Mitigatie. Mitigatie Mitigatie en monitoring van broeikasgassen

Mitigatie Mitigatie en monitoring van broeikasgassen Emissies

Mitigatie Lokaal Opties

Monitoring Verificatie Nationaal

Internationaal

Nationaal

Internationaal

Leidend principe: mitigatie in relatie tot ruimteclaims en managementopties, en koppeling op verschillende schaalniveau’s

2. Mitigatie Mitigatie en monitoring van broeikasgassen Sub-thema’s 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

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

2. Mitigatie Mitigatie en monitoring van broeikasgassen Sub-thema’s 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

2. Mitigatie Mitigatie en monitoring van broeikasgassen Sub-thema’s 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

Multiple constraint aanpak ME1 Emissies uit ecosystemen (CO2, N2O, CH4) (meten + modelleren vanaf de grond)

ME3 Inventarisaties: Opslag in ecosystemen en anthropogene emissies (waarnemingen aan bodem en vegetatie, emissiecijfers)

ME2 Regionale emissies (meten + modelleren vanuit de lucht)

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

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

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

ME1 Meetlocaties Lutjewad Horstermeer Oukoop Stein

Loobos Haarweg

Langerak Cabauw Molenweg

Vredepeel

ME1 metingen en modelstudies Fluxkamer (puntschaal)

CH4, CO2, NH3, N2O, NOx

CH4 C, N C, N

C, N

-

-

N

C, N C, N

CO2, N2 C, N

NO3

N2O

Manipulatie Experiment

Technische Innovatie

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

The methodology Continental Upscaling

Regional

Local

Downscaling

ME2- Broeikasgasbalans op regionale/nationale schaal Hoe de ruimtelijke en temporele dynamiek van de grenslaag parameteriseren ? Dilution and uptake

βCO2 > 1

Uptake and dilution Uptake and enhancement

βCO2 < 1

Evolution of the entrainment rate of CO2

βCO2 < 0

Villa-Gerau

Profiles of T, RH, winds z z

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

GERBIG preliminary results

(May-June 2005)

random error mean: 50%

uncertainty PBL height

zi relative uncertainty (model vs. radiosondes)

bias

day 1%

night 40%

stdev.

50%

110%

10 ppm

50 ppm

0.1 ppm

20 ppm

5 ppm

55 ppm

typical CO2 signal (1 day) associated CO2 uncertainty

bias stdev.

Note: random error is correlated over ~100 km temporal covariance: ~12 hour timescales GERBIG preliminary results

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 15-360 m). Resolution 2 minutes, 2 layer detection

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

Airborne flux measurements

Airborne flux measurements

1.

2.

3.

make operational airborne, mobile flux platform for measurement of turbulent fluxes of heat momentum and CO2 develop observational strategy for full year sampling of major landscapes produce flux maps, continuous in space and time, for a-priori inversion estimates

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

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.

Modelling • 3D • forward • inverse

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

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

ME3 Lopende projecten

Case study bosbeheer z Case

study gebied Speulder- en Sprielderbos

wat is het effect van boomsoort op koolstofvoorraad in het humusprofiel? z Binnenkort

start monstername

Case study landgebruiksgeschiedenis z Case

study gebied ten zuidoosten van Meppel

Verschillen ontginningen van verschillende leeftijden in bodemkoolstof-voorraad?

ME3 Nog te starten projecten

Upscaling z z

Op basis van resultaten case studies Van landschap-schaal naar landsdekkend

Verbetering NIR en ER z z

Deels op basis van resultaten case studies en upscaling Review rekenmethodes, onzekerheden, verspreiding CO2bronnen.

IVM

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

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

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 ….

Tienhovens O.Binnenpolder

5

P-loading (kg/ha/y)

precipitation

Loosdrechtse Ster

seepage in inlet

Loosdrechtse Plassen

1.00

6

Vuntus Het Hol Horstermeer Kortenhoef West Kortenhoef Oost

????

