DEEL 2 - TECHNISCHE BESCHRIJVING AERIUS CALCULATOR

3 - Modellering in AERIUS Calculator

AERIUS maakt gebruik van vastgestelde modellen om stikstofdepositie te berekenen. AERIUS rekent daarbij altijd in overeenstemming met de gepubliceerde rekenwijze van de betreffende modellen. Dit hoofdstuk begint met een toelichting op de rol van modelleren in relatie met meten en op de relevante processen die een plek hebben in de modellering. Vervolgens wordt kort ingegaan op de rekenmodellen die AERIUS gebruikt en wat relevante parameters zijn bij deze modellen. Daarna komen de specifieke (implementatie)keuzes binnen AERIUS aan bod. De hoofdstukken hierna gaan dieper in op de afzonderlijke rekenmodellen.

3.1. Modelleren in relatie met meten

AERIUS Calculator bepaalt de depositie ten gevolge van activiteiten op basis van een modelberekening. Concentraties en depositie kan je echter ook meten, mits de concentraties hoog genoeg zijn. Meten en modelleren hebben beide hun eigen voor- en nadelen en toepassingen: het is geen keuze tussen modelleren of meten, maar altijd een keuze voor een bepaalde combinatie van modelleren én meten. Het optimale resultaat wordt bereikt door beide technieken in te zetten.

• Het meten van concentraties en depositie is noodzakelijk als je wilt weten wat op een bepaald moment en bepaalde plek daadwerkelijk de situatie was. Reeksen van metingen worden gebruikt om ontwikkelingen (trends) in de concentraties van stoffen goed in beeld te hebben (terugkijken);

• Metingen worden ook gebruikt om de modelberekeningen te valideren en waar mogelijk te ijken. Meetresultaten spelen dus ook een rol bij het modelleren. Er zijn verschillende soorten meetmethoden;

• Modelleren is noodzakelijk als je inzicht wil hebben in effecten van toekomstige activiteiten, als je prognoses wilt geven voor de toekomst, als je een dekkend ruimtelijk beeld wilt krijgen of als je wilt 'spelen' met scenario's. De kwaliteit van berekeningen hangt af van de kwaliteit en mogelijkheden van het model en van de kwaliteit van de invoergegevens;

• Modelleren is ook nodig om individuele activiteiten in beeld te krijgen. Metingen zijn daar vaak niet gevoelig genoeg voor en meten bovendien altijd de totale situatie op een bepaald moment.

Specifiek voor de modelberekeningen met AERIUS, geldt dat metingen op twee manieren een rol spelen:

1. Het rekenmodel OPS als zodanig, waar AERIUS mee rekent, wordt jaarlijks gevalideerd aan de hand van metingen^[1]. De validatie gebeurt door berekeningen met OPS te vergelijken met metingen afkomstig van het Landelijk Meetnetwerk Luchtkwaliteit^[2] (LML), het Meetnetwerk Ammoniak^[3] (MAN) en andere metingen^[4]. De metingen zijn een combinatie van uurgemiddelde luchtconcentraties en weekgemiddelde concentraties. In het LML wordt de concentratie en de natte depositie van stikstofoxiden en ammoniak gemeten. De weekgemiddelde concentraties van ammoniak en stikstofdioxide worden door het MAN gemeten met diffusiebuizen (Gradko meetbuisjes - zie Figuur 5) in natuurgebieden verspreid door Nederland. Deze metingen worden samen met het LML gebruikt om maandgemiddelde ammoniakconcentraties te verkrijgen^[5];

2. Bij het bepalen van de totale depositie in Nederland (doorrekening van alle emissiebronnen ten behoeve van monitoring), wordt de berekende depositie gekalibreerd om de uiteindelijke kaart zo goed mogelijk bij gemeten waarden aan te laten sluiten. Het gaat om de achtergronddepositie zoals die is opgenomen in AERIUS Calculator, die is berekend met OPS en die in meer detail is in te zien via AERIUS Monitor. Het gaat hier dus niet om een kalibratie op individuele projectberekeningen. De achtergronddepositie is relevant bij rekenen met AERIUS, omdat ermee bepaald wordt of, en zo ja, in welke mate er sprake is van een overbelaste situatie voor stikstof op een bepaalde plek. Dit is van belang bij de beoordeling van het rekenresultaat.

