KNAW

Research

Integrated analysis of emission reduction over regions, sectors, resource...

Pagina-navigatie:


Update content


Title Integrated analysis of emission reduction over regions, sectors, resource and greenhouse gases (IC2).
Period 01 / 2006 - 12 / 2010
Status Completed
Research number OND1333957

Abstract

Description:
In this project several mitigation options in land use in Europe will be assessed, in an integrated framework. For this the IMAGE model will be improved for agriculture in Europe and for forests in Europe. This will be done under several economic scenarios. Existing models will be improved and made compatible.

Research objectives:
In this project several mitigation options in land use in Europe are assessed in an integrated framework. For this existing models for the national scale (INITIATOR2), European scale (MITERRA) and global scale (IMAGE), will be improved and made compatible for agriculture and forests in Europe. This will be done under several economic scenarios.

Results and products:

In a study we compared NITIATOR2, MITERRA and IMAGE, with respect to their predictions of N budgets in response to changes in livestock, land use and agricultural management based on the IPCC B2 baseline scenario for the period 2000 2030. Predictions focus on NH3, N2O and NOx emissions to the atmosphere, N leaching to groundwater and N runoff to surface water. At the national and European scale, the comparison is quite good. For the year 2000, the results of INITIATOR2 and MITERRA at the national scale (the Netherlands) are within 10% for the N inputs (except for N fixation) and within 25% for most of the N outputs (crop uptake, NH3 and N2O emissions and N leaching). Larger differences, up to 60% occur for NOx emissions and N runoff.

Similarly, the results of IMAGE and MITERRA compare quite well at the European scale (all EU 27 countries). Total N inputs compare within 10%, although individual sources such as grazing and deposition deviate up to 30%, and most of the N outputs deviate by less than 30% (crop uptake, NH3 and N2O emission). Larger differences up to 100% occur for NOx emissions and the sum of leaching and runoff. The comparability of predictions is different in 2030 as compared to 2000, due to differences in model assumptions. For example, an efficiency increase in N use in the period 2000-2030 is assumed in INITIATOR2 but not in MITERRA. Consequently, the N input by animal manure for the whole of the Netherlands is quite comparable in 2000, while it deviates by approximately 20% in 2030. Inversely, the estimated total NH3, N2O and NOx emissions by INITIATOR2 are approximately 20-40% higher than the estimates by MITERRA in the year 2000, but emissions in the year 2030 are comparable for both models. As an efficiency increase in N use in the period 2000-2030 is also assumed in IMAGE, similar discrepancies occur at the European scale when comparing MITERRA with IMAGE.

Currently EFISCEN is the leading standardized forest resource model that is parameterized for all European countries. Using EFISCEN, several studies have investigated the potential of European forests to sequester carbon and to mitigate carbon emissions from other sectors through biomass for bio-energy production. EFISCEN is spatially explicit up to NUTS-II level.

In order to maintain the leading role of EFISCEN, a new version is being developed, called EFISCEN-space, with a resolution of 1 km2. With this model both environmental variation in climatic and soil conditions and the spatial distribution of different types of management can be taken into account. Using EFISCEN-space the role of land use, land use change, forest management, and the related policies at European and National scale in the carbon cycle, timber and biomass production and biodiversity development can be evaluated. The first results with EFISCEN-space are expected at the end of 2009, the first assessments of the effect of different mitigation policies are expected in the course of 2010.

Abstract (NL)

Doel
Hoofddoel is het ontwikkelen en toepassen van een geïntegreerd framework voor landgebruikgerelateerde emissiereductie opties voor broeikasgassen (CO2, methaan en lachgas).

Werkwijze
Verschillende mitigatie strategieën zullen worden geëvalueerd, met specifiek nadruk op de drijvende kracht achter landgebruikverandering, waarbij het onderzoek zich richt op alle schaalniveaus (lokaal, nationaal, continentaal, globaal). Het project heeft een duidelijke relatie tussen landgebruik, services en groen/blauwe inrichting.

