Luchtvervuiling boven internationale scheepvaartroutes
Achtergrond

Luchtvervuiling boven internationale scheepvaartroutes

Gevolgen van de recessie waargenomen vanuit de ruimte

De uitstoot van broeikasgassen en andere gassen in de atmosfeer door de verbranding van fossiele brandstoffen houdt rechtstreeks verband met menselijke activiteit en de mondiale economie. Dit is vooral het geval in economische sectoren die conjunctuurgevoelig zijn, zoals de scheepvaart. Uit nieuw onderzoek van het KNMI, gepubliceerd in Geophysical Research Letters, blijkt nu dat het mogelijk is om met satellietwaarnemingen mondiale trends in de uitstoot van scheepvaart in kaart te brengen. Zo is bijvoorbeeld de economische recessie van 2008 en 2009 duidelijk zichtbaar in satellietwaarnemingen van scheepvaartemissies.

Onder invloed van de globalisering en de wereldwijde economische expansie van de afgelopen decennia, is ook het transport over zee sterk gestegen. Zowel de hoeveelheid goederenvervoer over zee als het verbruik van brandstof door zeeschepen zijn gemiddeld met meer dan 3% per jaar toegenomen. Ondanks deze sterke groei worden scheepvaartemissies tot nu toe echter niet meegeteld bij internationale klimaatonderhandelingen en ook is er boven zee vrijwel geen wetgeving van toepassing om de uitstoot in te perken. Hierdoor kunnen zeeschepen brandstof van lage kwaliteit gebruiken, zoals afgewerkte motorolie, waardoor scheepvaart een belangrijke emissiebron is geworden van stikstofoxiden en zwavel. De internationale scheepvaart is verantwoordelijk voor 15% van de mondiale uitstoot van stikstofoxiden en 4 tot 9 % van de mondiale uitstoot van zwavel. Hierbij moet bedacht worden dat 70% van alle scheepvaartemissies binnen een afstand van 400 km vanaf het land plaatsvindt en boven veel kustgebieden tot verslechtering van de luchtkwaliteit leidt. De bijdrage van de scheepvaart aan de mondiale uitstoot van het broeikasgas CO2 is kleiner, zo’n 3 tot 4 %, maar nog steeds significant.

Extra condensatiekernen maken de scheepvaartroutes ook zichtbaar in wolkenpatronen (hier boven de Golf van Biscaje). Bron: NASA/GSFC.
Extra condensatiekernen maken de scheepvaartroutes ook zichtbaar in wolkenpatronen (hier boven de Golf van Biscaje). Bron: NASA/GSFC.

Satellietwaarnemingen van scheepvaartemissies

Het is dan ook belangrijk om de ontwikkeling van scheepvaartemissies in de gaten te houden, maar door de omvang en de diversiteit van de sector is het lastig om de emissies nauwkeurig in kaart te brengen. De onzekerheden kunnen verkleind worden door satellietmetingen te gebruiken: satellietinstrumenten kunnen metingen doen boven uitgestrekte en moeilijk toegangelijke gebieden en dat met grote regelmaat. Van belang voor het meten van emissies zijn spectrofotometers, satellietinstrumenten die de dichtheid van verschillende gassen in een verticale kolom boven het aardoppervlak kunnen meten. Met name stikstofdioxide (NO2) is een bij de verbranding van fossiele brandstoffen vrijkomend gas dat op deze manier te meten is en in verschillende onderzoeken is dat ook boven belangrijke scheepvaartroutes gedaan.

Een van de grootste containerschepen ter wereld, de Edith Maersk met een lengte van 398 m. Bron: http://commons.wikimedia.org/wiki/User:Heb
Een van de grootste containerschepen ter wereld, de Edith Maersk met een lengte van 398 m. Bron: http://commons.wikimedia.org/wiki/User:Heb

In figuur 1 is te zien dat satellietwaarnemingen van NO2 duidelijk de belangrijke internationale scheepvaartroutes weergeven. Ten zuiden van Europa en Azië is de intercontinentale scheepvaart geconcentreerd langs een aantal belangrijke routes, omdat deze de routes de kortste verbindingen rondom de continenten vormen. Ze zijn het duidelijkst zichtbaar in de Middellandse zee, de Rode Zee, de Indische Oceaan en de Zuid-Chinese Zee. Hoewel de emissies van NO2 langs deze routes niet zo hoog zijn als boven bewoonde gebieden op land, zijn ze wel detecteerbaar omdat de atmosfeer boven de omringende zeeën meestal relatief schoon is. Het onderste deel van de figuur laat zien dat de NO2-concentraties langs deze routes zijn toegenomen: in de periode tussen januari 2007 en december 2008 lagen de concentraties hoger dan in de periode tussen juli 2002 en juli 2004.

