2 Genomförande
D23LOW D23HIGH MFR-DEEP CUT
3.5 Påverkan från den internationella sjöfartens utsläpp
Den internationella sjöfarten är redan idag en betydande källa för NOx-utsläpp och för de närmaste åren förväntas utsläppen öka på grund av ökande sjötrafik (se kapitel 2.2). För 2020 beräknas interna- tionella sjöfarten vara en dominerande utsläppskälla för NOx i Europa (se Diagram 2.1).
Som en del av detta uppdrag har påverkan av den internationella sjöfarten på Sveriges ozonhalter 2020 utretts. I denna rapport illustreras sjöfartseffekterna av påverkan på antalet överskridanden av det före- slagna gränsvärdet 100 ȝg/m3.
Sjöfartens påverkan har studerats för två olika uppsättningar scenarier. Dels har utsläpps-scenariot D23LOW (som bedömts som det mest realistiska 2020-scenariot) körts med samtliga utsläpp från internationell sjöfart borttagna, för att få en uppskattning av den totala effekten av sjöfartens utsläpp 2020, och dels har ett alternativt sjöfartsscenario för 2020 använts där det förenklat har antagits att 2020 års sjöfartsutsläpp = 2004 års utsläpp reducerade med 50 % för NOx och 40 % för VOC. Dessa värden har valts för att de ungefärligen motsvarar de minskningar som landbaserade källor förväntas genomföra under motsvarande period. Eftersom 2004 års emissioner för sjöfart är väsentligt lägre än de förutspådda för 2020 blir det reducerade sjöfarts-scenariots NOx-utsläpp 67 % lägre än basfallet (D23LOW).
Tabell 3.5.1. Utsläpp från internationell sjöfart i två olika scenarier för 2020: D23LOW (basfall) och
ett fall med minskade utsläpp från sjöfarten. Enhet: kton NOx respektive VOC.
Sjöfartsscenario
D23LOW (Basfall 2020) Reducerade sjöfartsemissio- ner
I Figur 3.5.1 visas den beräknade påverkan från internationell sjöfart på antalet överskridanden av 100 ȝg/m3 i Europa i D23LOW scenariot, som medelvärde för de fyra studerade meteorologiska åren. Högupplösta beräkningar för Sverige av samma typ illustreras i Figur 3.5.2.
Man kan dels notera att sjöfarten bidrar mycket kraftigt till det totala antalet dagar med överskridan- den över Medelhavet och att den intensiva sjöfarten i Engelska kanalen, lokalt, leder till ett mindre antal överskridanden än vad enbart landbaserade källor skulle ge. För Sveriges del kan man notera det stora bidraget från sjöfarten, speciellt i de delar av landet där antalet dagar med överskridanden är stort! Detta pekar på att reduktioner av den internationella sjöfartens utsläpp är av största betydelse för möjligheten att nå det nya miljömålet för ozon. (I Figurerna 3.5.3 och 3.5.4 visas det beräknade antalet dagar med överskridanden för D23LOW utan internationell sjöfart.)
Figur 3.5.3 Beräknat antal dagar med överskridanden av det föreslagna gränsvärdet 100 ȝg/m3, med
D23 LOW ambition-scenariot för 2020 utan internationell sjöfart; genomsnitt för de fyra meteorolo- giska åren 1999, 2000, 2001 och 2003.
Figur 3.5.4 Beräknat antal dagar med överskridanden av det föreslagna gränsvärdet 100 ȝg/m3, med D23 LOW ambition-scenariot för 2020 utan internationell sjöfart; genomsnitt för de fyra meteorolo- giska åren 1999, 2000, 2001 och 2003.
Att totalt utesluta alla utsläpp från internationell sjöfart är naturligtvis inte ett möjligt framtidsscenario men minskade utsläpp från 2004 års nivå är tekniskt möjliga (och i MFR-simuleringarna, som redovi- sats tidigare, har sjöfartens utsläpp av NOx minskats med 23 %).
