| 1. |
- Andersson, Camilla, 1979-
(author)
-
Air Pollution Dependency on Climate Variability and Source Region : Past, Current and Future Air Pollution Scenarios over Europe
- 2009
-
Doctoral thesis (other academic/artistic)abstract
- The main objectives of this thesis were to investigate the dependency of European air pollution on climate variability and emission source region. Calculations with a chemistry transport model (CTM) were conducted to investigate the influence of climate variability. The CTM was forced by both simulated past (a re-analysis spanning 1958-2001) and future (a climate simulation spanning 1961-2100) meteorology keeping anthropogenic emissions constant. To investigate the influence of emission source region emissions were varied in western, eastern and northern Europe in seven-year (1997-2003) simulations. The main conclusions in this thesis are § There is variability in air pollution due to climate variability on time scales from year to year to decades and long-term trends. Hence, what is measured now will not be valid in a decade, or even next year. § Interannual variability in air pollution due to climate variability is greater than interannual variability in anthropogenic emissions. § The extreme conditions in 2003, resulting in elevated surface O3 concentrations, could be an indication on what we can expect in the future. § The trend in surface O3 over the past due to climate change is similar to the projected trend due to future climate change: increasing in south-western and central Europe and decreasing in north-eastern Europe. § Changes in isoprene emissions and dry deposition dependency on soil moisture are of importance for changes in surface O3 in central and southern Europe. It is vital to include these processes, especially the latter in climate change effect studies of surface O3. § This work indicates that it is of greater importance for health benefits of the European population to reduce primary PM emissions than precursors of secondary inorganic aerosol under the assumption of higher relative risk for primary PM. This is especially the case in western Europe.
|
|
| 2. |
- Andersson, Camilla, 1979-, et al.
(author)
-
Inter-annual variations of ozone and nitrogen dioxide over Europe during 1958-2003 simulated with a regional CTM
- 2007
-
In: Water, Air and Soil Pollution. - Netherlands : Springer. - 0049-6979 .- 1573-2932 .- 1567-7230 .- 1573-2940. ; 7, s. 15-23
-
Journal article (peer-reviewed)abstract
- Abstract Inter-annual variability of surface ozone(O3) and nitrogen dioxide (NO2) over Europe hasbeen studied over the period 1958-2003 using athree-dimensional Chemistry-Transport Model coupledto meteorological data from the ERA40 data setproduced at the European Centre of Medium-rangeWeather Forecasts (ECMWF). Emissions and boundaryconditions were kept at present levels throughoutthe simulation period. It was found that the annualmean NO2 concentration varies between ±50% andthe summer mean O3 concentration varies between-10 and +20 percent (%) compared to the 46-yearaverage over the model domain. There is alsovariation in ozone and NO2 over longer time scales.The last 22 years display high concentrations ofozone in central and south-western Europe and lowconcentrations in north-eastern Europe. The first22 years display very high concentrations of NO2over the North Sea. There is indication of trends inozone and nitrogen dioxide but this has to beinvestigated further. Such information is one factorthat should be taken into account when consideringfuture control strategies.
|
|
| 3. |
- Andersson, Camilla, 1979-, et al.
(author)
-
Interannual variation and trends in air pollution over Europe due to climate variability during 1958–2001 simulated with a regional CTM coupled to the ERA40 reanalysis
- 2007
-
In: Tellus. Series B, Chemical and physical meteorology. - Stockholm : Tellus. - 0280-6509 .- 1600-0889. ; 59, s. 77-98
-
Journal article (peer-reviewed)abstract
- A three-dimensional Chemistry Transport Model was used to study the meteorologically induced interannual variability and trends in deposition of sulphur and nitrogen as well as concentrations of surface ozone (O3), nitrogen dioxide (NO2) and particulate matter (PM) and its constituents over Europe during 1958–2001. The model was coupled to the meteorological reanalysis ERA40, produced at the European Centre for Medium-range Weather Forecasts. Emissions and boundary conditions of chemical compounds and PM were kept constant at present levels. The average European interannual variation, due to meteorological variability, ranges from 3% for O3, 5%for NO2, 9% for PM, 6–9% for dry deposition, to about 20% for wet deposition of sulphur and nitrogen. For the period 1979–2001 the trend in ozone, due to climate variability is increasing in central and southwestern Europe and decreasing in northeastern Europe, the trend in NO2 is approximately opposite. The trend in PM is positive in eastern Europe. There are negative trends in wet deposition in southwestern and central Europe and positive trends in dry deposition overall. A bias in ERA40 precipitation could be partly responsible for the trends. The variation and trends need to be considered when interpreting measurements and designing measurement campaigns.