Figuur 5: Een Gradko-meetbuisje

Voor de kalibratie van de totale depositieresultaten (punt 2) wordt gebruik gemaakt van de metingen van het MAN en het LML over de periode van de vijf afgelopen jaren zoals in punt 1 beschreven. Met deze kalibratie wordt gecorrigeerd voor het gemiddelde verschil tussen berekende en gemeten concentraties over deze vijf jaren. Per component van de depositie is gekozen voor de methode die het beste aansluit bij het aantal beschikbare metingen per component. Een ruimtelijke correctiekaart wordt toegepast op de droge depositie van ammoniak, op basis van concentratiemetingen van het MAN. De natte depositie van zowel ammoniak als van stikstofoxiden is gekalibreerd op basis van een constante correctiefactor op basis van metingen van het LML. De droge depositie van stikstofoxiden wordt niet gekalibreerd naar metingen. Bovenstaande kalibraties zijn hetzelfde als de kalibraties in de Grootschalige Depositiekaart Nederland (GDN) prognosekaarten (jaarlijkse ronde GCN-GDN). Achtergrondinformatie over de gebruikte kalibratiemethoden staat beschreven in de GCN-GDN rapportage^[6].

3.2 Modellering in een notendop: relevante processen

Bij modelleren wordt getracht met een meer of minder complexe beschrijving (lees: wiskundige vergelijkingen) de werkelijkheid zo goed mogelijk te benaderen. Om luchtkwaliteit- en depositieberekeningen te kunnen uitvoeren, moeten de relevante processen die hierbij een rol spelen beschreven worden. Figuur 6 illustreert deze processen:

• Emissies (wat er vrijkomt aan stoffen bij de emissiebron/activiteit);

• Verspreiding (hoe emissies zich verspreiden en leiden tot bepaalde concentratie in de lucht);

• Chemische omzetting (processen in atmosfeer die concentratie beïnvloeden);

• Depositie (het weer neerdalen van de stoffen op de grond via droge en natte depositie);

• 'Natuurlijke' emissie (het weer in de vorm van emissie vrijkomen van een deel van de neergeslagen depositie op de grond).

Figuur 6: Schematisch overzicht van de belangrijkste processen die een rol spelen in de luchtkwaliteit

Figuur 6 geeft links algemeen en rechts in detail geïllustreerd aan de hand van ammoniak de relevante processen weer. In het rechterdeel van het figuur zijn de fysische grootheden zoals concentratie en depositieflux vermeld in de blauwe blokken en geven de grijze pijlen de processen weer. De dikte van de pijlen is een (ruwe) maat voor het belang van het proces in de ammoniakketen; voor andere componenten kunnen de verhoudingen anders liggen.

3.2.1 Emissie

Tijdens het proces van emissie stoot een bron een bepaalde stof in de atmosfeer uit. De omvang van emissie is natuurlijk van invloed op de omvang van de concentratie- en depositiebijdrage. Echter, de bronkenmerken zijn van groot belang hóe de emissie wordt uitgestoten. Voor de modellering worden verschillende eigenschappen meegenomen in de berekening, zoals de warmte-inhoud, de uitstootrichting en -snelheid en de hoogte waarop de emissie wordt uitgestoten. Zo zal een 'rustige' emissie (bijvoorbeeld een koe in de wei) minder hoog de atmosfeer in worden geforceerd, vergeleken met een schoorsteen waaruit een zeer warme pluim omhoog wordt uitgestoten.

3.2.2 Verspreiding

Na de emissie zal de stof zich verspreiden. Processen in de atmosfeer spelen een belangrijke rol bij het verspreidingsproces. Vanaf het aardoppervlak tot op een gemiddelde hoogte van ongeveer tien kilometer, spreekt men over de troposfeer. Verontreinigende stoffen van economische activiteiten blijven over het algemeen in de onderste paar honderd meter van de troposfeer hangen, wat de grenslaag wordt genoemd^[7]. Bij de verspreiding van luchtverontreinigende stoffen in de grenslaag, spelen de volgende processen een rol:

• Transport door de wind;

• Verdunning door turbulente wervelingen;

• Chemische omzetting;

• Depositie op vegetatie.