Figuur 1. Verticale kolomdichtheden van NO2 boven het zuidelijk deel van Europa en Azië, gemeten met het satellietinstrument SCIAMACHY. Boven: gemiddelde waarden tussen januari 2007 en december 2008. De pijlen geven de vier scheepvaartroutes aan die onder
Figuur 1. Verticale kolomdichtheden van NO2 boven het zuidelijk deel van Europa en Azië, gemeten met het satellietinstrument SCIAMACHY. Boven: gemiddelde waarden tussen januari 2007 en december 2008. De pijlen geven de vier scheepvaartroutes aan die onder

Nieuwe methode om scheepvaarttrends waar te nemen

Uit het nieuwe KNMI onderzoek blijkt nu dat het ook mogelijk is om veranderingen in NO2 boven scheepvaartroutes op veel kortere tijdschalen waar te nemen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de al genoemde schone maritieme omgeving waarin veel scheepvaartroutes liggen. Het achtergrondsignaal dat op enige afstand van een scheepvaartroute gemeten wordt, is niet verstoord door NO2-emissies van schepen en wordt alleen beïnvloed door atmosferische processen en instrumentele effecten. Te denken valt aan variaties in de natuurlijke achtergrondconcentratie, meteorologische omstandigheden, minieme veranderingen in de satellietbaan en veranderende ijkfactoren van het satellietinstrument. Al deze variaties vertroebelen de waarneming van het scheepvaartsignaal en door het achtergrondsignaal af te trekken van het signaal boven de scheepvaartroute, zijn eventuele trends in het relatief zwakke scheepvaartsignaal gemakkelijker te detecteren. Op deze manier is, voor iedere maand gedurende de periode 1996-2010, de bijdrage van de scheepvaart aan de NO2-concentratie bepaald. Dit is gedaan boven de vier genoemde routes en voor vier verschillende satellietinstrumenten, zodat de resultaten minder afhankelijk zijn van één bepaalde scheepvaartroute en van één bepaald instrument.

Uit de resultaten, te zien in figuur 2, blijkt dat trends in scheepvaartemissies met deze methode duidelijk zichtbaar gemaakt kunnen worden. De algemene trend in NO2-concentraties is stijgend maar in 2008 en 2009 trad er een scherpe daling op. Deze periode komt precies overeen met de zware economische crisis die in de zomer van 2008 begon en het lijkt dan ook aannemelijk dat de waargenomen daling in NO2-concentraties rechtstreeks verband houdt met deze crisis.

Figuur 2. Scheepvaartbijdrage aan de verticale kolomdichtheden van NO2 (zwarte lijn) tijdens de periode 1996-2010, vergeleken met het handelsvolume dat het Suezkanaal passeerde (gele lijn) en met handelsvolumes van verschillende economische regio's. Van a
Figuur 2. Scheepvaartbijdrage aan de verticale kolomdichtheden van NO2 (zwarte lijn) tijdens de periode 1996-2010, vergeleken met het handelsvolume dat het Suezkanaal passeerde (gele lijn) en met handelsvolumes van verschillende economische regio's. Van a

Vergelijking met economische gegevens

Het verband met de economische crisis van 2008 en 2009 is onderzocht door de satellietmetingen te vergelijken met economische gegevens uit twee onafhankelijke bronnen. Deze zijn het volume aan goederen dat door het Suezkanaal is vervoerd en een aantal internationale handelsvolumes, berekend door het CPB. Figuur 2 laat zien dat deze handelsvolumes dezelfde trends volgen als het waargenomen satellietsignaal: een stijging tot de zomer van 2008, gevolgd door een scherpe daling die ruim een jaar aanhoudt. Opvallend is dat de satellietmetingen en de handelsvolumes vrijwel dezelfde maand aangeven voor zowel het begin als het eind van die daling. Ook de relatieve sterkte van de daling, en die van de voorafgaande stijging, is in de satellietmetingen en in de handelsvolumes van vergelijkbare grootte.

Conclusies

Dit alles wijst er op dat de waargenomen trends in NO2-concentraties vrijwel zeker veroorzaakt zijn door daadwerkelijke veranderingen in de intensiteit van de scheepvaart. Het is dus mogelijk om vanuit de ruimte, op een tijdsschaal van enkele maanden tot jaren, de economische cyclus van groei en krimp in de scheepvaart waar te nemen. En omdat de zeescheepvaart sterk afhankelijk is van internationale handelsstromen en daarmee van de economische conjunctuur, is ook de mondiale economische cyclus te herkennen in de satellietmetingen. De periode van 2002 tot 2010 was hiervoor overigens bij uitstek geschikt, vanwege de grote variaties in de wereldwijde economische groei en in de scheepvaart.

Referenties

  • Baldwin, R. (2009), The great trade collapse: Causes, Consequences and Prospects, VoxEU.org.
  • CPB (2011), World trade monitor: January 2011.
  • De Ruyter de Wildt, M. S., H. Eskes, and K. F. Boersma (2012), The global economic cycle and satellite-derived NO2 trends over shipping lanes, Geophys. Res. Lett., 39, L01802, doi:10.1029/2011GL049541.
  • Eyring, V., I. S. A. Isaksen, T. Berntsen, W. J. Collins, J. J. Corbett, Ø. Endresen, R. G. Grainger, J. Moldanova, H. Schlager, and D. S. Stevenson (2010), Transport impacts on atmosphere and climate: Shipping, Atmos. Environ., 44, 4735–4771, doi:10.1016/j.atmosenv.2009.04.059.
  • Raupach, M. R., G. Marland, P. Ciais, C. Le Quéré, J. G. Canadell, G. Klepper, and C. B. Field (2007), Global and regional drivers of accelerating CO2 emissions, PNAS, 104(24), 10288-10293, doi: 10.1073/pnas.0700609104.
  • Richter, A. (2009), Nitrogen oxides in the troposphere – What have we learned from satellite measurements?, Eur. Phys. J. Conferences, 1, 149-156, doi: 10.1140/epjconf/e2009-00916-9.
  • Suez Canal Authority (2011), Brief Monthly Statistical Report.
Niet gevonden wat u zocht? Zoek meer achtergrond artikelen