Het is niet mogelijk om overal in Nederland te meten hoeveel stikstof er in de lucht zit en op de natuur terechtkomt. Dat is te duur en is niet uitvoerbaar. Om toch een landelijk dekkend beeld te geven en toekomstverwachtingen te kunnen maken, worden rekenmodellen gebruikt. In Nederland is dat het operationele prioritaire stoffenmodel (OPS).
OPS (Operationele Prioritaire Stoffen) berekent hoeveel stikstof uit de lucht op natuurgebieden neerslaat (depositie). Daarvoor gebruikt het model gegevens over uitstoot (emissie), verspreiding door de lucht (concentratie) en de mate waarin stikstof neerslaat. Dit is niet alleen informatie van het RIVM, maar ook van organisaties zoals het KNMI (Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut), het CBS (Centraal Bureau voor de Statistiek), de WUR (Wageningen University &Research), het PBL (Planbureau voor de Leefomgeving) en TNO.
Metingen helpen vervolgens om te controleren of de berekeningen van het model kloppen. Als het nodig is wordt het model aangepast. Ook worden elk jaar nieuwe inzichten verwerkt bij de jaarlijkse actualisatie van de modellen Lees hierover meer bij monitoring.
Verschillende rekenmodellen
Het RIVM gebruikt verschillende modellen om te berekenen hoeveel stikstof in de lucht zit en neerkomt op de grond. De belangrijkste modellen zijn:
Operationele Prioritaire Stoffenmodel (OPS) (longterm & short-term)
Een rekenprogramma om de verspreiding van verontreinigende stoffen in de lucht en de daarop volgende depositie op het aardoppervlak te berekenen. Dit model is uitvoerig beschreven en is vrij beschikbaar.EMEP4NL: dit is een variant van het Europese MSC-W EMEP-model
Het EMEP-model beschrijft de verspreiding en depositie van een groot aantal luchtverontreinigende stoffen voor Europa en wordt gebruikt voor beleidsondersteuning om te komen tot emissieafspraken tussen Europese landen.
AERIUS
AERIUS is een rekeninstrument waarmee de uitstoot van stikstof en de neerslag daarvan op Natura 2000-gebieden als gevolg van activiteiten of projecten wordt berekend. Mensen die iets willen ondernemen waarbij mogelijk stikstof in de natuur terecht komt, hebben een vergunning nodig. Bij vergunningaanvragen worden AERIUS berekeningen gebruikt.
AERIUS bundelt en ontsluit beschikbare informatie. Het bevat modellen om uit de emissies concentraties en deposities te berekenen (OPS en SRM (Second Read Model)-2). AERIUS is dus zelf geen rekenmodel. Lees meer over AERIUS.
Onzekerheden in rekenmodellen
Een wetenschappelijk model is altijd een vereenvoudiging van de werkelijke situatie. Geen enkel model is dus honderd procent nauwkeurig. Berekeningen zijn altijd een zo betrouwbaar mogelijke benadering van de werkelijkheid. Maar dat betekent niet dat de uitkomsten willekeurig zijn: de berekeningen zijn herhaalbaar en gebaseerd op natuurkundige principes.
De afwijking van de fysieke werkelijkheid noemen we de onzekerheden van een model. De berekende waarde is altijd de meest waarschijnlijke waarde. Voor stikstof geldt dat de depositie in werkelijkheid dus hoger of lager kan zijn. Een onzekerheidsmarge geeft aan binnen welke bandbreedte de uitkomsten zitten.
Oorzaken van onzekerheden in OPS
Dat berekeningen afwijken van de werkelijke waarde komt door een aantal factoren. Ten eerste worden processen uit de fysieke wereld in het model verwerkt. En die processen worden altijd vereenvoudigd weergegeven. Zo is de berekening van hoe snel stikstof op de grond neerkomt, de depositiesnelheid, gebaseerd op een beperkt aantal experimenten en metingen.
Daarnaast rekent het model met veel verschillende gegevens die invloed hebben op de verspreiding van stikstof. Bijvoorbeeld de uitstoot van stikstof, het landgebruik en weersomstandigheden. Deze gegevens zijn zelf ook een benadering van de werkelijke situatie. Ook op deze manier komen er onzekerheden in het rekenmodel.
Onzekerheidsmarges in OPS
Landelijke berekeningen van de hoeveelheid stikstof die neerkomt, verschillen zeer waarschijnlijk niet meer dan 30 procent van de werkelijke situatie. Bij berekeningen voor een specifieke locatie is dit verschil zeer waarschijnlijk 70 procent.
Bijvoorbeeld: OPS berekent dat er landelijk 1000 mol stikstof neerkomt. Dat is de meest waarschijnlijke uitkomst. De werkelijke hoeveelheid stikstof ligt (voor 95 procent zeker) tussen de ca. 700 en 1300 mol.
Berekening depositie individuele bron
OPS berekent ook de stikstofdepositie van een individuele bron, zoals een stal, fabriek of autoweg. De bepaling van de onzekerheid in deze berekening is ingewikkeld omdat het lastig is de berekening te vergelijken met metingen. Want een depositiemeting bestaat bijna altijd uit bijdragen van meerdere bronnen.
Het RIVM deed daarom twee andere type onderzoeken naar de onzekerheden van een individuele bron. Eén onderzoek vergelijkt OPS met vergelijkbare stikstofdepositiemodellen. Het andere onderzoek bevat een gevoeligheidsanalyse van onderdelen in OPS. Beide onderzoeken bevestigen eerdere schattingen en brengen de onzekerheden in de OPS-berekeningen beter in beeld. De onzekerheid verschilt per bron en afstand. Er is dus niet een getal voor de onzekerheidsmarge van een individuele bron.