Opmaak van een indicator voor ozonschade aan vegetatie in Vlaanderen via uitbouw van een ozonfluxmodel

Abstract

In opdracht van MIRA en in samenwerking met IRCEL bouwde VITO een ozonfluxmodel uit. Dit model berekent gebiedsdekkend de Phytotoxische Ozon Dosis (PODʏ) als indicator voor de ozonschade aan vegetatie. Verhoogde ozonconcentraties kunnen leiden tot bladverkleuring en -verlies, vertraagde groei of zelfs afsterven van de plant. Bij gewassen leidt dit bovendien tot opbrengstvermindering. Het ozonfluxmodel berekent PODʏ-waarden voor aardappels, grasland, graan, tarwe, akkerland, loofhout en naaldhout in Vlaanderen of België.Het nieuwe onderzoeksrapport bouwt verder op de aanbevelingen van de literatuur- en haalbaarheidsstudie Ozonschade aan vegetatie die in 2013 werd uitgevoerd door Deutsch en Vandermeiren (2013). In deze studie werd de meerwaarde van berekeningen van de ozonschade aan vegetatie op basis van ozonflux geïllustreerd in vergelijking met de ‘klassieke’ indicator op basis van ozonconcentratie in de lucht (AOT40ppb). Slechts een deel van de ozon die zich in de omgevingslucht bevindt dringt namelijk effectief de plant binnen via de huidmondjes of stomata. Het is deze ozonopname die bepalend is voor de schade aan de plant. De plant regelt de openingsgraad van de huidmondjes om transpiratie- en fotosyntheseprocessen aan te passen aan de omgevingsomstandigheden. De effectieve ozonopname wordt daarom zowel bepaald door de ozonconcentratie in de omgevingslucht, een aantal omgevingsfactoren (temperatuur, lucht- en bodemvocht, lichtintensiteit …) als specifieke plantkarakteristieken (aantal huidmondjes, ontwikkelingsstadium van de plant …).Uit de voorgaande haalbaarheidsstudie bleek dat we met de informatie uit de bestaande modellen Chimere (namelijk de meteopreprocessor met ECMWF-data) en RIO en met de versie van de DO3SE-module die in het Europese luchtkwaliteitsmodel EMEP geïmplementeerd is, over de bouwstenen beschikken om een Vlaams ozonfluxmodel te bouwen.In deze studie werd het programma ‘O3flux’ ontwikkeld waarmee een gebiedsdekkende berekening mogelijk is van de Phytotoxische Ozon Dosis PODY (uitgedrukt in mmol ozon per m2 bladoppervlak).Met het ozonfluxprogramma kunnen voor Vlaanderen of België op het niveau van velden PODY-waarden berekend worden voor aardappels, akkerland, grasland, graan, tarwe, loofhout en naaldhout. In de studie werden de berekeningen uitgevoerd voor het jaar 2009 en de resultaten weergegeven onder de vorm van kaarten. Ter illustratie in onderstaande figuur de PODY-kaart voor akkerland.Er werd nagegaan wat het effect is van de parameter bodemvocht op de resultaten en van de keuze van invoer voor de fotosynthetisch actieve straling. De code voor het ontwikkelde ozonfluxmodel is gebaseerd op de DO3SE-module uit het Europese luchtkwaliteitsmodel EMEP. De resultaten werden daarom ter controle vergeleken met resultaten van het EMEP-model. Bij de implementatie werd de EMEP-code in de mate van het mogelijke onveranderd overgenomen. Dit om de resultaten van EMEP zo getrouw mogelijk te reproduceren en om toekomstige wijzigingen aan de EMEP-code zo eenvoudig mogelijk over te nemen.Voor aardappelen en tarwe werd via bestaande dosis-respons functies het verlies aan gewasopbrengst ingeschat op basis van de berekende PODY-waarden. In 2009 daalde de aardappelopbrengst in Vlaanderen gemiddeld met 4,7 % ten gevolge van ozonblootstelling, voor tarwe bedroeg het opbrengstverlies gemiddeld 10 %.Met behulp van het ontwikkelde ozonfluxmodel zullen dit jaar nieuwe MIRA-indicatoren uitgewerkt worden. Het tijdsverloop en de spreiding van de impact van verhoogde ozonconcentraties op verschillende vegetatiesoorten in Vlaanderen zullen hiermee jaarlijks opgevolgd worden.