Om den internationella sjöfarten kunde förmås att minska sina NOx och VOC-utsläpp i liknande grad som landbaserade källor skulle mycket stora förbättringar av luftkvaliteten i Sverige kunna uppnås. Detta illustreras i Figur 3.5.5 där den beräknade effekten av sänkta sjöfartsutsläpp av NOx med 50 % (och VOC med 40 %) från 2004 års nivå jämfört med det omodifierade D23LOW-scenariot (som antar ökande utsläpp från sjöfarten) visas. I nästan hela Götaland blir det beräknade antalet dagar med över- skridanden mellan fem och tio färre om sjöfartens utsläpp reduceras jämfört med D23LOW. Som framgår av Figur 3.5.6 beräknas färre än 25 dagar med överskridanden i hela landet (som medel över fyra år) om sjöfartens utsläpp reduceras (jämför med Figur 3.2.5 för det omodifierade D23LOW; för- bättringen är betydande i Götaland!).
Tabell 3.5.2. Beräknat maximalt antal dagar med överskridanden av gränsvärdet 100 ȝg/m3 för ut-
släppsscenariot D23LOW och för två olika scenarier med samma landbaserade emissioner men redu- cerade utsläpp från internationell sjöfart.
Basfall 2020 Ändrade sjöfartsemissioner Meteorologi D23LOW Inga int. sjöfartsem.a Reduc. sjöfartsem.b
1999 22 15 17 2000 30 16 23 2001 19 15 16 2003 57 30 42
Medelc 30.25 15.75 20.5
aSamtliga utsläpp från internationell sjöfart avstängda.
bAlla internationella sjöfartsemissioner reducerade från 2004 års nivåer med 50 % för NOx och 40 % för VOC.
cMedel betecknar 4-årsmedel. Eftersom maximala antalet dagar med överskridanden inte hamnar på samma plats varje år så
Figur 3.5.5 Beräknad effekt på antalet dagar med överskridande av gränsvärdet 100 ȝg/m3 av reduk-
tioner av de internationella sjöfartsutsläppen med ca 67 % för NOx och ca 60 % för VOC för D23LOW scenariot; genomsnitt för de fyra meteorologiska åren 1999, 2000, 2001 och 2003.
Figur 3.5.6 Beräknat antal dagar med överskridanden av det föreslagna gränsvärdet 100 ȝg/m3, med
D23 LOW ambition-scenariot för 2020 och reducerade utsläpp från internationell sjöfart (ca 67 % reduktion för NOx och ca 60 % för VOC, jämfört med D23LOW scenariot); genomsnitt för de fyra meteorologiska åren 1999, 2000, 2001 och 2003.
Ett flertal vetenskapliga studier visar att halten av ozon i ”ren” bakgrundsluft från Atlanten har stigit de senaste 15-20 åren (se t ex Carslaw (2005), Simmonds et al. (2004) och Lelieveld et al. (2004)). Olika studier ger något olika storlek på ozonökningstakten; studier baserade på mätdata från Irlands västkust indikerar trender på ca 0,25 ppb/år för bakgrundsluft för åren 1990-2001 (Carslaw, 2005; Simmonds et al., 2004, ger liknande värden).
Det är dock fortfarande inte klarlagt vad tendensen till ökande bakgrundshalter av O3 beror på och inte
heller i vilken utsträckning dygnets högsta 8h-medelhalt stiger. Ökningen kan delvis bero på meteoro- logisk variabilitet och trender i klimatet, vilket visats av Andersson et al. (2007). Andra möjliga orsa- ker till trenden är ökade utsläpp av ozongenererande ämnen över Norra Halvklotet (speciellt i Asien) och ökade utsläpp från sjöfart på Atlanten.
