Hedegaard, G.B. 2012. Future air pollution levels in the Northern Hemisphere. PhD thesis. Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Department of Environmental Science, Aarhus University and Danish Climate Centre, Danish Meteorological Institute. 145 pp. http://www2.dmu.dk/pub/PHD_GBH.pdf
Klimaændringer har indflydelse på den kemiske sammensætning i atmosfæren, da koncentrationen af de kemiske stoffer i atmosfæren afhænger af forskellige meteorologiske parametre og derfor er følsomme overfor klimaændringer. Endvidere kan den fortidige, nutidige og fremtidige menneskelige udledning af luftforurenende stoffer ændre atmosfærens sammensætning. I denne afhandling bliver følsomheden af ozon og de ozon-dannende stoffer, samt sod og andre partikler undersøgt med hensyn til effekten af klimaændringer og effekten af ændringer i de fremtidige menneskeskabte emissioner.
Et model system er blevet etableret, baseret på den Danske Eulerske Hemisfæriske Model (DEHM), som er en Eulersk atmosfære kemisk transport model (ACTM). DEHM modellen er kørt på fortidig, nutidig og fremtidig meteorologi beregnet med atmosfære-ocean klimamodellen ECHAM5/MPIOM. Klimasimuleringen som er blevet anvendt er 340 år lang og er blevet forceret med SRES A1B emissions scenariet.
I forskning inden for klimaændringer og luftforurening er det almindeligt at lave klimaeksperimenter baseret på relativ korte tidsperioder. I denne afhandling er der sat fokus på de forholdsregler og pre-analyser, som man bør foretage før man bruger klimadata i effektstudier. Specifikt er der valgt fire tidsperioder (1890’erne, 1990’erne, 2090’erne og 2190’erne) som skal repræsentere forskellen over tre 100-års perioder. Empirisk Ortogonal Funktions (EOF) analyse og andre statistiske metoder er blevet brugt til at verificere brugen af kortere tidsperioder i ACTM kørsler. Konklusionen er, at det er videnskabelig forsvarligt at bruge de fire valgte tidsperioder. Risikoen for at vælge en unormal dekade ud af den fulde 340-år lange klimasimuleringen er 4 ud af 34 under et 10% signifikans niveau.
Adskillige simuleringer er blevet kørt hvor DEHM modellen er blevet forceret med forskellige kombinationer af meteorologi og emissions scenarier. Emissionsopgørelserne som er brugt til simuleringerne er baseret på EMEP, EDGAR, GEIA emissions databaserne og det nyudviklede RCP4.5 emissionsscenarie. Effekten fra klimaændringer på de fremtidige ozon koncentrationer er blevet grundigt testet med hensyn til de forskellige ozon dræn og kilder. Ændringen, som skyldes klimaændringer, i de fremtidige ozon koncentrations niveauer resulterer i et fald i koncentrationerne i de rene områder og en stigning i de tætbefolkede mere forurenede områder.
Det viste sig i de fremtidige ozon koncentrationer at ændringerne på grund af klimaændringer førte til en general stigning i de ikke-forurenede områder. I byområderne vil ozon koncentrationerne derimod stige på grund af en øget produktion fra øget naturlige emissioner af VOC’er.
Den største ændring i overflade ozon koncentrationen blev fundet i dette århundrede, men tendensen ville fortsætte ind i det næste 22. århundrede. Ozon fordelingen er generelt drevet af to konkurrerende effekter; ozon nedbrydning på grund af øget vand damp i de rene områder og ozon produktion pga. øget VOC niveauer og øget vanddamp i de forurenede områder. Klimaændringer fremmer de naturlige VOC emissioner (isoprene) og øger dermed ozon produktionen i områder hvor der er relativt høje NOx niveauer.
Medtages effekten fra ændrede menneskeskabte emissioner i dette tilfælde baseret på RCP4.5 scenariet, ses et andet billede. Signalet fra ændrede emissioner dominerer for de fleste stoffer i de meste af model domænet. Dog er signalet fra klimaændringer i nogle tilfælde modsatrettet signalet fra emissionsændringer. Denne dæmpende effekt af emissions reduktioner er blevet betegnet som ”Klimastraffen”. Det vil sige for at opnå et bestemt koncentrationsniveau er man nødt til at reducere yderligere og medregne denne tillægsreduktion i luftforureningsregulativerne i fremtiden for at kompensere for effekten fra klimaændringer.