De eerste twee processen zijn afhankelijk van de meteorologische omstandigheden. Belangrijke meteorologische factoren zijn: de windrichting, de windsnelheid, de atmosferische turbulentie en de atmosferische menghoogte. Hogere windsnelheden en wervelingen dragen bij aan een snellere vermenging met hogere luchtlagen.

3.2.3 Chemische omzetting

De chemische omzetting wordt bepaald door de concentraties van de andere stoffen in de troposfeer waarmee de reactie plaatsvindt. Omzetting van gas naar stikstofhoudend fijnstof is daar een voorbeeld van. Met de omzettingen wordt rekening gehouden, omdat deze van invloed zijn op de concentratie in de lucht en de depositiesnelheid.

3.2.4 Depositie

Verontreinigingen worden uit de atmosfeer verwijderd door depositieprocessen. De depositie op de vegetatie hangt af van het grondgebruik: op 'ruw' terrein (gekwantificeerd aan de hand van de ruwheidslengte; denk aan bossen) vindt meer depositie plaats dan op een open veld, met een lage ruwheidslengte. Hoe meer er onderweg deponeert, hoe lager de concentratie in de atmosfeer. Over het algemeen deponeert ammoniak dichter bij de bron dan NOₓ. Daarnaast hangt de depositie van ammoniak ook af van de concentratie van ammoniak die al aanwezig is (de achtergrondconcentratie).

3.3 Rekenmodellen AERIUS: OPS en SRM-2

Bij de modellering van de effecten van activiteiten op de stikstofdepositie in een natuurgebied moeten deze processen een plaats krijgen. AERIUS Calculator gebruikt daarbij de volgende twee modellen:

• OPS (Operationeel Prioritaire Stoffenmodel);

• SRM-2 (standaardrekenmethode 2).

OPS is de facto het rekenhart van AERIUS. Het is een Gaussisch pluimmodel, gecombineerd met een trajectoriemodel dat over zowel korte als lange afstand de atmosferische verspreiding en depositie van stoffen kan modelleren. Met OPS wordt de depositie van alle bronnen berekend, met uitzondering van rijdend verkeer tot een afstand van 5 km van de weg.

SRM-2 is een standaardrekenmethode om de concentraties van rijdend verkeer emissies op leefniveau te berekenen, tot een afstand van 5 km van de weg. In AERIUS wordt SRM-2 gebruikt voor het berekenen van de concentraties ten gevolge van rijdend verkeer tot deze afstand van 5 km; de berekende concentraties worden vervolgens omgezet naar depositiebijdragen door rekening te houden met brondepletie en de effectieve depositiesnelheid. Zowel de brondepletie als effectieve depositiesnelheid worden berekend met OPS. Dit wordt verder toegelicht in hoofdstuk 5. Op grotere afstand van de weg (vanaf 5 km) maakt AERIUS gebruik van OPS om zowel de concentratie- als de depositiebijdrage door rijdend verkeer te berekenen. OPS rekent daarbij tot een maximale rekenafstand van 25 km van de bron (zie hoofdstuk 4).

3.4 Rekenen per sector

Omdat iedere (economische) sector andere bronkarakteristieken heeft die van invloed zijn op emissie en verspreiding, wordt daar in AERIUS en de onderliggende modellen rekening mee gehouden. AERIUS Calculator biedt de gebruiker een gestandaardiseerde manier om brongegevens in te voeren en gebruikt de data vervolgens om de emissie en depositie te berekenen. Per sector wordt de bijdrage berekend en de resultaten worden opgeteld om te komen tot een totale bijdrage van de doorgerekende situatie.

Onderstaand is een korte toelichting gegeven per sector, waarbij de sectoren zijn geclusterd naar sectorgroep. Verderop in dit handboek wordt dieper ingegaan op zowel de wijze van modelleren met OPS en SRM-2 (hoofdstuk 4 en 5) als de rol van de gebruiker bij het modelleren (paragraaf 6.1).

3.4.1 Verkeer

Figuur 7: Verkeersbron

Voor berekeningen voor verkeer maakt AERIUS onderscheid tussen emissies van rijdend verkeer en koude start. Een weg moet in AERIUS als een lijnbron worden ingevoerd. De gebruiker geeft de verkeersgegevens (intensiteiten, samenstelling, snelheid en mate van congestie) en kenmerken per wegvak op. Op basis van deze invoer en emissiefactoren uit de database berekent AERIUS de emissie per meter wegvak voor het gekozen rekenjaar, voor stikstofoxiden (NOₓ en NO₂) en ammoniak (NH₃). AERIUS verdeelt de lijnbron vervolgens in gelijke stukken en bepaalt de emissie per stuk weg. De gebruiker kan er ook voor kiezen om eigen emissiefactoren op te geven, in plaats van vaste emissiefactoren uit de database.