Så länge orsaken till den ökande trenden av ozonhalter i bakgrundsluften inte är helt klarlagd är det svårt att veta om den kommer att fortsätta under de kommande 15 åren men det förefaller inte helt orimligt att så blir fallet. För att undersöka den potentiella inverkan av fortsatt ökande bakgrundshalter av ozon gjordes modellberäkningar med ett emissionsscenario för 2020 (D23LOW) och ökade rand- värdeshalter med 4ppb (motsvarande 16 års ökning med 0,25 ppb per år, vilket är ungefär den trend för bakgrundsluft som mätdata från Mace Head indikerar enligt Carslaw, 2005). Ozonkoncentrationen höjdes med 4ppb på samtliga modellområdets ränder (väst-, nord-, öst-, syd- och topp-randen). Konsekvenserna av en höjd bakgrundshalt med 4ppb skulle vara stora när det gäller möjligheten att nå ett 100 ȝg/m3-mål vilket framgår av resultaten i Tabellerna 3.6.1-2 samt Figurerna 3.6.1-2.
Tabell 3.6.1. Beräknat maximalt antal dagar med överskridanden av gränsvärdet 100 ȝg/m3 i Sverige
med nuläges-emissioner (och -bakgrundshalter) och för 2020-scenariot D23LOW både med oföränd- rade och ökade bakgrundshalter av ozon.
Nuläge Emissionsscenario 2020 : D23LOW Meteo-
rologi
2004/2005 Oförändrade bakgrundshalter Ozonhalten i bakgrundsluft ökad med 4ppb 1999 53 22 42 2000 54 30 48 2001 45 19 35 2003 92 57 79 Medela 59.5 30.25 47
aMedel betecknar 4-årsmedel. Eftersom maximala antalet överskridandedagar inte hamnar på samma plats varje år så är
100 ȝg/m3 i Sverige med nuläges-emissioner (och -bakgrundshalter) och för 2020-scenariot D23LOW både med oförändrade och ökade bakgrundshalter av ozon. Modellhalterna är korrigerade med anta- gandet att den relativa avvikelsen för modellresultaten är lika stor oberoende av emissionsscenario och bakgrundshalter (korrektionsfaktorerna baserade på modellsimuleringar för de fyra åren 1999, 2000, 2001 och 2003 och uppmätta halter vid svenska och norska EMEP-stationer)
Nuläge Emissionsscenario 2020 : D23LOW Meteo-
rologi
2004/2005 Oförändrade bakgrundshalter Ozonhalten i bakgrundsluft ökad med 4ppb(v) 1999 50 45 70 2000 41 27 38 2001 48 37 60 2003 91 65 81 Medela 53.75 36 54.75
aMedel betecknar 4-årsmedel. Eftersom maximala antalet dagar med överskridanden inte hamnar på samma plats varje år så
är Medel något lägre än genomsnittet av värdena för de enskilda åren.
Som framgår av Figur 3.6.1 så skulle en generell höjning av bakgrundshalten av ozon med 4 ppb år 2020 kunna leda till en ökning av antalet dagar med halter över 100 ȝg/m3 på mellan 10 och 25 i Sve-
rige, jämfört med en situation där bakgrundshalterna ligger kvar på dagens nivåer. Den norra delen av landet påverkas mest av bakgrundshalten, med över 20 extra dagar i stora delar av norra Norrland. Med ökade bakgrundshalter beräknas det totala antalet dagar med överskridanden ligga över 30 i stora delar av Götaland och Västra Norrland och för vissa områden beräknas mer än 40 dagar med över- skridanden som genomsnitt för fyra meteorologiska år (se Figur 3.6.2). Om man gör samma känslig- hetsberäkningar som redovisats i kapitel 3.3 för fallet med ökade bakgrundshalter blir bilden ännu mer pessimistisk (Tabell 3.6.2). Dessa beräkningar antyder att en höjning av bakgrundshalten skulle kunna leda till att det maximala antalet dagar med överskridanden i Sverige inte sjunker alls till 2020 jämfört med dagens situation.
