Mitigatie. Mitigatie Mitigatie en monitoring van broeikasgassen

Transcriptie

1 Mitigatie Mitigatie en monitoring van broeikasgassen Emissies Mitigatie Lokaal Nationaal Monitoring Verificatie Opties Nationaal Internationaal Internationaal Leidend principe: mitigatie in relatie tot ruimteclaims en managementopties, en koppeling op verschillende schaalniveau s

2 Sub-thema s 2. Mitigatie Mitigatie en monitoring van broeikasgassen A)Emissie en opname van broeikasgassen per ecosysteem en beheersoptie en opschaling naar nationaal niveau B)Landgebruik en energie Transitie naar gebruik van duurzame energiedragers en bijbehorende ruimteclaims C) Integrale benadering van mitigatie en adaptatie in de Veenweidegebieden (Brugproject) Dialoog en DSS

3 2. Mitigatie Mitigatie en monitoring van broeikasgassen Sub-thema s A)Emissie en opname van broeikasgassen ME1 Integrated observations and modelling of greenhouse gas budgets at the ecosystem level in the Netherlands ME2 Integrated observations and modelling of Greenhouse Gas budgets at the national level in the Netherlands ME3 Soil carbon dynamics and variability at the landscape level: its relation to aspects of spatial distribution in national emissions databases

4 Sub-thema s 2. Mitigatie Mitigatie en monitoring van broeikasgassen B)Landgebruik en energie Transitie naar gebruik van duurzame energiedragers en bijbehorende ruimteclaims ME4 An integrated framework to assess spatial and related implications of increased implementation of biomass delivery chains ME7 Offshore windenergie en ruimte/klimaat

5 Sub-thema s 2. Mitigatie Mitigatie en monitoring van broeikasgassen C) Integrale benadering van mitigatie en adaptatie in de Veenweidegebieden (Brugproject) Dialoog en DSS ME5 The effect of the spatial arrangement of wetlands on water quality improvement and carbon sequestration in a multifunctional land-use setting ME6 Development of spatial evaluation methods to support evaluation and comparison of alternative management strategies for Dutch fen meadow areas

6 Multiple constraint aanpak ME2 Regionale emissies (meten + modelleren vanuit de lucht) ME1 Emissies uit ecosystemen (CO 2, N 2 O, CH 4 ) (meten + modelleren vanaf de grond) ME3 Inventarisaties: Opslag in ecosystemen en anthropogene emissies (waarnemingen aan bodem en vegetatie, emissiecijfers)

7 ME1- Integrated observations and modelling of greenhouse gas budgets at the ecosystem level in The Netherlands (Eddy Moors & Han Dolman)

8 ME1- Broeikasgasbalans van natuurlijke en agro-ecosystemen Hoe kunnen we betrouwbare schattingen maken van broeikasgasemissies uit landelijke gebieden Voor rapportage en verificatie van maatregelen Om door middel van ruimtelijke ordening een bedrage te leveren aan broeikasgasneutraal gebiedsbeheer

9 Hoofddoel ME1 Ontwerpen van een systeem voor een betrouwbare bottom-up schatting van de Nederlandse broeikasgasbalans (TIER-3 niveau) Bijdragen aan de multiple constraint aanpak van het mitigatiecluster ME1, ME2, ME3

10 ME1 Meetlocaties Lutjewad Horstermeer Oukoop Stein Loobos Haarweg Langerak Vredepeel Cabauw Molenweg

11 ME1 metingen en modelstudies Fluxkamer (puntschaal) CH 4 C, N CH 4, CO 2, NH 3, N 2 O, NO x C, N C, N - - N C, N C, N CO 2, N 2 C, N NO 3 N 2 O

12 Manipulatie Experiment

13 Technische Innovatie

14 ME2- Broeikasgasbalans op regionale/nationale schaal Hoe kunnen we betrouwbare schattingen maken van broeikasgasemissies op regionale schaal Top down schatting emissies regionale schaal Variabiliteit biogene fluxen Verificatie van emissierapportages