Ieder stuk weg wordt als een puntbron doorgerekend met zowel SRM-2 (tot 5 km) als met OPS (vanaf 5 km). Bij de verspreidingsberekening gaat AERIUS uit van bronkenmerken die deels door de gebruiker zijn ingevoerd en deels overeenkomen met de bronkenmerken die RIVM hanteert bij het opstellen van de GCN/GDN kaarten.

Voor koude starts is er onderscheid tussen koude start in parkeergarages en overige koude start bronnen. Koude start bronnen worden standaard gedefinieerd als vlakbronnen, maar kunnen ook als punt- of lijnbron worden aangemaakt. Voor parkeergarages kan de gebruiker zelf bronkenmerken definiëren, voor overige koude start bronnen worden deze bepaald op basis van het geselecteerde voertuigtype. Voertuigtypen kunnen worden geselecteerd door invoer te definiëren van het aantal koude starts per voertuigtype, per euroklasse of op basis van eigen specificatie. Koude start bronnen worden doorgerekend met OPS. SRM2 is niet geschikt om koude start bronnen door te rekenen, aangezien SRM2 alleen kan rekenen met lijnbronnen en rijdend verkeer. SRM2 is qua modelkarakteristieken en parameters niet geschikt om koude start bronnen door te rekenen.

3.4.2 Scheepvaart

Voor berekeningen voor scheepvaart maakt AERIUS onderscheid tussen emissies van stilliggende schepen (aanlegplaats binnenvaart of zeevaart) en emissies van varende schepen (binnenvaart, zeevaart binnengaats of zeeroute). De varende schepen moeten als lijnbron worden gemodelleerd, net als rijdend verkeer.

Figuur 8: Aanlegplaats en vaarroute

Bij een aanlegplaats geeft de gebruiker aan hoeveel schepen er aanleggen, van welke scheepstype, hoe lang ze aanleggen en welk deel van de tijd ze walstroom gebruiken. Bij een aanlegplaats voor binnenvaart is de mate van belading ook relevant. AERIUS berekent de emissie NOₓ en bepaalt de kenmerken voor de verspreiding op basis van de ingevoerde gegevens en emissiefactoren uit de database en rekent de bron door met OPS.

Bij vaarroutes geeft de gebruiker op hoeveel schepen er varen van welk scheepstype. Bij binnenvaart moet ook het vaarwater gekozen worden en kan het aantal schepen per scheepstype en de beladingstoestand per vaarrichting worden aangegeven. Specifiek voor binnengaatse zeevaart kan een gebruiker het begin- en/of eindpunt van de vaarlijn koppelen aan een aanlegplaats voor zeevaart. Koppeling van de vaarroute aan een aanlegplaats zorgt ervoor dat bij de emissiebepaling rekening wordt gehouden met een ophoogfactor voor het manoeuvreren in de buurt van de aanlegplaats (zie ook paragrafen 7.2.13 en 7.2.14).

AERIUS berekent op basis van de ingevoerde gegevens en emissiefactoren uit de database de emissie NOₓ en rekent de bron door met OPS, op basis van bronkenmerken die ook uit de database komen. De emissiefactoren en bronkenmerken in de database zijn afkomstig van TNO (zie Binnenvaart/Zeescheepvaart - emissiefactoren/bronkenmerken in Bijlage 1: Data in AERIUS). Daarnaast is het mogelijk om via Connect een eigen scheepstype met emissiefactoren en bronkenmerken door te rekenen via Sectorgroep Anders.

3.4.3 Mobiele werktuigen

Figuur 9: Mobiele werktuigbronnen

Mobiele werktuigen definieer je in AERIUS Calculator als een bepaald type werktuig, op basis van stage klasse, in combinatie met draaiuren, brandstofverbruik en gebruik van AdBlue (indien van toepassing). AERIUS berekent dan op basis van emissiefactoren, aangeleverd door TNO,^[8] in de database de emissie NOₓ en NH₃ en rekent de bron door met OPS. Bij het doorrekenen gebruikt Calculator vaste defaultwaarden voor de hoogte, spreiding, warmte-inhoud en etmaalvariatie. Deze waarden komen overeen met de gemiddelde waarden voor bronnen binnen deze sector die het RIVM hanteert bij het opstellen van de GCN/GDN kaarten en zijn niet aanpasbaar.

3.4.4 Landbouw

Binnen de sectorgroep landbouw is onderscheid in enerzijds dierhuisvestingssystemen, waarbij de emissie op basis van emissiefactoren wordt bepaald (uit de database of een door de gebruiker aangeleverde emissiefactor), en overige landbouwsectoren waarbij de emissie direct ingevuld wordt door de gebruiker. Het direct invullen van de emissie geldt voor de sectoren Mestopslag, Vuurhaarden en overig, Glastuinbouw en Landbouwgrond. Bij die laatste sector moet de gebruiker aanvullend de categorie kiezen waarbinnen de emissie plaatsvindt (bijvoorbeeld Beweiden).

Bij dierhuisvestingssystemen berekent AERIUS de NH₃-emissie op basis van ingevulde gegevens over dieraantallen, in combinatie met emissiefactoren die per door de gebruiker opgegeven huisvestingssysteem uit de in AERIUS ingebouwde database gehaald worden. Het is ook mogelijk om effecten van aanvullende technieken mee te nemen in de emissiebepaling of om eigen emissiefactoren aan te geven. Alle landbouwemissies worden doorgerekend met OPS.

3.4.5 Industrie, Wonen & Werken, Railverkeer en Luchtverkeer

Binnen de sectorgroepen Industrie, Wonen & Werken, Railverkeer en Luchtverkeer maakt AERIUS onderscheid tussen verschillende sectoren, zoals 'Chemische industrie' of 'Kantoren'. Voor alle sectoren bij deze sectorgroepen geeft de gebruiker zelf de bronkenmerken en emissie op, maar de defaultwaarden voor bronkenmerken kunnen wel variëren tussen de sectoren.

Binnen de sectorgroep Railverkeer bijvoorbeeld is het mogelijk om emplacementen (vlakbronnen) en spoorwegen (lijnbronnen) in te voeren. De emissies van deze bronnen moeten door de gebruiker zelf bepaald worden, maar in AERIUS Calculator zijn bronkenmerken als hoogte, spreiding, warmte-inhoud en temporele variatie opgenomen voor treinen (zie paragraaf 7.2.5). De bronnen worden doorgerekend met OPS.

3.4.6 Energie en Anders

De sectorgroepen Energie en Anders hebben geen nader onderscheid in sectoren. Bij beide sectorgroepen geeft de gebruiker zelf de bronkenmerken en emissie op. De bronnen worden doorgerekend met OPS.

3.5 Schaalniveau en keuze voor hexagonen

AERIUS berekent de depositie op vaste rekenpunten, waarbij het rekenresultaat wordt toegeschreven aan een oppervlakte van één hectare rondom dat rekenpunt (10.000 m² of 0,01 km²). De keuze voor een uitvoerresolutie van 1 ha in AERIUS is destijds bewust gemaakt. Tijdens het kiezen daarvan werd overwogen dat het schaalniveau van de Grootschalige achtergrond Concentratie en - Depositiekaarten (GCN/GDN) Nederland - een vierkant grid met vakken van 1 km² (1000 bij 1000 meter) - te grof was voor het kunnen beoordelen van effecten op habitatgebieden. Vanuit ecologisch perspectief zou een rekenresolutie van 100 m² (10 bij 10 meter) gewenst zijn om habitatgebieden zo gedetailleerd mogelijk door te kunnen rekenen; dit werd echter als te fijn gezien om te kunnen waarmaken met de onderliggende rekenmodellen^[9].