Att anta att bakgrundskoncentrationen av ozon höjs generellt med 4ppb är ett relativt drastiskt (och förenklat) modellexperiment. Ingen hänsyn har här tagits till eventuella säsongsvariationer i trenden utan samma ökning har använts för alla månader.
En stor del av de observerade trenderna härrör från mätplatser som influeras av Atlantluft och det är inte klarlagt om liknande trender är rimliga över Ryssland och övriga Östeuropa; resultat från Anders- son et al. (2007) indikerar att delar av Östeuropa kan ha haft en nedåtgående klimatrend för ozonkon- centrationerna under perioden 1958-2001.
Det bör också påpekas att fartygsmätningar från Atlanten, enligt Lelieveld et al. (2004), indikerar en betydligt lägre (t.o.m. insignifikant) trend för ozonhalter över norra Atlanten (+0,05 ± 0,11 ppb/år för Latitud 40°N - 60°N) men större ökningar för sydligare delar av Atlanten (+0,51 ± 0,11 ppb/år, för Lat 20°N - 40°N).
Figur 3.6.1 Beräknad ökning av antalet dagar med överskridanden av 100 ȝg/m3, som högsta 8h-
medelhalt för ozon, på grund av en höjning av bakgrundshalten med 4 ppb (ca 8 ȝg/m3). Beräkningar-
na gjorda för emissionsscenariet D23LOW (2020) emissionsdata; genomsnitt för de fyra meteorolo- giska åren 1999, 2000, 2001 och 2003. Enhet: dagar.
Figur 3.6.2 Beräknat antal dagar med överskridanden av 100 ȝg/m3, som högsta 8h-medelhalt för ozon, med D23 LOW ambition-scenariot för 2020 och höjda randvärdeshalter av ozon med 4ppb (ca 8 ȝg/m3); genomsnitt för de fyra meteorologiska åren 1999, 2000, 2001 och 2003. Enhet: dagar.
Ozonhalterna i atmosfären påverkas av i hög grad av klimatfaktorer, som temperatur och molnighet. Inverkan av historiska (1958-2001) klimatvariationer på, bland annat, ozonhalter i Europa har stude- rats av Andersson et al. (2007). För Sveriges del beräknades ingen signifikant trend i ozonhalter på
grund av klimatförändringar under perioden 1958-2001.
I en SMHI-studie har Engardt och Foltescu (2007) utrett hur luftföroreningssituationen i Europa kan komma att påverkas av framtida klimatförändringar. Resultat från studien indikerar att ozonhalterna i
Sverige påverkas relativt lite av simulerade klimatförändringar fram till perioden 2021-2050, jämfört
med referensperioden 1961-1990. En illustration av detta finns i Figur 3.7.1 där den genomsnittliga förändringen av dygnets högsta 8-timmarshalter av ozon visas för ett givet klimatscenario. För Sveri- ges del är den beräknade förändringen nära noll. För södra Europa väntas det framtida varmare och torrare klimatet leda till kraftigt höjda ozonhalter. För utförligare resultat hänvisas till Engardt och Foltescu (2007).
Figur 3.7.1 Beräknade förändringar av marknära ozon (medel av dygnets högsta 8h-halt) från ”histo-
riskt” (1961-1990) klimat till ett möjligt framtida (2021-2050) klimat. Bilden visar medelvärdet av den senare perioden minus medelvärdet under den tidigare perioden. Observera att emissioner av ozonge- nererande ämnen och bakgrundshalter utanför Europa har hållits konstanta i detta fall; endast väderda- ta varierades för att simulera framtida och historiskt klimat. Enhet: ppb. (Engardt och Foltescu, 2007)
och det behövs mer forskning kring den samlade effekten av förändrade emissioner och förändrat klimat för den framtida ozonhalten i Sverige.
