Modelling effects of acid deposition and climate change on soil and run-off chemistry at Risdalsheia, Norway

Elevated carbon dioxide levels, caused by anthropogenic emissions of carbon dioxide to the atmosphere, and higher temperature may lead to increased plant growth and uptake to nitrogen, but increased temperature may lead to increased nitrogen mineralisation causing enhanced nitrogen leaching. The overall result of both counteracting effects is largely unknown. To gain insight into the long-term effects, the geochemical model SMART2 was applied using data from the catchment-scale experiments of the RAIN and CLIMEX projects, conducted on boreal forest ecosystems at Risdalsheia, southern Norway. These unique experiments at the ecosystem scale provide information on the short-term effects and interactions of nitrogen deposition and increased temperature and carbon dioxide on carbon and nitrogen cycling and especially the run-off chemistry. To predict changes in soil processes in response to climate change, the model was extended by including the temperature effect on mineralisation, nitrification, denitrification, aluminium dissolution and mineral weathering. The extended model was tested on the two manipulated catchments at Risdalsheia and long-term effects were evaluated by performing long-time runs. The effects of climate change treatment, which resulted in increased nitrogen fluxes at both catchments, were slightly overestimated by SMART2. The temperature dependency of mineralisation was simulated adequately but the temperature effect on nitrification was slightly overestimated. Monitored changes in base cation concentrations and pH were quite well simulated with SMART2. The long-term simulations indicate that the increase in nitrogen run-off is only a temporary effect; in the long-term, no effect on total nitrogen leaching is predicted. At higher deposition levels the temporary increase in nitrogen leaching lasts longer than at low deposition. Contrary to nitrogen leaching, temperature increase leads to a permanent decrease in aluminium concentrations and pH

SMART users guides: SMART_NL & SMS_NL

Instructions to install and to use the model SMART_NL are given, and how to use the model SMART_NL with SUMO included. Besides, a user manual for configuration management is given

Evaluatie van de verzuringsdoelstellingen: kwantificering van de effecten van emissievarianten op half-natuurlijke terrestrische ecosystemen

In het kader van de evaluatie verzuringsdoelstellingen zijn depositiescenario's geëvalueerd met de dynamische modellen SMART2/MOVE. Het blijkt dat door naijleffecten overschrijdingen van normen kunnen optreden, terwijl kritische depositieniveaus niet meer overschreden worden. De vertraging is ongeveer tien jaar. Voor adequate bescherming van bossen en natuurgebieden is het van belang dat naast Nederlandse ook buitenlandse emissies gereduceerd worden

Verbeteringen voor de Natuurplanner

Tijdens de ontwikkeling en toepassing van de modellen SMART2, SUMO2 en MOVE, alle onderdeel van de Natuurplanner het modelinstrumentarium van het Milieu- en Natuurplanbureau1, is een aantal problemen aan het licht gekomen. In dit werkdocument wordt een aantal van deze problemen behandeld en wordt een oplossing gegeven of een oplossingsrichting aangegeve

Technical documentation of the soil model VSD+ : Status A

VSD+ is een model om de gevolgen te berekenen van atmosferische depositie en klimaatverandering voorbodemverzuring, de beschikbaarheid van voedingsstoffen en het vastleggen van koolstof. Het model isontwikkeld ter onderbouwing van strategieën om de uitstoot van zwavel (S) en stikstof (N) in Europa teverminderen. Dit document biedt een samenvatting van de theorie waar het model op gestoeld is, detechnische documentatie hiervan alsmede een beschrijving van het testen, het valideren en de sensitiviteitsanalysevan het model. De processen zoals beschreven in het artikel over VSD+ zijn met goed gevolg getest.De gevoeligheidsanalyse gaf aan dat de constante voor het evenwicht tussen H+ en Al3+ in de bodemoplossingen de Ca-verweringssnelheid de parameters zijn, die voor een groot gedeelte de waarde van degesimuleerde pH bepalen. Voor basenverzadiging zijn de belangrijkste parameters de uitwisselingsconstantetussen H+ en basische kationen en de verwering van Ca. Voor de C/N ratio van bodemorganische stof zijn Cen N in het strooisel en de opname van N zeer bepalende factoren. De nitraatconcentratie hangt sterk samenmet het nerslagoverschot en de netto input van N---VSD+ is a model to calculate effects of atmospheric deposition and climate change on soil acidification,nutrient availability and carbon sequestration. The model has been developed to support emission abatementstrategies of sulphur (S) and nitrogen (N) in Europe. This document contains a summary of the modeltheory, technical documentation and descriptions of testing, validations and the sensitivity analysis of themodel. The processes described in the paper about VSD+ have been tested successfully. The sensitivityanalysis showed that the constant for the equilibrium between H+ and Al3+ in the soil solution and theweathering rate of Ca are the parameters that to a large extent determine the value of the simulated pH. Forbase saturation, most important parameters are the exchange constant between H+ and base cations andthe weathering of Ca. For the C/N ratio of soil organic matter, litterfall of C and N and the uptake of N areimportant influencing factors. The nitrate concentration strongly depends on the leaching flux and the net N inpu