Resultaten
Aanleiding

De komende decennia worden, zeker op wereldschaal maar ook in Europa, (grote) veranderingen verwacht in landgebruik en klimaat, die samenhangen met de groei van de wereld bevolking, de verwachte toename in welvaart in Azië en veranderingen in de wereldhandel. Die zullen tot milieueffecten leiden tenzij middels verantwoord landgebruik/ beheer en nutriëntenmanagement hier het hoofd aan wordt geboden. Het is in dit kader van belang om inzicht te hebben in de effecten van zowel landgebruikveranderingen als van nutriëntenmanagement op bedrijfsniveau op verschillende schaalniveaus (nationaal, continentaal en globaal). Op nationale en Europese schaal gaat het dan vooral om effecten op:

1. overschrijding van National Emission Ceilings voor ammoniak
2. de uitstoot van de broeikasgassen lachgas en methaan in relatie tot de doelstellingen hiervoor
3. de overschrijding van normen voor nitraatconcentraties in grondwater
4. het effect van bosbeheer en verbossing op de koolstofbalans.

In het BSIK IC2-project wordt hieraan gewerkt, door het verbeteren van de landgebruikmodule (bos) in IMAGE en het toevoegen van meer detail in de inschatting van broeikasgasemissies op Europese en nationale schaal middels de modellen MITERRA en INITIATOR2. De nadruk ligt op de mitigatie van directe en indirecte uitstoot van N20, CH4 en CO2 vanuit de landbouw, maar het potentiële risico van toegenomen N20-uitstoot na koolstofvastlegging in bodems wordt ook meegenomen.

Inhoudelijke resultaten br>In het totaalproject is het geïntegreerd DSS IMAGE verder ontwikkeld voor landgebruik gerelateerde emissie reductie opties voor broeikasgassen (kooldioxide, methaan en lachgas) op wereld schaal. Hiertoe is bij Alterra gewerkt aan het combineren van Europese bosinventarisaties in een database (EFISCEN-SPACE) om inzicht te verkrijgen in de ontwikkeling Europese houtvoorraad ten behoeve van de koolstofbalans en van de beschikbaarheid van hout voor bio-energie en biogrondstof. De landgebruikgerelateerde CO2-sequestratie opties voor bossen van IMAGE en EFISCEN zijn onderling vergeleken. Hieruit blijkt dat IMAGE als Multi sectoraal model te grof is voor de land gebruik opties in Europa, en daarvoor is een downscaling uitgevoerd naar CLUE landgebruik allocaties. Deze landgebruikscenario s zijn gebruikt in EFISCEN, een gedetailleerd bossenmodel. Beheer en leeftijdsklassenverdeling kan op deze manier gecombineerd worden met de plant fysiologische modules in IMAGE. Dit is een belangrijke stap vooruit in de koppeling van grootschalige scenario modellen.

Op Europees schaalniveau neemt het detail en de betrouwbaarheid van invoergegevens sterk af. Om hierin inzicht te krijgen is een systematische vergelijking uitgevoerd van voorspellingen van de emissies van stikstof op nationale schaal en Europese schaal voor de jaren 2000 en 2030 in reactie op te verwachten veranderingen in dieraantallen, landgebruik, gewasopbrengsten en stikstofgiften volgens het IPCC B2 scenario met de modellen IMAGE (globaal), MITERRA (Europees), en INITIATOR2 (nationaal). Door het systematisch vergelijken van modellen die op verschillende schaalniveaus rekenen is inzicht verkregen in het effect van aggregeren van inputdata op modeluitkomsten. Op regionale schaal blijkt de aggregatie grote invloed te hebben maar op nationale schaal (landtotalen) blijken de verschillen relatief beperkt (De Vries et al., 2009a,b). Daarnaast is in 2009 gewerkt aan het inbrengen van mitigatie opties in de verschillende modellen, waardoor het effect van veranderend management inzichtelijk wordt gemaakt.

Voor de maatschappij interessante opgeleverde producten zijn

- Integrale tools voor het testen van landgebruik opties in Europa.
- Scenario s van verwachte landgebruiksveranderingen in Europa.
- Schattingen voor de emissies van broeikasgassen in relatie tot het landgebruik en landgebruiksveranderingen in Europa met verschillende modelbenaderingen.

Publicaties bij dit project zijn beschikbaar via deze Link

Related organisations

Related people

Researcher Dr. G.M. Hengeveld
Researcher Dr.ir. J. Kros
Researcher Dr.ir. J.P. Lesschen
Researcher Prof.dr.ir. W. de Vries
Project leader Ing. A.P.P.M. Clerkx

Related research (upper level)

Classification

A10000 Exploitation and management physical environment
D15500 Atmospherical sciences
D16800 Computer simulation, virtual reality

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation