What Goes Up Must Come Down: De Inaugurele Rede van Professor Margreet van Zanten over Stikstofemissie, Transport en Depositiemodellen

Op 1 november 2024 hield professor Margreet van Zanten, werkzaam bij het RIVM en sinds februari 2024 bijzonder hoogleraar aan Wageningen University & Research (WUR), haar inaugurele rede met de titel What goes up must come down. Met deze krachtige uitspraak benadrukt Van Zanten het complexe, maar onvermijdelijke verloop van processen in de atmosfeer. Wat aan stoffen omhoog de lucht in gaat, zal uiteindelijk ook weer neerdalen op aarde. In haar lezing bespreekt ze hoe de dynamiek van stikstofemissie, transport, en depositie plaatsvindt, en hoe deze processen invloed hebben op het milieu en het beleid.

Het Stikstofdossier: Van Emissie tot Depositie

Van Zanten’s expertise richt zich op het stikstofdossier, waarbij ze zich concentreert op de emissie van stoffen, de verspreiding ervan in de lucht, en de uiteindelijke depositie op land en vegetatie. ‘In de atmosfeer zien we een aaneenschakeling van processen,’ vertelt Van Zanten. ‘Broeikasgassen en vervuilende stoffen komen in de lucht terecht, verspreiden zich en dalen ook altijd weer ergens neer.’ Dit proces is van essentieel belang voor het milieu, omdat de neerdaling van stikstof schadelijk kan zijn voor kwetsbare natuurgebieden zoals Natura 2000-gebieden. Deze keten van emissie, transport en depositie heeft ze in haar rede centraal gesteld om het inzicht in de interacties tussen deze processen te vergroten.

Van Zanten benadrukt het belang van modellen bij het voorspellen van de effecten van beleidsmaatregelen. ‘We moeten beter kunnen modelleren om nauwkeuriger voorspellingen te doen. Alleen door die nauwkeurige inzichten hebben beleidsmakers de juiste handvatten voor weloverwogen beslissingen.’

De Rol van Metingen en Modellen: Een Essentieel Instrument voor Beleid

Concentraties van stoffen die in de atmosfeer terechtkomen, kunnen vaak goed gemeten worden met behulp van instrumenten of satellieten. Toch, zoals Van Zanten uitlegt, kunnen er niet overal meetstations staan vanwege praktische en financiële beperkingen. Dit is waar rekenmodellen van cruciaal belang zijn. ‘Na invoer van de emissies berekenen we de totale concentraties van stoffen in de lucht. Als je weet hoe hoog die zijn, kun je ook inschatten hoe deze stoffen zich zullen verspreiden en hoeveel er zal neerdalen op de grond.’ Hiermee kan bijvoorbeeld worden voorspeld hoeveel stikstof zich ophoopt in natuurgebieden zoals de Natura 2000-gebieden.

Van Zanten beschrijft hoe haar onderzoek zich richt op het vergelijken van modeluitkomsten met daadwerkelijke metingen in het veld, zowel voor emissies als voor depositie. Ze verduidelijkt dat ze ‘checks uitvoert om te zien of de emissies in de Emissieregistratie overeenkomen met wat we uit satellietobservaties afleiden. Zo kunnen we ontdekken of er bijvoorbeeld ergens een bron ontbreekt of dat emissies worden verondersteld op een locatie waar ze in werkelijkheid niet plaatsvinden.’ Dit soort controles biedt belangrijke inzichten en helpt om de modellen te verfijnen en betrouwbaarder te maken.

Een praktisch voorbeeld uit haar onderzoek zijn de metingen van droge depositie van ammoniak (ammoniak die direct vanuit de lucht op de grond terechtkomt, zonder regenval) boven het Loobos-bos bij Wageningen University & Research. Hier worden halfuurlijkse metingen vergeleken met modeluitkomsten. ‘Als de modelresultaten overeenkomen met de meetresultaten, begrijpen we het proces beter. Bij grote afwijkingen moeten we onderzoeken waarom het proces in het model niet goed wordt weergegeven,’ legt Van Zanten uit. Dit proces van modellering en validering is essentieel om de nauwkeurigheid van voorspellingen te verbeteren.