|
|
| 4. |
- Gidhagen, Lars, 1951-
(author)
-
Emissions, dynamics and dispersion of particles in polluted air
- 2004
-
Doctoral thesis (other academic/artistic)abstract
- The main objective of this thesis is to yield information on how atmospheric fine and ultrafine particles are dispersed in populated areas. Quantitative information on emissions, transport and removal is needed to assess the health risks of inhalable particles. Most effort is dedicated to describe, on the local and urban scales, the distribution of ultrafine particles (and thereby also total number concentrations) originating from traffic emissions. A minor part addresses the dispersion of toxic particles of industrial origin, dispersed over regional scales. The importance of aerosol dynamics for the distribution of ultrafine particles is assessed by coupling a three-dimensional dispersion model to a monodisperse aerosol model. Meteorological forcing, sometimes in a complex geometry, is simulated by a CFD model on the local scale and by a weather forecast model on the larger scales. The principal result of the study is that particle number concentrations can, at least for Swedish conditions, be simulated and quantitatively assessed in urban models in a similar way as particle mass or gaseous pollutants. The variability of the emissions and the removal effects of coagulation and dry deposition are investigated. Vehicle emissions of particle number vary with a factor of two depending on ambient temperature, with higher concentrations during cold conditions. Other important factors that determine particle emissions are fleet composition, vehicle speed (especially for gasoline-fueled cars) and the dilution rate in the microenvironment where emissions take place. Coagulation affects particle number concentrations in highly polluted environments like car tunnels or street canyons under low wind speed conditions, while it is of less importance in the urban background (reduced number concentrations of a few percent, as compared to completely inert particles). Dry deposition is effective over the road surface, due to the velocities and turbulence produced by moving vehicles. Dry deposition also has significant effects on the urban background concentrations, reducing average levels with up to 20-30%. Dry deposition is also shown to be an important mechanism to remove fine particulate mass on the regional scale. Simulated particle number concentrations, based on emission factors determined for the local vehicle fleet and influenced by aerosol dynamic processes, are evaluated against measured concentrations for three different traffic microenvironments and also for the entire Stockholm area. Regional dispersion of arsenic in PM10 is assessed and model results compared to measurements in Central and Northern Chile.
|
|
| 5. |
|
|
| 6. |
- Gidhagen, Lars, et al.
(author)
-
Simulation of NOx and ultrafine particles in a street canyon in Stockholm, Sweden
- 2004
-
In: Atmospheric Environment. - : Elsevier BV. - 1352-2310 .- 1873-2844. ; 38:14
-
Journal article (peer-reviewed)abstract
- A computational fluid dynamic (CFD) model has been used to assess the concentrations of NOx and particle number in a street canyon in Stockholm with a high traffic volume. Comparisons of a simulated 11-week long time series of NOx with measurements (both sides of the street, urban background excluded) show good agreement, especially if emissions are distributed to be three times higher along the side of the street where the traffic is uphill, as compared to the downhill side. The simulation of number concentrations of inert particles indicates a similar asymmetry in emissions. A month-long measurement of particle size distribution (7–450 nm) at street level indicates that the ratio of nucleation size mode particle (7–20 nm) to total particle number (7–450 nm) is decreasing for increased particle surface area. Given the strong dominance of the locally generated particles over the urban background, this is interpreted as a local change in the size distribution. The results of a monodisperse aerosol dynamic model, coupled to the CFD model that simulates also the turbulence generated by vehicle movements, show that coagulation and deposition may reduce total particle inside the canyon with approximately 30% during low wind speeds. Most of the removal occurs shortly after emission, before the particles reach the leeward curb-side. Losses between the leeward curb-side and other locations in the street, e.g. roof levels, is estimated to be smaller, less than 10%. Coagulation is the dominating removal process under low wind speed conditions and deposition for higher wind speeds, the summed removal being smaller for high wind velocities. Deposition is enhanced over the road surface due to the velocities generated by vehicle movements. Although coagulation and deposition removal is most effective on the smallest ultrafine particles, this effect is not sufficient to explain the observed change in size distribution. It is suggested that also the formation of particles in the exhaust plumes is influenced by a larger particle surface area in the ambient air.
|
|
| 7. |
|
|
| 8. |
- Hansen, Karin, et al.