Dynamic nitrogen deposition thresholds during forest stand development in a Douglas fir forest analysed with two nitrogen models SMART2 and MERLIN

In contrast to the classical critical load (CL) concept, based on long-term steady-state conditions, a dynamic deposition threshold (DDT) is introduced. This DDT takes into account all relevant dynamic aspects of vegetation development/forest growth, mineralisation, immobilisation and denitrification, depending on the successional stage of the forest. DDT values for nitrogen were determined for a Douglas fir rotation by two process-based nitrogen models SMART2 and MERLIN using three different criteria for critical nitrogen leaching. During most of the rotation time, the predicted DDT values were higher than the corresponding traditional CL. SMART2 and MERLIN predicted a maximum DDT of 4.9 and 4.6 kmol N per ha per year (69 and 64 kg N per ha per year, respectively), when accepting a critical N leaching level of 1.73 kmol N per ha per year related to impacts on ground water quality. This is due mainly to relatively high tree uptake during the first 50 years of a forest rotation, compared to a long-term estim

Verkeersveiligheid op vrije tram- en busbanen

In augustus 2007 werd het bestek nr. ABMV/07/VV/VTBB Studieopdracht “Verkeersveiligheid op vrije tram- en busbanen” gepubliceerd. Het doel van deze opdracht was de verkeersveiligheid van vrije tram- en busbanen in beeld te brengen en te analyseren. Daarbij diende vertrokken te worden van een gedetailleerde, multidisciplinaire analyse van de ongevallen, geregistreerd op de Vlaamse beddingen voor het openbaar vervoer, en van de identificatie van mogelijke ongevals-oorzaken. Bovendien zouden uit het onderzoek een aantal algemene richtlijnen,moeten geformuleerd worden voor de (her)aanleg van tram- en busbanen. Meer specifiek wil men met dit onderzoek een antwoord krijgen op volgende vier vragen: 1. Hoe is het gesteld met de verkeersveiligheid op vrije tram- en busbanen? 2. Komt de aanleg van vrije tram- en busbanen in conflict met de veiligheid van de zwakke weggebruiker? Is die onveiligheid groter dan op anders ingerichte wegen met vergelijkbare functie? 3. Welke factoren liggen ten grondslag aan de verkeersongevallen op vrije tram- en busbanen? 4. Welke maatregelen kunnen genomen worden om de verkeers-veiligheid op vrije tram- en busbanen te verbeteren? Welke richtlijnen kunnen geformuleerd worden voor de aanleg van vrije tram- en busbanen vanuit verkeersveiligheidsoogpunt? De vier verschillende fases van het onderzoek werden in het bestek gedetailleerd beschreven: In een eerste fase dient een globale analyse van de verkeersveiligheid op weggedeelten met vrije tram- en busbanen te gebeuren, en dit aan de hand van een gedetailleerde inventaris van de geregistreerde ongevallen. In een tweede fase dient de vastgestelde onveiligheid van verschillende tram- en busbanen te worden vergeleken met de verkeersveiligheid op anders ingerichte, doch qua functie vergelijkbare weggedeelten. Daartoe dient te worden uitgegaan van de frequentie van ongevallen en van de vergelijking van de oorzaken van de ongevallen op beide “types” weginrichting. In een derde fase volgt een probleemanalyse. Deze probleemanalyse baseert zich in eerste instantie op de ongevalgegevens verzameld tijdens de eerste fase om mogelijke conflictsituaties in beeld te brengen. Daarnaast worden specifieke knelpunten geïdentificeerd, die een veilige interactie tussen de voertuigen van het openbaar vervoer (bussen en trams) en de andere weggebruikers, voornamelijk de zwakke weggebruikers (zoals voetgangers en fietsers), bemoeilijken. Deze knelpunten kunnen gesitueerd zijn op de tram- en/of busbaan zelf, in de onmiddellijke omgeving ervan of zelfs ruimer, dit is in de algehele inrichting van de straat en/of de ordening van de verkeers-afwikkeling in die zone. Meer specifiek dient dus nagegaan te worden welke factoren ten grondslag liggen aan verkeersongevallen op vrije tram- en busbanen. Deze factoren kunnen zowel gedrags- als omgevingsfactoren omvatten. Gedragsfactoren kunnen betrekking hebben op het gedrag van de tram- en busbestuurders alsook op het gedrag van de andere weggebruikers op en rond de vrije tram- en/of busbaan. Fysieke kenmerken van vrije tram- en busbanen die een invloed kunnen hebben op de verkeersveiligheid dienen eveneens nader bekeken te worden. Bijzondere aandacht dient ook uit te gaan naar de problematiek van de oversteekplaatsen op de vrije tram- en busbanen. In een vierde fase dienen, naast formulering van beleidsaanbevelingen voortvloeiend uit de probleemanalyse, algemene richtlijnen voor de aanleg van tram- en busbanen geformuleerd te worden. Hierbij kan een onderscheid gemaakt worden tussen de aanleg van nieuwe tram- en busbanen en de heraanleg van bestaande tram- en busbanen. De richtlijnen moeten betrekking hebben op beide situaties en oog hebben voor het feit dat de inrichtingen steeds het gevolg zullen zijn van maatwerk, steeds in te passen in een andere ruimtelijke (en verkeerskundige) omgeving