15 The methodology Continental Upscaling Regional Local Downscaling

16 ME2- Broeikasgasbalans op regionale/nationale schaal Hoe de ruimtelijke en temporele dynamiek van de grenslaag parameteriseren? Dilution and uptake Uptake and dilution Uptake and enhancement β CO2 > 1 β CO2 < 1 β CO2 < 0 Evolution of the entrainment rate of CO 2 Villa-Gerau

17 Profiles of T, RH, winds from radiosondes from ECMWF short term forecasts at radiosonde locations Mixing height based on bulk Richardson method daytime bias and random error in mixing height (May-June 2005) GERBIG preliminary results random error mean: 50%

18 uncertainty PBL height day night z i relative uncertainty bias 1% 40% (model vs. radiosondes) stdev. 50% 110% typical CO 2 signal (1 day) 10 ppm 50 ppm bias 0.1 ppm 20 ppm associated CO 2 uncertainty stdev. 5 ppm 55 ppm Note: random error is correlated over ~100 km temporal covariance: ~12 hour timescales GERBIG preliminary results

19 Methods Peaks method: based on combination of minimum in backscatter gradient and maximum in time variance. Resolution 10 minutes, 1 layer detection Wavelet method: look for first local maxima in scale-average wavelet power (Haar wavelet m). Resolution 2 minutes, 2 layer detection

20 BKGmonitoring Continuous monitoring Lutjewad Cabauw CO2, CH4, N2O, SF6,CFCs, Rn Event sampling: CO, isotopes etc

21 Airborne flux measurements

22 Airborne flux measurements 1. make operational airborne, mobile flux platform for measurement of turbulent fluxes of heat momentum and CO 2 2. develop observational strategy for full year sampling of major landscapes 3. produce flux maps, continuous in space and time, for a-priori inversion estimates

23 Airborn Flux observations Vertical / PBL campaigns CESAR-Observatory intense PBL-probing sites input WP 1 Horizontal / Landscape campaigns coordinated with ME-1 e.g. urban, forests, inland and coastal waters

24 Modelling Will further develop the necessary forward (3D atmospheric) models providing the transport terms and source-receptor matrices for the inverse methods. It will further develop inversion algorithms allowing ingestion of the full suit of measurements made in WP2 and 3. Both eulerian and lagrangian approaches will be used.

25 Modelling 3D forward inverse

26 Where is the gain/loss in information at high resolution? 1. Use Models in nested mode 2. Perform inversions with Synthetic data 3. Analyze results

27 Model inter-comparison 4Models forward simulations of CO2, 222Rn, SF6 + Three randomly perturbed flux fields of CO2 Every model inverts perturbed signal generated by other models (3x4= 12 inversions for each model), yields: A) Transport sensitivity: spread of results obtained by a single inversion B) Inversion sensitivity: Spread of results based on the same data

28 ME3 Lopende projecten Case study bosbeheer Case study gebied Speulder- en Sprielderbos wat is het effect van boomsoort op koolstofvoorraad in het humusprofiel? Binnenkort start monstername Case study landgebruiksgeschiedenis Case study gebied ten zuidoosten van Meppel Verschillen ontginningen van verschillende leeftijden in bodem- koolstof-voorraad voorraad?

29 ME3 Nog te starten projecten Upscaling Op basis van resultaten case studies Van landschap-schaal naar landsdekkend Verbetering NIR en ER Deels op basis van resultaten case studies en upscaling Review rekenmethodes, onzekerheden, verspreiding CO 2 - bronnen.

30 IVM The effect of the spatial arrangement of wetlands on water quality improvement and carbon sequestration (ME5) Jan Vermaat, Marjan van Herwijnen, Rien Aerts

31 ME5 aim and approach Aim: To analyse the effects of climate-related changes in hydrology (water input and water levels) in the Veenweidegebied on water quality change and carbon storage in networks of wetlands of variable connectivity and spatial extent; Or, simply, will the arrangement of ditches in these polder wetlands affect their effectivity as N,P-filters/C-sequesters? Approach: multivariate: (a) collect as many data as possible from as many polders as possible; (b) then compile annual water, nutrient and carbon mass balances; (c ) to downscale IPCC scenarios and implement these in mass balance models Important partners: water boards

