Modelling of soil emissions of nitrous oxide for global studies

Abstract

In deze studie zijn inventarisaties met een resolutie van 1 graad maal 1 graad gemaakt van emissies door bodems onder natuurlijke vegetatie, bemeste landbouwgronden, graslanden, dierlijke mest, verbranden van biomassa, ontbossing, mobiele en stationaire verbranding, en industriele bronnen. De inventarisatie stemt overeen met de schattingen gemaakt met inverse modellering. Voor een aantal locaties in de Atlantische Zone in Costa Rica is een N-balans opgesteld voor de situatie voor en na ontbossing. Het grootste deel van de bodemstikstof die wordt gemineraliseerd gaat verloren door denitrificatie. Uit de mondiale schatting van de toename van de N2O-emissie door denitrificatie die gedurende enige jaren optreedt na ontbossing blijkt dat deze bron aanzienlijk bijdraagt aan de toename van de N2O-concentratie in de atmosfeer. Maandelijkse schattingen van mondiale N2O-emissies met 1 graad maal 1 graad resolutie werden gebruikt als invoer voor een drie-dimensionaal atmosferisch transportmodel. De gesimuleerde concentratie voor het Noordelijk halfrond (NH) van ongeveer 1 ppb hoger dan op het Zuidelijk halfrond (ZH) stemt overeen met gemeten waarden. De voorspelde concentraties in de zomer boven de continenten op het NH waren hoger dan in de winter. In de atmosferische metingen is echter geen seizoens-variatie zichtbaar. Op het ZH vertoonden de voorspelde concentraties vrijwel geen seizoensverschillen, hetgeen overeenstemt met de atmosferische metingen. Omissie van mogelijke consumptie van N2O en emissies gedurende de winter, lente en herfst in gematigde streken, en mogelijke onderschatting van de N2O-emissie door verbranding van fossiele brandstoffen in de winter op het NH, zijn wellicht de oorzaak van overschatting van de seizoensverschillen in emissies. Mogelijk is er geen seizoensvariatie in de metingen, omdat de meetlocaties ver verwijderd zijn van de continentale brongebieden. Het is ook mogelijk dat kleine verschillen niet kunnen worden waargenomen met de bestaande meettechnieken voor N2O-concentraties.

A global inventory with 1 degree time 1 degree resolution was compiled of nitrous oxide (N2O) emissions to the atmosphere, including emissions from soils under natural vegetation, fertilized agricultural land, grasslands and animal excreta, oceans, biomass burning, forest clearing, combustion and industrial sources. The global inventory of annual N2O emissions is in general agreement with source estimates inferred from inverse modeling. The pathways for loss of soil nitrogen in the humid tropics of Costa Rica were analyzed by compiling soil nitrogen budgets for a deforestation sequence. Most of the nitrogen loss occurs through denitrification. The enhanced N2O emission caused by deforestation may be an important global source. Global monthly estimates of N2O emissions were used to prescribe a three-dimensional atmospheric transport model. The simulated northern hemispheric (NH) N2O surface concentration of about 1 ppb higher than in the southern hemisphere (SH) agrees with atmospheric observations. Predicted concentrations for the NH were somewhat higher in summer than in winter, whereas the atmospheric N2O concentration measurements show no seasonal variation. The small seasonality in modeled atmospheric N2O concentrations for the SH is more consistent with measurements. Omission of soil N2O consumption and episodic emissions in temperate ecosystems, and possible underestimation of N2O emissions from combustion in winter may exaggerate the simulated seasonal trends in the NH. Also, seasonal trends in atmospheric N2O concentrations remain unobserved, because of the remote location of most monitoring stations and the lack of precision of atmospheric N2O measurements.