(author)
-
Base cation deposition to forest in Europe
- 2013
-
Reports (other academic/artistic)abstract
- Sammanfattning Deposition av baskatjoner utgör en betydande källa till baskatjonförrådet i skogsmark och är en viktig parameter för att kvantifiera kritisk belastning och överskridande, liksom för att prediktera återhämtning från försurning. På senare tid har baskatjonbalansen i skogsmark diskuterats allt mer, på grund av de ökade förlusterna av baskatjoner till följd av ökat uttag av avverkningsrester (grenar, toppar och stubbar) för att producera förnybar energi. Det är viktigt att kunna mäta eller beräkna baskatjondepositionen till skog med någorlunda hög noggrannhet. Under 1980- och 90-talen pågick mycket arbete för att förbättra uppskattningarna av baskatjondeposition till skogen. Därefter har insatserna på området varit mer begränsade. En workshop anordnades 21-22 november 2012, för att få en överblick över den senaste utvecklingen och framstegen inom området. I denna rapport summeras resultaten från workshopen. Vikten av att kombinera olika metoder för att mäta eller beräkna baskatjondepositionen betonades. Modellering av baskatjondeposition på Europanivå sågs som önskvärt och möjligt att genomföra, och en uppdelning mellan olika källor för att underlätta arbetet (antropogena källor, havssalt och andra naturliga källor) föreslogs. Fortsatt samarbete på Europanivå skulle vara fördelaktigt och bör främjas, och olika sätt för att få det till stånd diskuterades.
|
|
| 9. |
|
|
| 10. |
- Karlsson, Per Erik, et al.
(author)
-
En ekonomisk utvärdering av inverkan av marknära ozon på skog och jordbruksgrödor i Sverige baserat på ozonflux
- 2019
-
Reports (other academic/artistic)abstract
- IVL Svenska Miljöinstitutet (IVL), SMHI och Göteborgs Universitet (GU) har på uppdrag av Naturvårdsverket genomfört en studie som syftar till att ekonomiskt värdera de positiva effekter som skulle uppstå för produktionen i skogs- och jordbruk i Sverige i avsaknad av exponering för antropogent orsakad bildning av ozon nära marken. Beräkningarna baserades på ozonexponering uttryckt som ozonflux (PODySPEC, Phytotoxic Ozone Dose for SPECific plants species) för åren 2014 - 2017. De trädslag som ingick i analysen var gran, tall, björk samt några ytterligare trädslag. De jordbruksgrödor som omfattades av analysen var vår- och höstvete, korn, vall och potatis. För jordbruksgrödor innefattade beräkningarna även året 2013. Beräkningarna genomfördes årsvis. Tidsaspekterna kring beräkningarna av ozoneffekter skiljer sig dock avsevärt mellan jordbruksgrödor respektive skog. När det gäller beräkningarna för jordbruksgrödor utfördes de fullt ut specifikt årsvis, både vad gäller ozonexponering och vad gäller statistik för skördeutbyte under rådande ozonexponering de olika åren. Vad gäller skog komplicerades beräkningarna av att avverkningen ett visst år inte är direkt kopplad till tillväxten samma år och därmed inte heller till ozonbelastningen samma år. Den skogliga statistiken som inhämtades förutsattes representera ett scenario med den begränsning av den skogliga tillväxten som nuvarande ozonbelastning medför. Baserat på dos-respons-relationer vad gäller inverkan av exponering för ozon i form av POD1SPEC beräknades hur stor den skogliga tillväxten skulle ha varit i avsaknad av exponering för ozon, allt annat lika. Differensen mellan dessa scenarion utgjorde ozonpåverkan utifrån dagens exponering för ozon. Beräkningarna för skog grundade sig på ett scenario för årlig tillväxt under nuvarande ozonbelastning för en 10-årsperiod (2010 – 2019), i kombination med fyra olika scenarier för beräkningar av hur mycket högre den skogliga tillväxten skulle ha varit i avsaknad av ozonbelastning, i sin tur baserat på hur ozonbelastningen såg ut under vardera av de fyra åren 2014 - 2017. Sammanfattning - Träd Ozonbelastningen för träd beräknades som länsvisa medelvärden, baserat på POD1SPEC för björk och gran. Dos-respons-relationer för inverkan av ozon på tillväxthastigheter och produktion, baserat på POD1SPEC, antogs utifrån den information som finns tillgänglig i den vetenskapliga litteraturen. För träd valdes att använda resultat för gran och björk från svenska experimentella studier med unga träd. För de skogliga beräkningarna gjordes ett grundläggande antagande, att en ökad tillväxthastighet långsiktigt resulterade i en proportionellt ökad avverkningshastighet. I avsaknad av inverkan av ozon på trädtillväxten beräknades att den årliga skogstillväxten skulle ha varit 7.2 Mm3sk (miljoner kubikmeter stamvolym ovan bark) högre, jämfört med dagens situation. Detta beräknades som ett medelvärde