Prediction of plant species occurrence as affected by nitrogen deposition and climate change on a European scale

Plant species occurrence in Europe is affected by changes in nitrogen deposition and climate. Insight into potential future effects of those changes can be derived by a model approach based on field-based empirical evidence on a continental scale. In this paper, we present a newly developed empirical model PROPS, predicting the occurrence probabilities of plant species in response to a combination of climatic factors, nitrogen deposition and soil properties. Parameters included were temperature, precipitation, nitrogen deposition, soil pH and soil C/N ratio. The PROPS model was fitted to plant species occurrence data of about 800,000 European relevés with estimated values for pH and soil C/N ratio and interpolated climate and modelled N deposition data obtained from the Ensemble meteo data set and EMEP model results, respectively. The model was validated on an independent data set. The test of ten species against field data gave an average Pearson's r-value of 0.79. PROPS was applied to a grassland and a heathland site to evaluate the effect of scenarios for nitrogen deposition and climate change on the Habitat Suitability Index (HSI), being the average of the relative probabilities, compared to the maximum probability, of all target species in a habitat. Results for the period 1930–2050 showed that an initial increase and later decrease in nitrogen deposition led to a pronounced decrease in HSI, and with dropping nitrogen deposition to an increase of the HSI. The effect of climate change appeared to be limited, resulting in a slight increase in HSI

Modellering van dood hout in SMART2-SUMO2

De modellen SMART2-SUMO2 worden o.a. gebruikt voor doorrekeningen van de effecten van scenario¿s op de bodem en vegetatie. Een omissie in deze modellen was de simulatie van dood hout. In dit rapport wordt beschreven hoe deze leemte is opgevuld door het bijhouden van een dood hout pool en de mineralisatie van het dode houd. De simulatie van de stikstofkringloop in SMART2-SUMO2 is door de toevoeging vollediger geworden. Als voorbeeld worden enkele simulaties voor twee beheerscenario¿s voor een aantal bostypen gegeven. Deze laten zien dat de gesimuleerde waarden redelijk tot goed overeenkomen met literatuurwaarden. Door de inbouw van de simulatie is een extra graadmeter aan het modelinstrumentarium toegevoegd en wordt het mogelijk om bijvoorbeeld de doelstellingen in het programma beheer m.b.t. dood hout te evalueren op hun haalbaarheid. De nieuwe module dient echter nog wel gevalideerd te worden

Reprofuncties voor de voorspelling van de zuurgraad ten behoeve van ecohydrologische modellering en geschiktheidsbeoordeling

Voor een betere onderbouwing van de zuurgraad in eenvoudige modellen voor ecohydrologische modellering en geschiktheidsbeoordeling, zijn reprofuncties afgeleid, waarmee op basis van bodemtype, watertype, Gemiddelde VoorjaarsGrondwaterstand (GVG) en N-depositie de zuurgraad van de bodem voorspeld kan worden. Hiervoor is met SMART2 voor 16 bodemtypen en 4 watertypen voor een groot aantal combinaties van GVG, kwelflux en N-depositie de pH berekend. Op basis van deze berekeningen zijn 64 reprofuncties afgeleid. Voor 23 combinaties past een lineaire model het beste, voor de overige 41 combinaties is een niet-lineair model afgeleid, waarvan 7 exponentieel, 12 logistisch en 22 volgens de Gompertz vergelijking. Er is een duidelijke relatie tussen de watertypen en de modellen