De hectares worden in AERIUS gevisualiseerd in de vorm van een hexagoon, waarbij een hexagoon van 1 ha zijdes heeft met een lengte van ongeveer 62,04 meter en een lange diameter van ongeveer 124,08 meter. Er is een aantal redenen waarom gekozen is voor hexagonen:

• Het hexagonale grid heeft als voordeel ten opzichte van een vierkant grid, dat alle afstanden binnen het grid equidistant zijn. Dat betekent dat ieder midden van een gridcel altijd even ver verwijderd is van het midden van een andere gridcel. Hierdoor is de verspreiding van een stof beter in beeld te brengen. Figuur 10 illustreert de doorwerking van de emissies uit een puntbron bij een vierkant en bij een hexagonaal grid;

• Een hexagoon is de geometrische vorm die het dichtst een cirkel benadert en toch nog een sluitend grid kan vormen. Daardoor is er een betere verhouding tussen rand en oppervlak en dus een betere overgang tussen verschillende gridcellen;

• Het gebruik van een hexagonaal grid sluit beter aan bij de natuurlijke geometrieën en ontwikkelingen daarin die binnen het natuurdossier belangrijk zijn, zoals vegetatie en dierenpopulaties.

Figuur 10: Het verschil tussen een rechthoekig-grid en een hexagonaal-grid

Een hexagonaal grid biedt voor visualisatie op kaart nog een praktische handigheid. AERIUS visualiseert rekenresultaten op verschillende zoomlevels. Als je uitzoomt, zie je nog steeds hexagonen, maar deze hebben bij bepaalde zoomniveaus een groter oppervlak dan 1 ha (Figuur 11).

Het rekenresultaat dat je ziet bij een hexagoon, is altijd het resultaat dat hoort bij het rekenpunt in het midden van de hexagoon. Met een hexagonaal grid blijft het centrumpunt van de hexagoon gelijk bij het uitzoomen, en is het midden van de grotere hexagoon dus gelijk aan het midden van de kleinste hexagoon van 1 ha. Bij het uitzoomen blijft het rekenresultaat dus gelijk, zolang het middelpunt van de hexagoon gelijk blijft.

Figuur 11: Weergave van verschillende zoomniveaus ten opzichte van elkaar

3.6 Rekenen dicht bij de bron: 'bron in receptor methode'

Zoals toegelicht hierboven berekent AERIUS de deposities op een vast Hexagonengrid, per hexagoon met een oppervlakte van 1 hectare. Ieder vast rekenpunt (receptor) ligt in het midden van de hexagoon. De berekende depositie op de receptor wordt toegekend aan de gehele hexagoon van 1 hectare.

Als de afstand tussen de emissiebron en de receptor (midden hexagoon) relatief kort is, kan de modelberekening een waarde opleveren die niet representatief is voor de depositiebijdrage op dit rekenpunt en hexagoon. Om dit te voorkomen werkt AERIUS voor berekeningen op het OwN2000-grid met de methode van subreceptoren:

• Wanneer binnen de rekentaak die doorgerekend gaat worden op het OwN2000-rekengrid, de dichtstbijzijnde emissiebron met emissie >0 binnen 150 meter van de receptor ligt, wordt de betreffende receptor voor die rekentaak vervangen door 384 subreceptoren;

• Wanneer binnen de rekentaak die doorgerekend gaat worden op het OwN2000-rekengrid, de dichtstbijzijnde emissiebron met emissie >0 binnen 300 meter van de receptor ligt, wordt de betreffende receptor voor die rekentaak vervangen door 96 subreceptoren;

• Alle bronnen in de rekentaak worden doorgerekend op de subreceptoren in plaats van op de centrale receptor;

• Subreceptoren worden zo neergelegd, dat aan iedere subreceptor een even groot oppervlak van de hexagoon wordt toegekend (zie Figuur 12).

Figuur 12: Visualisatie van gelijke vlakverdeling

Het resultaat voor de receptor/ hexagoon zoals dat wordt teruggeven door AERIUS, is het rekenkundig gemiddelde van het resultaat op alle subreceptoren, met de volgende bijzonderheden:

• Subreceptoren die binnen 20 meter van een emissiebron liggen, worden in zijn geheel buiten beschouwing gelaten. Voor die ene bron dichtbij kan dan namelijk geen representatieve waarde worden berekend, omdat hij te dichtbij ligt. En dan heeft het ook geen zin de andere bronnen wel door te rekenen: een bijdrage zonder de bron die het dichtste bij ligt is waarschijnlijk niet representatief. 'Geen rekenresultaat' geeft dan duidelijker aan dat het model niet toereikend is om een bijdrage te bepalen;

• Subreceptoren waarvan het toegekende oppervlak geen enkele overlap heeft met relevante habitattypen, worden ook buiten beschouwing gelaten. Zo worden bijvoorbeeld bij grenshexagonen, geen subreceptoren meegenomen waarvan het oppervlak volledig buiten het natuurgebied ligt. Hetzelfde geldt voor hexagonen met een hersteldoel, onder deze hexagonen is geen specifieke habitattype locatie gelegen.

