SCAC 2 Swedish Clean Air and Climate Research Programme Phase 2 Hemispheric transport of air pollutants, impacts and abatement strategies

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "SCAC 2 Swedish Clean Air and Climate Research Programme Phase 2 Hemispheric transport of air pollutants, impacts and abatement strategies"

Elin Nilsson
för 5 år sedan
Visningar:

abatement strategies 2017 2020 John Munthe, IVL; Annica Ekman

Gruzieva KI; Camilla Andersson, SMHI; Per Erik Karlsson, IVL;

1 SCAC 2 Swedish Clean Air and Climate Research Programme Phase 2 Hemispheric transport of air pollutants, impacts and abatement strategies John Munthe, IVL; Annica Ekman SU MISU; Joakim Langner, SMHI; Bertil Forsberg UmU; Olena Gruzieva KI; Camilla Andersson, SMHI; Per Erik Karlsson, IVL; Håkan Pleijel, GU; Filip Moldan, IVL; Stefan Åström, IVL, HC Hansson, SU ACES

2 Vad är SCAC Ett forskningsprogram om luftföroreningar, klimatförändring och hur de två områdena hänger ihop orsaker, effekter och åtgärder. Fyra delar: Hemisfärisk transport av luftföroreningar hur påverkas klimatet? Luftföroreningar och hälsa Ekosystemeffekter av ozon och kväve Åtgärdsstrategier för luftföroreningar och klimat PRESENTATIONSTITEL

3 Hemisfärisk transport av luftföroreningar hur påverkas klimatet? Sulfatpartiklar i atmosfären har en kylande effekt, sot-partiklar har en uppvärmande effekt. Minskade utsläpp av svaveldioxid orsakar temperaturökning i Arktis SO 2 omvandlas till sulfatpartiklar som har en kylande effekt. Mindre mängd sulfatpartiklar, mindre kylning = uppvärmning. BC partiklar har en värmande effekt. Minskade utsläpp av BC (black carbon, sot) ger minskad uppvärmning Studeras med hjälp av modeller där man kan koppla samman utsläpp, omvandling och transport av luftföroreningar med effekter på klimat. NorESM Norwegian Earth System Model Annica Ekman, MISU, Joakim Langner, SMHI, HC Hansson, ACES PRESENTATIONSTITEL

Norwegian Earth System Model (NorESM) CAM4-Oslo Atm. Chemistry and Physics 1.9 X 2.

MICOM ~ 1 along the equator gx1v6 Bentsen et al., 2013; Iversen et al.

, 2013 Aerosol module: Five aerosol compounds: sea salt, black carbon (BC), organic matter

Chemical and physical processing (i.e. the size distribution) of the aerosol population is described using 44 size bins.

4 Norwegian Earth System Model (NorESM) CAM4-Oslo Atm. Chemistry and Physics 1.9 X levels in vertical CPL 7 Coupler CLM4-CN snicar: snow albedo CICE4 sea-ice albedo MICOM ~ 1 along the equator gx1v6 Bentsen et al., 2013; Iversen et al., 2013; Kirkevåg et al., 2013 Aerosol module: Five aerosol compounds: sea salt, black carbon (BC), organic matter (OM), sulfate and mineral dust Aerosols can be both internally and externally mixed. Chemical and physical processing (i.e. the size distribution) of the aerosol population is described using 44 size bins. Aerosols are simulated online, i.e. they interact with radiation, meteorology etc. Both direct and indirect (cloud albedo and lifetime) aerosol effects are simulated. 4

[ o C / TgS year -1 ] [ o C / TgBC year -1 ]

per unit emission (simulations using NorESM)

emissions Largest warming in the Arctic Europe

East Asia emissions South Asia emissions East Asia

5 [ o C / TgS year -1 ] [ o C / TgBC year -1 ] Largest cooling in the Arctic Temperature change per unit emission (simulations using NorESM) Effect of SO 2 Europe emissions North America emissions Largest warming in the Arctic Europe emissions Effect of BC North America emissions East Asia emissions South Asia emissions East Asia emissions South Asia emissions Lewinschal et al. (2019) Sand et al., in prep.

