, voorbeelden

25. 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

26. 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

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

28. 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

29. E-MAP (3) : Ruimtelijk gespreide emissies NOx emissieswegverkeer 2007BelEUROS domein60x60 km Bron : E-MAP model VITO, voorstelling in Google Earth

30. E-MAP (4) : Ruimtelijk gespreide emissies NOx emissieswegverkeer “hotspot” zone7,5x7,5 km 2020 - REF 2007 - REF Bron : E-MAP model VITO, voorstelling in Google Earth

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

32. Meteorologie TRANSPORT DIFFUSIE Concentraties (PM10, PM2,5, O3) Landgebruik DEPOSITIE CHEMISCHE REACTIES Emissies AEROSOL PROCESSEN INPUT MODEL OUTPUT BelEUROS : deterministisch model

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

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

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

36. Problemen / uitdagingen • Probleem 1 = deterministische modellen onderschatten PM en (meestal) piekconcentraties (ook O3) • 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 ?

37. 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

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

39. BelEUROS : trend tussenbasisjaar 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)

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

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

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

43. Methode : samengevat

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

45. RIO : (100%) “onafhankelijke” validatie 2004-2005 Trendlijn Knesselare : y = 1.00 x, R2 = 0.89 (cel1) RMS=4,2 µg/m³ y = 0.97 x, R2 = 0.89 (cel2) RMS=4,1 µg/m³ Trendlijn Zwalm : y = 0.95 x, R2 = 0.90 (cel 1) RMS=4,3 µg/m³ y = 1.04 x, R2 = 0.90 (cel 2) RMS=4,3 µg/m³ 2009 BIAS : 1.2 µg/m3 RMSE : 6.5 µg/m3 R2 : 0.80