för de olika ozonbelastningarna 2014 - 2017, för Sverige som helhet och för alla trädslag. Detta utgjorde en ökad tillväxt på 7,1%. Som ett resultat av den högre tillväxten i avsaknad av ozon beräknades att den totala skogsavverkningen, inklusive gallring och slutavverkning, skulle ha varit 5,5 Mm3sk högre jämfört med idag, för Sverige som helhet och för alla trädslag, som ett medelvärde för de olika ozonbelastningarna 2014 - 2017. Detta utgjorde en ökad avverkning på 7,0 %. Procentuellt beräknades avverkningen öka mest i Götaland, eftersom den nuvarande ozonbelastningen är högst i denna landsdel. Upptaget av ozon till bladen vid en viss koncentration av ozon i luften beräknades bli större för lövträd, jämfört med barrträd. Dessutom visar relationerna för dos-respons på en mer negativ inverkan av upptaget ozon på tillväxten för lövträd jämfört med barrträd. Tillsammans gör detta att de beräknade effekterna av ozon på tillväxten blev avsevärt högre för lövträd, jämfört med barrträd. För Götaland beräknades att avverkningen av lövträd skulle kunna varit 22 – 24 % högre i avsaknad av ozonbelastning jämfört med dagens situation. Det årliga ekonomiska värdet av den ökade avverkningen som beräknades kunnat ske i avsaknad av ozonbelastning, som ett medelvärde för ozonbelastningen 2014 – 2017, uppgick till 942 MSEK per år för landet som helhet och för alla trädslag. Det samlade värdet var som högst för Götaland, 424 MSEK, medan det var avsevärt lägre för Svealand och Norrland. En jämförelse mellan trädslag för Sverige som helhet visade att det ekonomiska värdet var högst för granskog, följt av tallskog och därefter björk En jämförelse av olika scenarier för beräknat POD1SPEC, baserat på förekomsten av ozon för de olika åren 2014 – 2017, visade att det ekonomiska värdet blev högst baserat på den beräknade för ozonbelastningen 2014 och uppgick då till 1035 MSEK för hela landet och för alla trädslag. Det lägsta värdet var för ozonbelastningen som beräknades för året 2017, 891 MSEK. En analys på länsnivå visade att det högsta ekonomiska värdet för en ökad avverkning i avsaknad av ozonbelastning, som medelvärde 2014 – 2017 och samlat för alla trädslag, uppstod i Västra Götalands län, med 98 MSEK årligen. Lägst var värdet för Gotlands län, med 8 MSEK. Detta berodde till stor del på skillnaderna i den totala arealen produktiv skogsmark i de olika länen. Det högsta ekonomiska värdet för den ökade avverkningen per areal skog uppstod i Skåne, med ett värde 161 SEK ha-1 år-1, som ett medelvärde för alla trädslag. Värdet 942 MSEK per år för den beräknade ökade skogsavverkningen, i avsaknad av ozonbelastning, jämfört med dagens situation för landet som helhet och för alla trädslag, var något högre än i en tidigare studie (Karlsson m.fl., 2014) där motsvarande värde var 733 MSEK per år. Detta motsvarade et ökat värde på knappt 30 %. Sammanfattning - Jordbruksgrödor Ozonbelastningen för jordbruksgrödor beräknades, baserat på POD6SPEC för vete och potatis. Länsvisa medelvärden för POD6SPEC användes för beräkningarna för respektive år. Det sammanlagda, genomsnittliga ekonomiska värdet på det ökade skördeutfall som skulle ha uppstått i avsaknad av ozonpåverkan på jordbruksgrödor i Sverige uppskattades till 528 MSEK per år. De största ökade värdena gällde vete, särskilt höstvete, eftersom detta odlas i stor omfattning. Även de skattade värdena för korn var betydande, särskilt i Skåne. Geografiskt sett var Skåne det län där skattningarna visade på störst ökning av ekonomiska värden för ökade skördeutfall, vilket berodde på en kombination av höga ozonhalter, omfattande jordbruk och ett klimat som är relativt gynnsamt för ozonupptag till växter. Generellt sett var de skattade effekterna av ozon på jordbruksgrödor betydligt mindre i norra jämfört med södra Sverige. Värdet 528 MSEK per år från jordbruksgrödor var avsevärt högre än i en tidigare studie (Karlsson m.fl., 2014) där motsvarande siffra var 180 MSEK per år. Skillnaden berodde troligen främst på att exponeringsmåttet AOT40 användes i den tidigare studien, medan det fysiologiskt mer relevanta ozonexponeringsmåttet POD användes i föreliggande rapport. De i denna studie beräknade skördeförlusterna orsakade av nuvarande ozonbelastning i % för vete låg något lägre än den som uppskattades som genomsnitt för Europa, vilket troligen främst kan förklaras av lägre ozonhalter i Nordeuropa jämfört med Europa som genomsnitt. Skördeförlusterna i % för vete låg obetydligt högre än de som globalt uppskattats för vete genom att experimentellt jämföra veteskörden i filtrerad (i det närmaste utan ozon) och ofiltrerad (med dagens ozonhalter) luft.
|
|