Figuur 13 illustreert de uitwerking van deze werkwijze:

• De felrode subreceptoren liggen binnen 20 meter van de bron en worden genegeerd;

• De grijze subreceptoren hebben geen overlap met het Natura 2000-gebied en worden genegeerd;

• De lichtblauwe subreceptoren hebben geen overlap met relevante habitattypen in het Natura 2000-gebied en worden genegeerd;

• De zwarte subreceptoren worden gebruikt om het gemiddelde voor de hexagoon te bepalen.

Figuur 13: Visualisatie van de subreceptoren die voldoen aan de voorwaarden voor bepaling van het gemiddelde

NB1: Subreceptoren worden gelijk toegepast voor alle emissiebronnen en situaties binnen één rekentaak. Dat betekent dat als er één situatie in de rekentaak zit waarvoor geldt dat een emissiebron binnen 20 meter van een subreceptor ligt, de betreffende subreceptor niet meer meedoet voor alle emissiebronnen en situaties in die rekentaak. Op die manier weet je zeker dat je alle bronnen en situaties binnen een rekentaak altijd op exact dezelfde punten hebt doorgerekend. Dit is met name relevant bij een verschilberekening.

NB2: Het kan voorkomen, dat er op een bepaald hexagoon geen enkele subreceptor meer overblijft om door te rekenen, omdat alle subreceptoren OF geen overlap hebben met relevante natuur, OF een bron te dichtbij hebben liggen (binnen 20 meter). In dat geval komt er géén rekenresultaat terug voor de betreffende hexagoon. Het is overigens wel mogelijk om eigen rekenpunten neer te leggen in een dergelijk hexagoon en daar rekenresultaten voor terug te krijgen. Bij eigen rekenpunten wordt de methode van subreceptoren namelijk niet toegepast. In hoofdstuk 7 is meer informatie terug te vinden over het aanmaken van eigen rekenpunten, als aanvulling op het rekenen op het vaste Hexagonengrid. Toepassing van eigen rekenpunten is de verantwoordelijkheid van de gebruiker.

NB1: Subreceptoren worden gelijk toegepast voor alle emissiebronnen en situaties binnen één rekentaak. Dat betekent dat als er één situatie in de rekentaak zit waarvoor geldt dat een emissiebron binnen 20 meter van een subreceptor ligt, de betreffende subreceptor niet meer meedoet voor alle emissiebronnen en situaties in die rekentaak. Op die manier weet je zeker dat je alle bronnen en situaties binnen een rekentaak altijd op exact dezelfde punten hebt doorgerekend. Dit is met name relevant bij een verschilberekening.

Waarom deze vernieuwde werkwijze met subreceptoren?

In 2014 werd er een tijdelijke methode geïmplementeerd in AERIUS Calculator/Connect, waarbij in het geval van een te korte afstand tussen bron en receptorpunt (rekenpunt voor depositie) de bijdrage voor die bron werd bepaald door te middelen over meerdere subreceptoren. De reden hiervoor was dat er een minimale afstand tussen de bron en het receptorpunt moet zijn, om een bruikbaar rekenresultaat te krijgen. Dit geldt voor alle Gaussische verspreidingsmodellen.

In de tijdelijke oplossing werd de middeling als correctie achteraf berekend en als correctie op het rekenresultaat voor die ene bron doorgevoerd. Voor de hexagoon waarbinnen de afstand tussen bron en receptor te klein was, werden meerdere sub-receptoren geplaatst die wel voldeden aan de afgesproken minimale rekenafstand. De bijdrage van de betreffende emissiebron werd vervolgens vervangen door de gemiddelde bijdrage op de relevante sub-receptoren.

