The Operational Priority Substances model

Abstract

Dit rapport beschrijft OPS-Pro 4.1, de laatste versie van het Operationele Prioritaire Stoffen (OPS) model. Het OPS model is een mechanistisch model dat op lokale en nationale schaal de atmosferische verspreiding van stoffen simuleert aan de hand van actuele meteorologische gegevens. Het model is opgezet als een universeel raamwerk waarmee de verspreiding en depositie van een breed scala aan stoffen kan worden berekend maar het zwaartepunt ligt bij de modellering van de depositie van verzurende stoffen met een hoog ruimtelijke detail. Eerdere versies van het model worden al sinds 1989 gebruikt voor berekeningen in het kader van periodieke Milieubalansen en -verkenningen. Een uitgebreide vergelijking van modelresultaten met metingen van het Landelijk Meetnet Luchtverontreiniging is uitgevoerd. Een goede overeenstemming in ruimtelijke verdeling wordt gevonden voor verzurende stoffen. In absolute zin komen SOx en NOy concentraties goed overeen met de metingen voor de gehele beschouwde periode. Een uitzondering wordt gevormd door NHx stoffen, welke in hun algemeenheid met ca. 25% worden onderschat. Dit verschil is al enige tijd bekend als het 'ammoniakgat'. De totale onzekerheid voor depositie op een ecosysteem dat verspreid ligt over Nederland word geschat op 20, 25 en 30% voor respectievelijk SOx, NOy en NHx. Voor een specifiek ecosysteem (afmeting: 500 x 500m tot 5000 x 5000m) zijn de onzekerheden veel groter: 50, 60, 100% voor respectievelijk SOx, NOy en NHx. Deze onzekerheden zijn inclusief onzekerheden in de hedendaagse emissieschattingen. Onzekerheden in droge depositiesnelheden dragen verreweg het meest bij aan de grote onzekerheidsmarge bij de depositie op lokale schaal.

This report describes in detail, OPS-Pro 4.1, the latest version of the Operational Priority Substances (OPS) model. OPS is a model that simulates the atmospheric process sequence of emission, dispersion, transport, chemical conversion and finally deposition. The model is set up as a universal framework supporting the modelling of a wide variety of pollutants including fine particles but the main purpose is to calculate the deposition of acidifying compounds over the Netherlands at a high spatial resolution. Previous versions of the model have been used since 1989 for all the atmospheric transport and deposition calculations in the State of the Environment reports and Environmental Outlook studies in the Netherlands. An extensive model validation exercise was carried out using observations from the National Air Quality Monitoring Network over the past twenty years. Good agreement was found for both SOx and NOy species in the spatial patterns, just as in trends over the past ten years. An exception is formed by the NHx species, which are, in general, underestimated by approximately 25%. This discrepancy has for some time been known as the 'ammonia gap'. The total uncertainty for deposition to a nationally distributed ecosystem is estimated at 20%, 25 and 30% for SOx, NOy and NHx, respectively. For a specific ecosystem (size: 500 x 500m to 5000 x 5000m), the uncertainties will be much higher: 50, 60, 100% for SOx, NOy and NHx deposition, respectively. Included in these figures are the uncertainties in current emission estimates. Uncertainties in dry deposition velocities dominate the total uncertainty.