Koppeling van luchtkwaliteitmodellen

Luchtkwaliteit in beeld

Het in beeld brengen van de luchtkwaliteit in Nederland gebeurt jaarlijks in op basis van GCN en GDN (Grootschalige Concentratie- en Depositiekaarten Nederland) ten behoeven van het NSL (Nationaal Samenwerkingsprogramma Luchtkwaliteit) en voor de nu in ontwikkeling zijnde PAS (Programmatische Aanpak Stikstof). De GCN/GDN-kaarten zijn gebaseerd op OPS berekeningen op een resolutie van 1×1 km. Deze berekeningen worden gekalibreerd met metingen.

Twee modellen

OPS is ontwikkeld in de 80-90er jaren van de vorige eeuw en sindsdien regelmatig geactualiseerd. Iedere nieuwe versie van het model wordt uitgebreid  vergeleken met metingen door het RIVMRijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu, waar het model beheert wordt.  Sterk voordeel van het OPS-model is de kleine schaal waarop gerekend kan worden binnen acceptabele rekentijden. Er is regelmatig en recent met resultaten van OPS gepubliceerd in o.a. peer-reviewed artikelen en de kwaliteit van de berekeningen (overeenkomst met metingen) is in het algemeen hoog. Nadelen van OPS zijn dat complexe processen (zoals chemie) niet expliciet meegenomen kunnen worden. Dit heeft als gevolg dat bijvoorbeeld ozonchemie, secundaire aerosolvorming en re-emissie van stoffen sterk geparametriseerd worden beschreven met het model. Het maakt ook dat scenario’s, waarin de chemie of klimatologie sterk afwijkt van de huidige situatie, mogelijk niet goed doorgerekend kunnen worden. Het toepassen van OPS voor scenarioberekeningen wordt  hierdoor minder makkelijk internationaal  geaccepteerd.

LOTOS-EUROS wordt ontwikkeld en onderhouden door het consortium TNO, RIVM, KNMIKoninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut, en PBLPlanbureau voor de Leefomgeving. Het LOTOS-EUROS model wordt in Nederland operationeel gebruikt voor de luchtkwaliteitsverwachting (smogregeling).  Binnen het bovengenoemde consortium wordt LOTOS-EUROS door de verschillende partners ook veel gebruikt voor internationale projecten. Het LOTOS-EUROS model rekent op een typische resolutie van 7×7 km. Lange afstandstransport en chemie worden door dit model beschreven met state-of-the-art rekenmodules.

Het streven

De modellen OPS en LOTOS-EUROS hebben beide sterke en zwakke kanten. Door deze modellen te koppelen, en het beste van ‘beide werelden’ te combineren, wordt een model verkregen dat superieur is aan OPS of LOTOS-EUROS afzonderlijk: LEO (LOTOS-EUROS &OPS), berekent een aantal atmosferische (chemische) processen beter door dan een pluim model als OPS, en heeft tegelijk een ruimtelijk lokaal detail wat veel hoger is dan een Euleriaans model als LOTOS-EUROS. Zodoende is LEO een model met een maximale flexibiliteit om luchtkwaliteitsproblemen te bestuderen en in beeld te brengen.

Het operationeel maken van een volledig gekoppeld systeem als LEO is een tijdrovende klus, echter een eerste versie van LEO met een efficiënte variant van een koppeling, is momenteel in de maak. Dit systeem zou op veel kortere termijn al kunnen dienen om de huidige operationele OPS berekeningen te verifiëren voor die berekeningen waar OPS tekortkomingen kent.

Zowel in de ontwikkeling als bij operationeel gebruik zal LEO meer rekentijd nodig hebben dan bij de huidige modellen als stand alone versie, LOTOS-EUROS en OPS, het geval is. Daarom wordt onderzocht of meer van de rekenfaciliteiten van KNMIKoninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut gebruik gemaakt kan worden.

De samenwerking

De LOTOS-EUROS-ontwikkeling is een samenwerking tussen RIVMRijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu, TNO, KNMIKoninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut en PBLPlanbureau voor de Leefomgeving. Bij de ontwikkeling van LEO zijn op dit moment voornamelijk RIVM en TNO betrokken. Onderzocht moet worden of KNMI op korte termijn meer bij LEO betrokken kan worden zowel op de modelinhoudelijk gebied als in verband met het rekenen op de KNMI-computers.