A dynamic model for shipping emissions. Adaptation of Airviro and application in the Baltic Sea

Typ: Rapport
Serie: Meteorologi 153
Författare: David Segersson
Publicerad:

Sammanfattning

I många länder så är sjöfarten en viktig källa till emissioner av luftföroreningar. Nuförtiden anses sjöfarten ofta vara den viktigaste källan till utsläpp av svavel. Sjöfarten släpper även ut betydande mängder av kväveoxider, partiklar och flyktiga organiska ämnen. Ur klimatperspektiv så är sjöfarten en viktig utsläppakälla för växthusgaser och bidrar även till utsläppen av kortlivade klimatpåverkande ämnen, såsom sot. Utsläpp till luft från sjöfart har påverkan på luftkvalitet, klimatet och försurningen av våra vattendrag.

För att förstå vilken påverkan sjöfarten har på miljö, människors hälsa och klimatet, så är det nödvändigt att kvantifiera, kartlägga och beskriva dess emissioner. På grund av avsaknad av data och kunskap så har beräkningar av sjöfartens emissioner alltid varit mycket osäkra. En orsak till osäkerheterna har varit svårigheten att lokalisera och identifiera det stora antal fartyg som rör sig på våra vatten. En annan orsak har varit svårigheter och brist på kunskap kring emissionsfaktorer för fartygsmotorer. Sedan år 2007 har AIS (Automatic Identification System) varit en standard för att positionera och identifiera fartyg till sjöss. AIS är ett komplement till radar och beskriver enskilda fartygs position, fart och identitetmed hög precision. Denna utveckling har öppnat upp nya möjligheter att förbättra information om sjöfartens emissioner.

Ett system som använder AIS för att beräkna fartygsemissioner har utvecklats. Systemet möjliggör beräkning av emissioner från fartyg utifrån den senaste kunskapen kring emissionsfaktorer och tar hänsyn till fartygsspecifika uppgifter så långt som möjligt. Drivkraften för denna utveckling är att förbättra kunskapen om sjöfartens påverkan på miljö, människors hälsa och klimatet, samt att erbjuda ett flexibelt verktyg för frågor relaterade till utsläpp av luftföroreningar, växthusgaser och kortlivade klimatpåverkande ämnen. Det utvecklade systemet är en integrerad del i luftvårdssystemet Airviro.

Det utvecklade systemet har använts för Östersjön. Denna applikation av systemet kallas för Shipair, vilket avser såväl Airviro som de datakällor som används i denna uppsättning av systemet. Område som täcks in omfattar Östersjön och Nordsjön upp till Norges södra kust. AIS-data hämtas från den databas med alla Östersjöländers AIS information som administreras av HELCOM. Vid sidan av AIS-data använder applikationen Shipair även en webbtjänst från Sjöfarsverket för att inhämta och uppskatta fartygsspecifika uppgifter som behövs för emissionsberäkningarna.

Systemet har validerats genom att jämföra beräknad och uppmätt bränsleförbrukning för ett mindre antal fartyg. Jämförelsen visar på god överensstämmelse mellan beräknad och uppmätt bränsleförbrukning, med skillnader under 10 % för individuella fartyg. Jämförelser har även gjorts mot resultat från andra inventeringar av sjöfartens emissioner inom Östersjön. Resultaten överensstämmer väl med publicerade resultat från modellen STEAM2 utförda av FMI (Finska Meteorologiska Institutet). Denna inventering baseras på en liknande metod som Shipair. Större skillnader ses vid en jämförelse med de emissioner som används inom EMEP (Environmental Monitoring and Evaluation Programme), där EMEPs emissioner är betydligt högre än de som beräknas med Shipair. Slutligen genomfördes även indirekt verifiering av resultaten från Shipair genom att jämföra resultat från spridningsmodeller med uppmätta halter i omgivningsluft. På grund av ett stort bidrag från andra källor, vilka döljer signalen från sjöfarten, kunde inga mer detaljerade slutsatser dras rörande resultatens kvalitet. Jämförelsen bekräftade endast att de beräknade emissionerna inte är signifikant överskattade.

En jämförelse har även gjorts för att undersöka om emissioner för Svensk inrikes sjöfart beräknade utifrån bränslestatistik är rimliga. Resultaten indikerar att utsläppen från inrikes sjöfart beräknade utifrån bränslestatistik kan vara underskattade med ca 50 %.