6 [ o C / TgS year -1 ] [ o C / TgBC year -1 ] Largest cooling in the Arctic Temperature change per unit emission (simulations using NorESM) Detta betyder: Largest warming in the Arctic Effect of SO För att klimatkompensera 2 Effect of BC North America emissions en uppvärmning i Arktis : Europe emissions Europe emissions North America emissions Ett ton minskad SO 2 -utsläpp i Europa eller Kina (uppvärmning) motsvarar Ca 250 kg minskade BC-utsläpp för Europa eller Kina East Asia emissions South Asia emissions (avkylning). East Asia emissions South Asia emissions D.v.s. det finns en möjlighet att göra klimatneutrala emissionsminskningar av luftföroreningar. Lewinschal et al. (2019) Sand et al., in prep.

7 Luftföroreningar och hälsa Luftföroreningar orsakar hälsoeffekter i form av sjukdomar och ökad dödlighet. Epidemiologiska studier används för att studera vilka och hur stora effekterna är Följa hälsotillstånd hos väl undersökta befolkningsgrupper under längre tid i relation till deras exponering för luftföroreningar statistiska beräkningar för att särskilja från andra faktorer och identifiera samband. Beräkna effekterna av exponering för partiklar och kväveoxider på människor Särskilja effekter av partiklar med olika ursprung och sammansättning Olena Gruzieva, KI och Bertil Forsberg, UmU PRESENTATIONSTITEL

8 Swedish health impact assessment state that effects on mortality have been underestimated

9 European health impact assessment state that effects on mortality have been underestimated DN 13/3 2019

10 Swedish cohort studies in SCAC confirm that PM increases mortality more than previously assumed

11 Ekosystemeffekter av ozon och kväve Ozon bromsar tillväxten träd och annan vegetation växer långsammare om de utsätts för ozon. Storleken på effekten beror på växternas upptag av ozon som styrs av koncentration i luften och i vilken mån växternas klyvöppningar är öppna. Lägre tillväxt ger lägre koldioxidupptag och lägre kolinbindning I SCAC utvärderas och kvantifieras risk för tillväxthämmande effekter i boreal skog och för känsliga ekosystem. Kväve är ett viktigt näringsämne men spridning via luft orsakar övergödning, påverkan på biologisk mångfald och försurning. I kvävets kretslopp ingår såväl naturliga processer som utsläpp från förbränningsprocesser (NOx) och jordbruk (NH3) samt användning inom jordbruket. I SCAC utvecklas delar av en nationell kvävebudget och långsiktiga effekter på biologisk mångfald utvärderas. Per Erik Karlsson, IVL, Camilla Andersson, SMHI, Håkan Pleijel, GU, Filip Moldan, IVL PRESENTATIONSTITEL

12 Day of year AOTX peak compared to yearly total (%) Latitude dependence of ozone N of the Alps The yearly ozone maximum occurs earlier at higher latitudes AOT60 AOT40 AOT30 AOT Max of daytime mean 90 Max of 90-percentile Max of 8h-mean Latitude At high latitudes a larger fraction of the yearly exposure is associated with the ozone spring peak Latitude An earlier start of the growing season may lead to higher ozone exposure of vegetation at high latitudes. This question deserves further study. Klingberg et al. submitted

Increased ozone sensitivity mean tree BAI (cm2/yr) Impacts of ozone and nitrogen deposition on forest growth in southern Sweden Basal Area New method Old method The yearly ozone sensitivity periods,

13 Increased ozone sensitivity mean tree BAI (cm2/yr) Impacts of ozone and nitrogen deposition on forest growth in southern Sweden Basal Area New method Old method The yearly ozone sensitivity periods, Norway spruce Annual BA increment, Norway spruce, regions yearday The yearly stem diameter growth of Norway spruce in southern Sweden determined from tree ring analysis 10 SW W SE E C N year Improved method to estimate yearly ozone sensitivity periods for coniferous forests in Sweden. Trying to correlate the yearly stem diameter growth in southern Sweden with ozone, nitrogen deposition and other explanatory variables, with statistical methods used in epidemiology. Karlssonet al. ongoing work

14 Changes to the northern latitude European vegetation exposure to ground-level ozone The ground-level ozone is increasing in winter and decreasing during summer causing a shift in the seasonal max to earlier in the spring over Contributing factors to the shift in spring peak are decrease in anthropogenic precursor emissions in Europe and variations in climate with an increased deposition to vegetation in May and decreased deposition during Jan-March over the period Andersson et al., 2017 Andersson et al. ongoing work

measurement and model fusion for 1983-2013 Andersson et al.

15 Nitrogen budget Mapping of nitrogen deposition to different ecosystems over Sweden, the Baltic Sea and surrounding areas using measurement and model fusion for Andersson et al., 2018 The eight major parts of NNB to capture all major Nr flows and pools in a country

16 Methods and models for identifying costeffective abatement strategies (WP4) Integrerade åtgärdsmodeller används för att ta fram beslutsunderlag för åtgärder mot luftföroreingar inom EU och CLRTAP Modellerna (GAINS) beräknar åtgärdskostnader och besparingar avseende minskade effekter på hälsa (och i viss mån ekosystem) I SCAC utvärderars och utvecklas befintliga modeller med ny kunskap om luftföroreningar, klimat och åtgärder. Fokus ligger på att utvärdera kombinerade åtgärdsstrategier för luftföroreingar och klimat. Stefan Åström, IVL och HC Hansson, ACES PRESENTATIONSTITEL

17 Rank # of relative cost effectiveness Exempel på robusta IAM & CBA-resultat Modellerna fokuserar på utsläppsrenande åtgärder Utsläppsrening En dekompositionsanalys visar att detta fokus var rimligt för svenska utsläppsminskningar av SO Då Sverige ligger före andra länder bör detta fokus vara rimligt för stora delar av Europa ktonne SO Emission factor changes in energy Emission factor changes in industry Reported emissions from Energy Reported emissions from Industry year Klimatpåverkan från utsläpp av kortlivade klimatpåverkande luftföroreningar indikeras ofta med hjälp av indikatorer (tex GWP med 100 års tidshorisont) En känslighetsanalys av hur åtgärders kostnadseffektivitet påverkas av den indikator som används visar låg variation i kostnadsranking mellan åtgärder Val av indikator har alltså låg påverkan på åtgärdsförslag Mod. boiler Man. ferm. Pellets 4S S-mob. Sl. cover 4S&El NRMM Option Sl. acid. W. solv. Mod. NRMM PRESENTATIONSTITEL

teknikval kan påverkas Påverkan är oregelbunden men kan vara betydande Modellerna antar att bara åtgärder på land kan genomföras.

18 Exempel på känsliga IAM & CBA-resultat Modellerna har vanligtvis ett fast perspektiv på investeringskostnader. Antagande om 4% investeringsränta och att teknisk livslängd = ekonomisk livslängd är standard En känslighetsanalys med andra antaganden (10% ränta och < 10 år ekonomisk livslängd) visar hur modellens teknikval kan påverkas Påverkan är oregelbunden men kan vara betydande Modellerna antar att bara åtgärder på land kan genomföras. Men även internationell sjöfart är en sektor som kan minska sina utsläpp av luftföroreningar En kostnadsnyttoanalys av NOx-åtgärder i den internationella sjöfarten i Östersjön och Nordsjön visar att dessa åtgärder skulle vara samhällsekonomiskt gynnsamma När dessa jämförs med landbaserade åtgärder syns att de är bättre än landbaserade även vid relativt låg ambition PRESENTATIONSTITEL

19 Mer information på

Relevanta dokument

Hur robusta är målen för framtida luftkvalitet?

Hur robusta är målen för framtida luftkvalitet? Stefan Åström 2017-02-07 SCAC slutkonferens Med arbetsbidrag från: ACES: HC Hansson IVL: Sofia Andersson, Helena Danielsson, Karin Kindbom, Maria Lindblad,