0.75

4

0.50

3 2

0.25

P load 1 retention (fraction of load)

Ankeveen West

0

Ankeveen Oost

0

2000

4000

mm y

6000 -1

8000

0.00

0

0.25

0.5

0.75

fraction open water in polder

1

P-retention (fraction of load)

water balance - inputs

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

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

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

ME6 Presentation of spatial information

A virtual environment of the Wormer – and Jisperveld after raising the water table to 1.5 meter

ME6 Spatial Evaluation

ME6 Spatial negotiation Waarderingskaart Totaal Natuur (start) 0 6 - 23 24 - 25 26 - 29 30 - 45 46 - 64 65 - 87 88 - 96 97 - 127 No Data

Planontwerp natuurwaarde Totaal Natuur (start) 0 6 - 23 24 - 25 26 - 29 30 - 45 46 - 64 65 - 87 88 - 96 97 - 127 No Data

New value Start value

100%

0%

Nature

Water

Agriculture

Relatie Energie en Klimaat

De grootste bijdrage aan CO2 uitstoot komt van fossiele energiedragers (kolen olie, gas)

Mitigatie opties: z

Energie en grondstof efficiënter inzetten

z

Vervanging fossiele grondstoffen door CO2 neutrale opties: • Biomassa • Windenergie • Zonne-energie • Hydroenergie • Etc.

Klimaat voor Ruimte 6-07-2004

Interactie Duurzame Energie en Ruimte is groot en complex

Nu de vraag naar Duurzame Energie toeneemt wordt interactie met ruimte een zeer belangrijk onderwerp!! z

In 2010 17 miljoen TOE nodig (≈10 miljoen ha in EU) biodrandstof (ethanol, biodiesel)

z

10000 MW wind op zee (doelstelling NL in 2020 is 6000 MW) vergt een ruimte van ca. 1500 km2 op de Noordzee


Drivers: KLIMAATVERANDERING en Leveringszekerheid Regionale ontwikkeling Andere milieu zorgen Uitputting fossiele grondstoffen

Her

CO2 neutrale energie- en grondstof opties

Er d

voedselproductie

GLB/CAP


ruimtebeslag

landschap

perceptie

biodiversiteit

ruimtebeslag

Zon PV

water

Ruimtelijke ordening

Windenergie

nutriënten

Biomassa en bioenergie

voedselproductie

Ruimtelijke ordening lawaai landschap

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

Benadering WP1: Wind en ruimte: Interacties, meervoudig zeegebruik Rekenregels, kentallen WP2: Wind en klimaat: Stakeholder consultatie

Ruimtelijk model

Klimaatverandering en wind Wind en klimaatverandering

Road map

Vertaling naar EU-schaal beleidsconsequenties

Eerste stappen:

• Wind en ruimte:

- Raamwerk voor interacties wind-andere functies - KwantificeringÆ 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

Biomassa toepassingen

Elektriciteit (en warmte) In NL 10 miljoen ton biomassa in 2020 (=50% van de duurzame elektriciteit) Biotransportbrandstoffen: z z

In EU 5.75% in 2010 Voor NL >1.5 miljoen ton biomassa

Chemicaliën: z

30% biomassa grondstoffen in 2030…..


Voorbeeld: Kosten delen en milieudruk verminderen

Twee multifunctionele benaderingen:

Multifunctioneel gewasgebruik: z

Kosten delen door gewas voor energie en voor andere toepassingen te gebruiken (proteïne, olie, vezels, etc)

Multifunctioneel landgebruik: z z

Kosten reduceren door functies te combineren (recreatie, Gebruik maken van gewaseigenschappen (hoogt/laag, low input, diepe beworteling, meerjarig, etc)


Voorbeeld: Bioraffinage voor multifunctioneel gewasgebruik Fresh grass

Fresh grass water Dry substance

% 85 15

Fiber Protein/amino acids Polysaccharides Minerals Mono/di-saccharides Organic acids Lipids Oligosaccharides