En kritisk faktor i beräkningarna är prognostiseringen av regional nederbörd i Europa. Södra Skandi- navien ligger i gränsområdet mellan ökad och minskad nederbörd, i norra Europa respektive Central- europa. Starka nord-syd gradienter beräknas för koncentrationen av de föroreningar vars förekomst till stor del styrs av nederbörd och molnighet. Detta innebär att södra Skandinavien är speciellt känsligt för förändringar i de regionala klimatmodellernas resultat. Om gränsen för torka skulle flyttas något norrut kan åtminstone södra Sverige erfara betydligt högre halter av marknära ozon (och andra luftför- oreningar). Simuleringarna av atmosfärskemi bör upprepas med indata från flera olika globala klimat- scenarier och/eller klimatmodeller på global- och regionalskala för att göra en analys som beaktar osäkerheten hos nederbördsförekomsten i gradientområdet.
4 Slutsatser
4.1 Nytt delmål för marknära ozon - 100 ȝg/m
3Det förefaller omöjligt att helt undvika överskridanden av det föreslagna gränsvär- det 100 ȝg/m3 med realistiska utsläppsalternativ till år 2020. Som ett alternativ
skulle antingen ett högre delmål kunna väljas eller så kan ett större antal dagar med överskridanden av gränsvärdet accepteras.
Då ozonhalterna varierar kraftigt från år till år rekommenderas inte att ett nytt mil- jömål sätts för enstaka år. Det nya målet bör i stället sättas som ett glidande medel- värde för flera år, förslagsvis femårsmedel eller möjligen, för att vara i linje med EU:s ozondirektiv, treårsmedel.
Om ökningen av den storskaliga ozonhalten (bakgrundsluft) upphör så kan ett del- mål på 104 ȝg/m3 (med maximalt 25 dagar med överskridanden, som medel över flera år) möjligen nås till 2020. För 2015 bedöms 107 ȝg/m3 kunna nås med samma
antal överskridanden. Om man i stället accepterar 35 dagar med överskridanden (fortfarande som medelvärde över flera år) så bedöms målet 100 ȝg/m3 kunna nås
till 2020 med det mest realistiska utsläppsscenariot. För 2015 bedöms nivån 102 ȝg/m3 kunna vara uppnådd (om man antar en linjär utveckling mellan dagens ut- släppsnivåer och de som bedöms rimliga för 2020). För att nå det föreslagna nya miljömålet redan till år 2015 krävs att utsläppsminskningarna i Europa går snabba- re än vad som förutses i EU:s Clean Air For Europe (CAFE) projekt.
Bedömningen blir mer positiv om åtgärder för att minska den internationella sjöfar- tens utsläpp av NOx kan införas innan 2015. Sjöfartens NOx-utsläpp påverkar i stor utsträckning de svenska ozonhalterna i de mest utsatta delarna av landet. Om sjöfartens NOx-utsläpp kunde minskas i samma grad som landbaserade källors så skulle 100 ȝg/m3-gränsvärdet troligen kunna nås med ca 30 dagars överskridanden
per år, som genomsnitt över fyra år.
Jämförelser av effektiviteten av NOx- respektive VOC-utsläppsminskningar i Eu- ropa, för 2020 års utsläppsnivåer, visar att effekten på antalet dagar med över- skridanden av 100 ȝg/m3-nivån i Sverige blir betydligt större av NOx-reduktioner
än den av VOC-minskningar. Det är alltså betydligt viktigare att NOx-utsläppen kan minskas än att VOC-utsläppen går ner.
Det finns mycket som talar för att den storskaliga ozonhalten i bakgrundsluft kommer att stiga under det kommande årtiondet och detta riskerar att omintetgöra möjligheten att nå ett nytt miljömål på 100 ȝg/m3. Det är därför av stor betydelse
att verka för att hejda trenden med ökande halter av ozon i bakgrundsluften. Efter- som orsaken till den observerade ökande trenden inte är helt klarlagd så behöver ytterligare forskning bedrivas på området. Arbete för att minska utsläpp av NOx
(och VOC) även från områden utanför EU bör ges hög prioritet om ett nytt miljö- mål för ozon ska kunna nås.