Effect van Emissies op Lokale Omgeving en Kennis over Depositiemodellen

Van Zanten gaat dieper in op de moeilijkheden bij het nauwkeurig modelleren van stikstofemissies en depositie. De invloed van een emissiebron, zoals een stal, is bijvoorbeeld vaak na een afstand van 1 tot 2 kilometer niet meer meetbaar. Dit maakt directe metingen over grote afstanden onpraktisch, zowel technisch als financieel. Daarom zijn simulaties en modellen nodig om de verdere verspreiding van deze emissies te begrijpen. Dit punt sluit aan bij bevindingen van ander onderzoek, zoals dat van ir. Wouter de Heij, gepubliceerd op Foodlog.nl, waarin vergelijkbare conclusies worden getrokken.

Daarnaast bespreekt Van Zanten het DEPAC-model, een gangbaar model voor droge depositie. Volgens haar is DEPAC nog niet voldoende gevalideerd voor de specifieke landklassen, vegetatietypes en lokale omstandigheden. Dit betekent overigens echter niet dat DEPAC onderdoet aan andere depositiemodellen zoals MASSAD of het ZHANG-model; ieder model kent zijn sterke en zwakke punten, afhankelijk van het gebruiksscenario. De uitdaging ligt erin dat de foutmarges in deze modellen nog aanzienlijk zijn, soms met tientallen procenten afwijking, wat betekent dat er nog veel meer praktijkonderzoek nodig is.

Een ander punt dat zij aanstipt, zijn de overgangen tussen verschillende landtypes, zoals grasland en bossen. Deze overgangen zijn volgens Van Zanten niet goed begrepen en vereisen zeker nader onderzoek. Mogelijk treedt er bij de randen van bossen een verhoogde depositie op, maar om hier definitieve conclusies over te trekken, moet dit eerst uitgebreider worden onderzocht. Hieruit blijkt hoe complex de relatie is tussen het landschap en de neerdaling van stikstof en hoe moeilijk het is om dit precies te modelleren.

Innovatieve Benaderingen voor Beter Inzicht: Large Eddy Simulaties

Van Zanten ziet potentie in nieuwe technieken en innovatieve benaderingen om het inzicht in atmosferische processen te verbeteren. Een veelbelovende methode die ze noemt, zijn Large Eddy Simulaties (LES). Dit zijn simulaties die de bewegingen en interacties in de atmosfeer op een zeer gedetailleerd niveau kunnen nabootsen. De eerste resultaten van deze simulaties zijn volgens haar bemoedigend, en in haar lezing laat ze afbeeldingen zien die de potentie van deze techniek illustreren. LES biedt een nieuw perspectief op hoe processen in de atmosfeer nauwkeuriger in kaart gebracht kunnen worden en zou mogelijk enkele bestaande tekortkomingen in depositiemodellen kunnen aanpakken.

Conclusies en Toekomstperspectief: Van Zanten’s Visie voor Beleid en Onderzoek

Professor Margreet van Zanten pleit ervoor dat we ons begrip van atmosferische processen blijven uitbreiden, zowel door nieuwe meetmethoden als door betere modellen. Zij benadrukt dat nauwkeurige voorspellingen essentieel zijn voor het nemen van goede beleidsbeslissingen. Het stikstofvraagstuk is een complex probleem waarbij wetenschappelijk inzicht en technologische ontwikkeling hand in hand moeten gaan. Modellen zoals DEPAC en de nieuwe Large Eddy Simulaties spelen een belangrijke rol in het begrijpelijk maken van deze processen, maar tegelijkertijd is er nog een grote behoefte aan praktijkonderzoek en modelverbetering om betrouwbare voorspellingen te kunnen doen.

In haar rede heeft Van Zanten duidelijk gemaakt dat modellen alleen kunnen bijdragen aan effectief beleid als ze kritisch worden beoordeeld en gevalideerd tegen werkelijke meetgegevens. Ze blijft erop hameren dat beleid gebaseerd op modellen zonder de juiste checks niet alleen onnauwkeurig kan zijn, maar ook het vertrouwen van het publiek kan ondermijnen. What goes up must come down vat niet alleen de fysische realiteit van atmosferische processen samen, maar is ook een oproep aan de wetenschappelijke en politieke gemeenschap om met gedegen kennis en nauwkeurige modellen te werken aan de bescherming van het milieu.