Modelbouw en scenario-analyse - Zwevend stof: Optimalisatie van modellering van fijn stof

Abstract

In het kader van deze studie werd het BelEUROS model voor fijn stof grondig onder de loep genomen en een groot aantal problemen, die zich in de modelversie van oktober 2005 voordeden, konden worden opgelost.Tot de belangrijkste verbeteringen die uitgevoerd konden worden behoort vooral de implementatie van neerslag en natte depositie voor de gassen en fijn stof componenten in het model. Het uitwassen van polluenten door regen bleek, zoals verwacht, een sterke invloed op de gemodelleerde fijn stof concentraties te hebben. De problemen omtrent de overschatting van de gemodelleerde fijn stof concentraties tijdens de zomermaanden van het jaar 2002 met de modelversie van oktober 2005 bleken vooral te wijten aan het ontbreken van neerslag en natte depositie in de oude modelversie. Tijdens de zomermaanden worden vele voorloperverbindingen van secundair fijn stof, met name salpeterzuur en zwavelzuur, veel meer gevormd dan tijdens de wintermaanden. De genoemde scheikundige verbindingen zijn echter ook sterk oplosbaar in water en worden dus zeer effectief door neerslag uit de atmosfeer gewassen. Het uitwassen van deze voorloperverbindingen blijkt tijdens de zomermaanden zelfs belangrijker voor de fijn stof concentraties te zijn dan het uitwassen van de fijne stofdeeltjes zelf.Andere belangrijke verbeteringen aan het model hebben betrekking op de randvoorwaarden voor de gassen en stofdeeltjes die BelEUROS aan de rand van het berekende domein gebruikt. Deze werden aan de hand van beschikbare meetwaarden van EMEP-meetstations geoptimaliseerd. Ook de door BelEUROS gebruikte emissiebestanden werden grondig vernieuwd. De fotochemische vorming van salpeterzuur en het thermodynamisch evenwicht tussen salpeterzuur in de gasfase en nitraat in de aërosolfase werd onderzocht. Hierbij bleek dat realistischere resultaten verkregen worden indien er met “metastabiele” toestanden rekening gehouden wordt. Dit wil zeggen dat bij een (tijdelijke) oververzadiging van de “vloeibare fase” van een nat stofdeeltje niet rechtstreeks een kristallisatie van zouten plaatsvindt. In de vorige modelversie werd altijd de thermodynamisch stabiele toestand (gekristalliseerde zouten) verondersteld, wat echter bij hoge polluentconcentraties in de atmosfeer tot een overschatting van de fijn stof concentraties leidde.In verband met de implementatie van de natte depositie werd ook de droge depositie van de gassen en stofdeeltjes herzien en konden er sommige verbeteringen aangebracht worden.Binnen dit project werd alvast een eerste validatieoefening met de vernieuwde modelversie uitgevoerd. Deze oefening had betrekking tot de gemodelleerde PM10-concentraties voor de BelEUROSgridcel waarin zich het VMM-meetstation “Houtem” bevindt. De resultaten voor de jaren 2002 en 2003 zijn zeer bemoedigend, vooral wat betreft de modelresultaten voor de zomermaanden.Bijkomend werd de gemodelleerde natte depositie van verzurende componenten vergeleken met meetwaarden uit het VMM-depositiemeetnet voor verzurende componenten. De resultaten van deze (voorlopige) validatieoefening voor de met BelEUROS berekende depositie zijn evenwel zeer bemoedigend te noemen.