Waarop zijn de modelkaarten gebaseerd?

Dit model omvat drie deelmodellen om de luchtkwaliteit in te schatten: 

• RIO schat de luchtkwaliteit in heel Vlaanderen op basis van de luchtkwaliteitsmetingen.
• IFDM berekent de lokale luchtkwaliteit op basis van meteorologische gegevens en de uitstoot van luchtverontreinigende stoffen.
• OSPM berekent de impact van het street canyon-effect.

RIO gebruikt meetresultaten en schat daarmee de luchtkwaliteit in heel Vlaanderen op een 'slimme' manier. Slim, omdat RIO ook informatie over landgebruik mee in rekening neemt. Dat is nodig want er bestaat een relatie tussen luchtkwaliteit en landgebruik. Zo is er meer luchtvervuiling in gebieden met veel bewoning en verkeer (zoals steden) dan op plaatsen in bosrijke zones. RIO maakt een inschatting van de 'achtergrondconcentraties' voor gebieden met een oppervlakte van 4x4 km². Binnen zo’n roostercel van 4x4 km² kan RIO geen onderscheid maken tussen bijvoorbeeld kleinere bosgebieden en meer verstedelijkte gebieden of plaatsen met veel verkeer, we krijgen 1 waarde per roostercel. Daarom combineren we dit met het IFDM-model.

IFDM berekent de impact van de uitstoot van punt- en lijnbronnen op de luchtkwaliteit in de onmiddellijke omgeving van die puntbronnen (bv. een fabrieksschouw) of lijnbronnen (bv. uitstoot van het verkeer op een weg of een deel van een weg). Het IFDM-model gebruikt ook meteorologische gegevens. Zo beïnvloeden de windsnelheid en windrichting de verspreiding van de luchtvervuiling. Ook de temperatuur heeft een effect op de snelheid waarmee stoffen chemisch veranderen in de atmosfeer, zoals het geval is bij stikstofdioxide en ozon. De punten waarvoor IFDM-berekeningen plaatsvinden, zijn het dichtst geconcentreerd langs wegen en in de buurt van industrie. Via een verdere bewerking (interpolatie) krijgen we een gedetailleerde concentratiekaart met een hogere resolutie van bv. 10 x 10 m² voor visualisatie. Het IFDM-dispersiemodel is echter een 'open street' model en houdt geen rekening met obstakels zoals bomen, geluidsschermen, gesloten huizenrijen...  Hierdoor onderschat RIO-IFDM de concentraties in street canyons. In deze smalle straten is de natuurlijke ventilatie beperkt waardoor de luchtvervuiling zich opstapelt.

Het OSPM-model komt hieraan tegemoet. Dit model gebruikt zeer gedetailleerde informatie over de gebouwenconfiguratie in elke straat. Deze berekening wordt toegepast voor alle straten die als street canyon worden beschouwd. Zo kunnen we de slechtere verdunning van de luchtvervuiling in deze straten in rekening brengen en krijgen we een juister beeld van de luchtkwaliteit tot op straatniveau. Deze kaarten zijn wetenschappelijk het meest onderbouwd en zijn de best beschikbare kaarten om de lokale luchtkwaliteit in te schatten.

Het ATMO-Street-model wordt gebruikt om de luchtkwaliteit in het meest recente jaar te schatten. Het is echter ook interessant om de evolutie in de tijd te verkennen. Modellen worden soms aangepast en om een correcte evolutie te kennen is het belangrijk alle jaren opnieuw te berekenen met dezelfde modelversie. Wegens de lange rekentijd van het ATMO-Street-model, modelleren we voor historische tijdreeksen enkel tot op het eerste niveau (RIO) en voegen we de IFDM- en OSPM-deelmodellen niet toe.

Het VLOPS-model (Vlaamse Operationeel Prioritaire Stoffen-model) is een atmosferisch transport- en dispersiemodel dat op basis van emissiegegevens, gegevens over landgebruik en meteogegevens de luchtkwaliteit en deposities berekent. We gebruiken zowel de gedetailleerde Vlaamse emissiegegevens afkomstig van de emissie-inventaris Lucht van de VMM alsook de beschikbare gegevens voor bronnen buiten Vlaanderen. Doordat we al deze emissiegegevens doorrekenen, kennen we zowel het totaal als de verschillende deelbijdragen.

Naast luchtconcentraties gebruiken we VLOPS ook voor de berekening van de stikstofdepositie. Deze info is nodig voor de berekening van de oppervlakte natuur met overschrijding van de kritische last. Ook de jaargemiddelden van SO₂, NH₃ en CO in Vlaanderen worden met dit model berekend.

Beschikbare metingen worden niet rechtstreeks in het VLOPS-model gebruikt, maar wel om de resultaten van de modelberekening in betere overeenstemming (kalibratie) te brengen met die metingen.

Actualisaties en verbeteringen aan het VLOPS-model worden doorlopend uitgevoerd, op basis van overleg met RIVM (Nederland) en in het kader van de referentietaak lucht met VITO.

Om het beste van twee werelden met elkaar te verenigen, werd het VLOPS-model ruimtelijk verfijnd met het IFDM-model (Immission Frequency Distribution Model). De combinatie VLOPS-IFDM is het uiteindelijke model of rekenhart dat gebruikt wordt voor modellering voor de ‘PAS-berekening’. Dit model werd grondig gevalideerd door uitgebreide meetcampagnes. Er blijkt een goed verband tussen de metingen en de modelresultaten, en door de ruimtelijke verfijning verbetert IFDM de VLOPS-modelresultaten.

Met IMPACT modelleer je de lokale luchtkwaliteit. Je gebruikt het model om de concentraties en depositie van luchtverontreiniging te berekenen in de buurt van (agro-)industriële bronnen. IMPACT is ook bruikbaar voor het doorrekenen van de effecten van verkeer in een open omgeving (= straten waar de bebouwing op meer dan 30 m van het midden van de weg staat). Met het model kan je het effect berekenen van projecten waarbij verkeersinfrastructuur wordt aangelegd of voor projecten die extra verkeer genereren. Voor kleine projecten wordt dan weer de impactscoretool gebruikt.

In straten waar gebouwen op minder dan 30 meter van het midden van de weg staan, gebruik je CAR Vlaanderen om het effect van verkeersprojecten op de luchtkwaliteit te modelleren. Je kan het model gebruiken voor infrastructuurprojecten of projecten die extra verkeer genereren. CAR Vlaanderen gebruik je ook voor de aanpak van street canyons.

Voor de inschatting van het risico op schade aan vegetatie hanteert VMM de PODyIAM of de berekening van de POD_Y voor een generieke receptor, representatief voor een bepaald vegetatietype (akkergewas, loofbos ...). Deze vereenvoudigde modellen geven een indicatieve maximale risico-evaluatie van de schade aan de vegetatie en worden gebruikt in geïntegreerde risicobeoordelingen op grote schaal (Integrated Assessment Models - IAM).  

De uiteindelijk bekomen POD_Y waarde kan vervolgens vergeleken worden met de (receptorspecifieke) kritieke niveaus (critical levels) om na te gaan of de limietwaarde voor een bepaald schadelijk effect al dan niet overschreden werd, en als dusdanig geïnterpreteerd worden als een indicator voor het risico op negatieve effecten.

Voor de berekening van de POD_Y werd in 2014 in opdracht van MIRA een model ontwikkeld op basis van al bestaande en gebruikte modellen. Het hart van het model is het DO₃SE (Deposition of O₃ for Stomatal Exchange) model voor de berekening van de stomatale conductiviteit (Emberson, 2000). Het DO₃SE model is geïmplementeerd in het EMEP-model, maar voor de toepassing in Vlaanderen werd DO₃SE gekoppeld aan een andere chemisch transport model, namelijk CHIMERE, waarin de nodige meteorologische parameters op basis van het ECMWF aanwezig zijn. Voor de uurlijkse ozonconcentraties worden de resultaten van de RIO interpolatie gebruikt.

Meer informatie over de opbouw van het ozonflux model 'BEDOSE' en de gebruikte invoer is te vinden in de MIRA rapporten (Deutsch & Vandermeiren, 2013) en (Viaene & Deutsch, 2014).

Beide documenten zijn in grote mate gebaseerd op de conclusies van het ICP Vegetation beschreven in hoofdstuk 3 van de zogenaamde 'Mapping manual' (Mills G., 2011), herzien in 2017, waarin in detail de wetenschappelijke onderbouwing en berekeningswijze van de indicatoren voor de inschatting van de schadelijke effecten op vegetatie worden beschreven.