Zijn stikstofdepositie-modellen wel geschikt voor berekeningen op hectare-niveau?

In de afgelopen decennia zijn modellen voor stikstofemissie, verspreiding en depositie sterk verbeterd. Toch blijft er veel discussie over de betrouwbaarheid van deze modellen – zeker wanneer het gaat om lokale of zelfs ultralokale toepassingen. Een recent overzichtsartikel in het tijdschrift Atmosphere (2020) werpt licht op deze vraag en bevestigt in grote lijnen een groeiende zorg onder onafhankelijke onderzoekers: modellen zijn goed voor het inschatten van regionale of nationale trends, maar hebben grote beperkingen wanneer ze op hectare-niveau worden toegepast.

Modellen zijn ontworpen voor grote schaal

De meeste gebruikte modellen – zoals GEOS-Chem, EMEP, CMAQ en LOTOS-EUROS – zijn zogenaamde “chemische transportmodellen” (CTMs) die opereren op resoluties van enkele kilometers tot tientallen kilometers. Sommige Lagrangiaanse modellen, zoals OPS en FRAME, kunnen fijnmaziger rekenen, maar zijn oorspronkelijk niet ontworpen voor juridische toepassingen op perceelniveau .

Het artikel onderkent dat deze modellen wél in staat zijn om de ruimtelijke variabiliteit van ammoniakconcentraties op regionale schaal redelijk te vangen, vooral wanneer ze gebruikmaken van hybride emissieschattingen (combinatie van bottom-up en top-down aanpak) . Toch blijft het zo dat de nauwkeurigheid afneemt naarmate men op kleinere schaal wil rekenen – precies de schaal waarop Nederlandse vergunningprocedures gebaseerd zijn.

Probleem: te weinig metingen van droge depositie

Een van de kernproblemen ligt bij de validatie van de modellen. Droge depositie van ammoniak (NH₃) is de dominante vorm van afzetting dicht bij de bron. Echter, deze droge depositie is moeilijk te meten en is afhankelijk van lokale omstandigheden zoals vegetatie, bodemvocht, wind en turbulentie . Het artikel benadrukt expliciet dat er een gebrek is aan meetdata voor droge depositie, waardoor modelresultaten in dit opzicht niet goed kunnen worden geverifieerd.

Zelfs in landen met goed uitgeruste meetnetwerken – zoals Nederland met het Landelijk Meetnet Luchtkwaliteit (LML) en het MAN-netwerk – blijft de ruimtelijke dekking beperkt en is de temporele resolutie vaak te laag voor fijnmazige modeltoepassingen .

Beperkingen bij lokale validatie

Waar modellen wél worden vergeleken met metingen, tonen ze structurele afwijkingen. Zo wordt atmosferische NH₃ systematisch onderschat in landbouwgebieden tijdens de zomer . De reden? Verkeerde aannames in de emissie-inventaris, onvoldoende correctie voor bi-directionele fluxen (waarbij vegetatie soms ook NH₃ uitademt), en te grove tijd- en ruimteresoluties.

Modellen zijn bovendien sterk afhankelijk van invoerdata over emissies, vegetatie, meteorologie en bodemcondities. Kleine fouten hierin leiden tot grote onzekerheden op lokale schaal. Het artikel benadrukt dan ook dat validatie met observaties cruciaal is – iets wat op grote schaal nog ontbreekt .

Conclusie: beleidsgebruik op perceelniveau is wetenschappelijk riskant

Hoewel stikstofmodellen steeds geavanceerder worden, is hun toepassingsgebied beperkt. Voor nationale of Europese beleidsontwikkeling zijn ze waardevol om trends te begrijpen en hotspots te identificeren. Maar voor juridische beslissingen op schaal van één boerderij of hectare is de onzekerheid te groot.

Daarbij komt dat er te weinig metingen van droge depositie zijn om de modelresultaten goed te valideren. Deze onzekerheden maken het riskant om deze modellen te gebruiken als juridisch rekeninstrument in vergunningstrajecten – zeker wanneer het gaat om de precieze toerekening van impact op natuurgebieden.