Het nadeel van de tijdelijke methode was dat het een correctie achteraf was, en maar voor één bron-receptor combinatie. Hierdoor vond de berekening van verschillende bronnen op hetzelfde hexagoon, op een andere manier plaats. De huidige methode is een systeemoplossing, waarbij binnen 1 rekentaak alle situaties en emissiebronnen op dezelfde manier berekend worden. Bovendien kan nu rekening worden gehouden met het feit dat subreceptoren die geen overlap hebben met relevante natuur binnen de hexagoon, ook niet relevant zijn voor een representatief rekenresultaat voor de natuur op de hexagoon. De totale depositiebijdrage is daarom consistenter en beter uitlegbaar dan met de tijdelijke methode. De implicatie is dat er nu geen rekenresultaten meer terugkomen, als er geen representatieve sub-receptoren op de hexagoon aanwezig zijn.

3.7 Betrouwbaarheid modellering in AERIUS

Elke meting, net als een berekening met een model, kent een bepaalde onzekerheid^[10]. De modellen die in AERIUS worden toegepast zijn uitgebreid gevalideerd aan de hand van wereldwijd beschikbare meet experimenten, waarmee de fysische werking van de modellen kan worden vastgesteld. Desondanks kennen de modellen altijd een onzekerheid. In 2011 heeft het RIVM een notitie^[11] opgesteld waarin de onzekerheden zijn beschreven voor depositie berekeningen met AERIUS op lokale schaal.

• De onzekerheid in de berekende absolute waarde van de lokale achtergronddepositie bedraagt 70%. Deze onzekerheid hangt samen met onzekerheden in de emissies, het landgebruik, de verspreidingsberekening en de depositie flux berekening. De onzekerheid in de berekende deposities op hectare niveau (10.000 m²) is niet a priori in te schatten, maar is van dezelfde ordegrootte;

• De onzekerheid in de absolute bijdrage wordt grotendeels bepaald door de onzekerheden in broneigenschappen en in mindere mate door de wijze van verspreiding- en depositieberekening. Daarom wordt in AERIUS veel aandacht besteed aan ruimtelijke verfijning en detailinformatie van emissiebronnen dichtbij natuurgebieden. Desondanks zal de onzekerheid nog steeds enkele tientallen procenten blijven;

• In veel berekeningen met AERIUS Calculator gaat het echter om het verschil tussen twee of meerdere situaties waarin veel van de onzekerheden hetzelfde zijn en dus wegvallen. Over de toe- of afname van een project kan dus wel degelijk een zekerdere uitspraak worden gedaan. De berekende verschillen ontstaan dan door voornamelijk de verandering in emissies en eventueel bronkarakteristieken;

• Bij het vergelijken van absolute uitkomsten van een depositie berekeningen met bijvoorbeeld met een kritische depositiewaarde (KDW) is het van belang bewust te zijn van de onzekerheden aan beide kanten van de waarden.

---

1. Validatie OPS: Validatie | RIVM ↩︎

2. Metingen van het LML worden samen met andere overheidsmeetnetten getoond op: https://www.luchtmeetnet.nl/ ↩︎

3. MAN: https://man.rivm.nl/ ↩︎

4. Zie voor meer informatie: Meten | RIVM ↩︎

5. Bron: https://www.rivm.nl/stikstof/registreren-meten-berekenen/meten ↩︎

6. Zie onderdeel 'Publicaties' op https://www.rivm.nl/gcn-gdn-kaarten.
   Versie 2023 is bijvoorbeeld te vinden onder https://www.rivm.nl/publicaties/grootschalige-concentratiekaarten-nederland-rapportage-2023 ↩︎

7. https://www.knmi.nl/kennis-en-datacentrum/uitleg/dampkring ↩︎

8. Ligterink et al., 2021. AUB een robuuste schatting van NOx en NH3 uitstoot van mobiele werktuigen. TNO_2021_R12305: TNO-2021-R12305.pdf, laatste versie is altijd opvraagbaar bij TNO. ↩︎

9. Relevante ruimtelijke schaal van droge depositiemodellering in het kader van de Programmatische Aanpak Stikstof | RIVM ↩︎

10. Onzekerheid wordt in spreektaal ook wel vaak 'fout' genoemd; 'onzekerheid' is echter correcter omdat fouten opgelost kunnen worden maar een bepaalde mate van onzekerheid onvermijdelijk is in metingen en modelberekeningen. ↩︎

11. RIVM. Guus Velders et al. Toelichting depositieberekeningen AERIUS. 23 september 2011. ↩︎