30 20 15 10 9 5 3 3

Fibers 30 %

Oligosaccharides 3% 120

Lipids 3 % 100

80

water 80-90 %

Organic acids 5% 60 40 20

0

1 w ater

Dry substance

Mono/disaccharides 9% dry substance 10-20%


Protein / Amino acids 20 %

Minerals 10 % Polysaccharides 15 %

Voorbeeld: Logistieke keuzes

Waar biomassa bronnen? Waar biomassa conversie? Regionale aanpak Regionale inzameling Regionale brandstofproductie Kleinschalige vs grootschalig Centrale plaatsing conversieinstallaties Handeligen beperken


Multifunctional land use strategy

Form alliances

Find function combinations: Germination projects

Take into account the landscape

Make use of specific crop attributes

Sense 17-06-2004

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

Voorbeeld: Opties voor multifunctionele biomassaproductie

Baggerreiniging Recreatie Natuurontwikkeling Vernatting C-opslag Waterwingebieden Buffer zones Natuurgebieden Langs watergangen EHS Teeltvrije zones


Voorbeelden van interacties Biomassa en Ruimte

Elektriciteit uit gras

15% van NL grasland (150.000 ha) levert 450 000 ton schone vezels

Bijstoken capaciteit ca 1000MW: 30M€/j (=

Investering in Bioraffinage kost ca 450 M€

Nevenproduct: mengvoeder/fermentatiegrondstoffen: 300M€/j


Voorbeelden van interacties Biomassa en Ruimte

Bulkchemicalien van 50 000ha teelt (c.f. ½ suiker)

Direct 50 000ton à 1000€= 50M€

Indirect via 500 000ton suiker:250M€

In petrochemie ca 100M€ aan grondstof (3000MW)

Investering in Fabriek: ??

Investering in technologie: 15 jaar


KvR Synergie Workshop ME1

KvR Synergie Workshop ME2

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

KvR Synergie Workshop ME4 Specifications Expertise Data

Specifications Expertise Data

Components Assessments Evaluation

Components Assessments Evaluation

BsIK KvR ME1,2,3 kick-off Opfrissen drie ME projecten en verbanden • Inbedding CS2 &4 transport models

IC2,3,4 Other KvR Themes

observations

parameterisations

Stakeholders: Wetenschap • Nationaal • Internationaal

ME2 a priori estimates

ME7

verification

ME3

ME4

parameterisations emission factors

ME1

emission factors

ME5

landscape emissions

ME6

• RO planners • Klimaatonderhandelaars • Beleidsmakers mitigatie (+adaptatie)

Theme Mitigation & Monitoring



observations

parameterisations



ME3

ME7

verification

SESSIE 2B, 3B

ME4


ME1

emission factors

ME5

landscape emissions

ME6





observations

SESSIE 4B

parameterisations

Wetenschap • Nationaal • Internationaal


Stakeholders:

ME7

verification

ME3

ME4


ME1

emission factors

ME5

landscape emissions

ME6




IC2,3,4

observations

Other KvR Themes

SESSIE 5A

parameterisations



ME7

verification

ME3

ME4


ME1

emission factors

ME5

landscape emissions

ME6





observations

parameterisations



ME7

verification

ME3

SESSIE 5D

ME4


ME1

emission factors

ME5

landscape emissions

ME6





observations

parameterisations



planners SESSIE 6C•• RO Klimaatonder-

ME7

verification

ME3

ME4


ME1

emission factors

ME5

landscape emissions

ME6

handelaars • Beleidsmakers mitigatie (+adaptatie)




observations

parameterisations



ME7

verification

ME3

ME4


ME1

emission factors

ME5

landscape emissions

ME6



Integrated observations and modelling of Greenhouse Gas budgets at the national level

greenhouse gas concentration monitoring

PBL monitor + parameterisation

Soil carbon dynamics and variability at the landscape level: spatial distribution innational emissions databases

airborne monitoring C fluxes; 2D Modelling

Optimal sampling design

Existing data review

3 D modelling; forward / inverse; eularian / lagrangian

Role of landuse history

Landscape level C stocks and variability Forest and agriculture

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

technical innovation instrument development

region wide variability / estimates

stakeholder consultation and advice; knowledge and data dissemination

Mitigatie. Mitigatie Mitigatie en monitoring van broeikasgassen

Recommend Documents