32 ME5 progress We are in the stage of negotiating with water boards and identifying polders, and fine tuning with other BSIK projects Optimism from earlier work: Water balances differ greatly between polders Area of water seems to affect P-retention, but we do not know the pattern yet for the left half of the graph, i.e. where most Veenweidepolders will be. water balance - inputs Tienhovens O.Binnenpolder Loosdrechtse Ster Loosdrechtse Plassen Vuntus Het Hol Horstermeer Kortenhoef West Kortenhoef Oost Ankeveen West precipitation seepage in inlet P-loading (kg/ha/y) ???? P load retention (fraction of load) P-retention (fraction of load) Ankeveen Oost mm y fraction open water in polder

33 ME5 Still to do Most of the work (see fact sheet) Forge alliances with other BSIK projects

34 Institute for Environmental Studies (IVM) Development of spatial evaluation methods to support evaluation and comparison of alternative management strategies for Dutch fen meadow areas (ME6) Ron Janssen, Marjan van Herwijnen, Gustavo Arceniegas, Nancy Omtzigt, Niels de Reus

35 ME6 Project objective Development of spatial evaluation methods to support evaluation and comparison of alternative management strategies for Dutch fen meadow areas. Presentation of spatial information Spatial evaluation Spatial negotiation

36 ME6 Presentation of spatial information A virtual environment of the Wormer and Jisperveld after raising the water table to 1.5 meter

37 ME6 Spatial Evaluation

38 ME6 Spatial negotiation Waarderingskaart Pl anont werp Totaal Natuur (start) No Data natuurwaarde Totaal Natuur (start) No Data 100% New value Start value 0% Nature Water Agriculture

39 Relatie Energie en Klimaat De grootste bijdrage aan CO 2 uitstoot komt van fossiele energiedragers (kolen olie, gas) Mitigatie opties: Energie en grondstof efficiënter inzetten Vervanging fossiele grondstoffen door CO 2 neutrale opties: Biomassa Windenergie Zonne-energie Hydroenergie Etc. Klimaat voor Ruimte

40 Interactie Duurzame Energie en Ruimte is groot en complex Nu de vraag naar Duurzame Energie toeneemt wordt interactie met ruimte een zeer belangrijk onderwerp!! In miljoen TOE nodig ( 10 miljoen ha in EU) biodrandstof (ethanol, biodiesel) MW wind op zee (doelstelling NL in 2020 is 6000 MW) vergt een ruimte van ca km2 op de Noordzee Klimaat voor Ruimte

41 Her Drivers: KLIMAATVERANDERING en Leveringszekerheid Regionale ontwikkeling Andere milieu zorgen Uitputting fossiele grondstoffen CO 2 neutrale energie- en grondstof opties Er d voedselproductie nutriënten water GLB/CAP Biomassa en bioenergie Ruimtelijke ordening landschap perceptie Windenergie ruimtebeslag voedselproductie lawaai Zon PV Ruimtelijke ordening Klimaat voor Ruimte ruimtebeslag biodiversiteit landschap

42 ME7: Offshore windenergie en ruimte/klimaat Doel: Robuust LT-ontwikkelingstraject wind op zee - Interacties (+ en -) met ander zeegebruik - Klimaat: - Effect klimaatverandering op windpotentielen - Effect windparken op klimaat Partners: ECN, UU, KNMI, KEMA Status: in review

43 Benadering WP1: Wind en ruimte: Interacties, meervoudig zeegebruik Rekenregels, kentallen Stakeholder consultatie Ruimtelijk model Road map WP2: Wind en klimaat: Klimaatverandering en wind Wind en klimaatverandering Vertaling naar EU-schaal beleidsconsequenties

44 Eerste stappen: Wind en ruimte: - Raamwerk voor interacties wind-andere functies - Kwantificering GIS model - Ontwikkelingsscenario s: interactief, stakeholders Klimaatverandering en wind : - Review klimaatveranderingsstudies - Downscaling effecten tot niveau windparken - Gemidd. snelheden én extremen Windparken en klimaat: - Parametrisering mesoschaal modellen

45 Biomassa toepassingen Elektriciteit (en warmte) In NL 10 miljoen ton biomassa in 2020 (=50% van de duurzame elektriciteit) Biotransportbrandstoffen: In EU 5.75% in 2010 Voor NL >1.5 miljoen ton biomassa Chemicaliën: 30% biomassa grondstoffen in Klimaat voor Ruimte

46 Voorbeeld: Kosten delen en milieudruk verminderen Twee multifunctionele benaderingen: Multifunctioneel gewasgebruik: Kosten delen door gewas voor energie en voor andere toepassingen te gebruiken (proteïne, olie, vezels, etc) Multifunctioneel landgebruik: Kosten reduceren door functies te combineren (recreatie, Gebruik maken van gewaseigenschappen (hoogt/laag, low input, diepe beworteling, meerjarig, etc) Klimaat voor Ruimte

47 Voorbeeld: Bioraffinage voor multifunctioneel gewasgebruik Fresh grass Fresh grass % water 85 Dry substance 15 Fiber 30 Protein/amino acids 20 Polysaccharides 15 Minerals 10 Mono/di-saccharides Oligo- 9 Organic acids 5 Lipids 3 Oligosaccharides 3 saccharides 3% Fibers 30 % water % dry substance 10-20% 120 Lipids % Organic acids 5% 0 1 water Dry substance Mono/disaccharides 9 % Minerals 10 % Polysaccharides 15 % Protein / Amino acids 20 % Klimaat voor Ruimte

48 Voorbeeld: Logistieke keuzes Waar biomassa bronnen? Waar biomassa conversie? Regionale aanpak Regionale inzameling Regionale brandstofproductie Kleinschalige vs grootschalig Centrale plaatsing conversieinstallaties Handeligen beperken Klimaat voor Ruimte

49 Multifunctional land use strategy Form alliances Find function combinations: Germination projects Take into account the landscape Make use of specific crop attributes Sludge cleaning Recreational areas New natural area Flood control areas Water reclamation Buffer zones Around natural areas Water way protection Connecting natural areas Agricultural reform Rural revitalization projects Sense

50 Voorbeeld: Opties voor multifunctionele biomassaproductie Baggerreiniging Recreatie Natuurontwikkeling Vernatting C-opslag Waterwingebieden Buffer zones Natuurgebieden Langs watergangen EHS Teeltvrije zones Klimaat voor Ruimte

51 Voorbeelden van interacties Biomassa en Ruimte Elektriciteit uit gras 15% van NL grasland ( ha) levert ton schone vezels Bijstoken capaciteit ca 1000MW: 30M /j (= Investering in Bioraffinage kost ca 450 M Nevenproduct: mengvoeder/fermentatiegrondstoffen: 300M /j Klimaat voor Ruimte

52 Voorbeelden van interacties Biomassa en Ruimte Bulkchemicalien van ha teelt (c.f. ½ suiker) Direct ton à 1000 = 50M Indirect via ton suiker:250m In petrochemie ca 100M aan grondstof (3000MW) Investering in Fabriek:?? Investering in technologie: 15 jaar Klimaat voor Ruimte

53 KvR Synergie Workshop ME1

54 KvR Synergie Workshop ME2

55 KvR Synergie Workshop ME3 Soil carbon dynamics and variability at the landscape level: spatial distribution innational emissions databases Optimal sampling design Existing data review Role of landuse history Landscape level C stocks and variability Forest and agriculture National emission database improvement, verification, downscaling

56 KvR Synergie Workshop ME4 Specifications Expertise Data Components Assessments Evaluation Specifications Expertise Data Components Assessments Evaluation

57 BsIK KvR ME1,2,3 kick-off Opfrissen drie ME projecten en verbanden Inbedding transport models CS2 &4 observations IC2,3,4 Other KvR Themes parameterisations ME2 a priori estimates ME3 verification Wetenschap Nationaal Internationaal ME7 ME4 Stakeholders: RO planners Klimaatonderhandelaars Beleidsmakers mitigatie (+adaptatie) Theme Mitigation & Monitoring parameterisations emission factors ME1 emission factors ME5 landscape emissions ME6

58 BsIK KvR ME1,2,3 kick-off Opfrissen drie ME projecten en verbanden Inbedding transport models CS2 &4 observations IC2,3,4 Other KvR Themes parameterisations ME2 a priori estimates ME3 verification Wetenschap Nationaal Internationaal SESSIE 2B, 3B ME7 ME4 Stakeholders: RO planners Klimaatonderhandelaars Beleidsmakers mitigatie (+adaptatie) Theme Mitigation & Monitoring parameterisations emission factors ME1 emission factors ME5 landscape emissions ME6

59 BsIK KvR ME1,2,3 kick-off Opfrissen drie ME projecten en verbanden Inbedding CS2 &4 IC2,3,4 transport models parameterisations ME2 a priori estimates observations SESSIE 4B ME3 verification Wetenschap Nationaal Internationaal ME7 ME4 Stakeholders: RO planners Klimaatonderhandelaars Beleidsmakers mitigatie (+adaptatie) Other KvR Themes Theme Mitigation & Monitoring parameterisations emission factors ME1 emission factors ME5 landscape emissions ME6

60 BsIK KvR ME1,2,3 kick-off Opfrissen drie ME projecten en verbanden Inbedding transport models parameterisations CS2 &4 ME2 a priori estimates ME3 observations verification SESSIE 5A Wetenschap Nationaal Internationaal IC2,3,4 ME7 ME4 Stakeholders: RO planners Klimaatonderhandelaars Beleidsmakers mitigatie (+adaptatie) Other KvR Themes Theme Mitigation & Monitoring parameterisations emission factors ME1 emission factors ME5 landscape emissions ME6

61 BsIK KvR ME1,2,3 kick-off Opfrissen drie ME projecten en verbanden Inbedding CS2 &4 IC2,3,4 transport models observations Other KvR Themes parameterisations ME2 a priori estimates ME3 verification Wetenschap Nationaal Internationaal SESSIE 5D ME7 ME4 Stakeholders: RO planners Klimaatonderhandelaars Beleidsmakers mitigatie (+adaptatie) Theme Mitigation & Monitoring parameterisations emission factors ME1 emission factors ME5 landscape emissions ME6

62 BsIK KvR ME1,2,3 kick-off Opfrissen drie ME projecten en verbanden Inbedding transport models parameterisations CS2 &4 ME2 a priori estimates ME3 observations verification Wetenschap Nationaal Internationaal IC2,3,4 SESSIE 6C ME7 ME4 Stakeholders: RO planners Klimaatonderhandelaars Beleidsmakers mitigatie (+adaptatie) Other KvR Themes Theme Mitigation & Monitoring parameterisations emission factors ME1 emission factors ME5 landscape emissions ME6

63 BsIK KvR ME1,2,3 kick-off Opfrissen drie ME projecten en verbanden Inbedding transport models CS2 &4 observations IC2,3,4 Other KvR Themes parameterisations ME2 a priori estimates ME3 verification Wetenschap Nationaal Internationaal ME7 ME4 Stakeholders: RO planners Klimaatonderhandelaars Beleidsmakers mitigatie (+adaptatie) Theme Mitigation & Monitoring parameterisations emission factors ME1 emission factors ME5 landscape emissions ME6

64 Integrated observations and modelling of Greenhouse Gas budgets at the national level Soil carbon dynamics and variability at the landscape level: spatial distribution innational emissions databases PBL monitor + parameterisation greenhouse gas concentration monitoring airborne monitoring C fluxes; 2D Modelling Optimal sampling design 3 D modelling; forward / inverse; eularian / lagrangian Existing data review Landscape level C stocks and variability Forest and agriculture Role of landuse history integration; verification concept National emission database improvement, verification, downscaling Integrated observations and modelling of greenhouse gas budgets at ecosystem level land-use type magnitude & variability manipulation experiment plot scale variability region wide variability / estimates technical innovation instrument development stakeholder consultation and advice; knowledge and data dissemination