Research in support of Air Pollution Policies : Results from the first phase of the Swedish Clean Air and Climate Research programme Final report

The overall objective of the Swedish Clean Air and Climate Research Programme (SCAC) financed by the Swedish Environment Protection Agency (SEPA) is “To develop and improve the scientific basis for air pollution policies on national and international scales”. The present report summarizes the key findings of the Phase 1 of the programme (November 2013 – March 2017). The program has been successful in generation new knowledge in several areas for direct importance for both national and international policy. The international part covers results to be implemented within the CLRTAP, the EU and the Arctic Council. Some of the key findings are listed below: • A Scandinavian version of the GAINS model was developed, by which it is possible to optimize costs for air pollution measures with respect to the main pollutants and SLCPs. (WP1) • The choice of climate metric shows surprisingly little impact on the relative cost effectiveness of SLCP abatement measures in Sweden, even if including variation in climate metric values for the SLCPs. (WP1) • Current and future needs for national emission projections and scenarios were analysed as well as roles and responsibilities in the present system. Based on the analysis needs for changes have been identified. (WP2) • Systematic sensitivity analysis could improve the understanding and quantification of projections and it was shown how sensitivity analyses in emission projections and scenarios could be undertaken, taking different objectives into account. (WP2) • High-resolution dispersion models were developed for the three urban domains Göteborg, Stockholm and Umeå with respect to the most important source categories of particle emissions; traffic exhaust, road traffic non-exhaust, residential wood combustion, shipping and other activities. (WP3) • A new methodology was developed to calculate highly resolved (time and space) ozone concentrations without the need to use advanced photochemical modelling. The method was used to assess impact of ozone on pregnancy outcomes. (WP3) • Exposure data for 1990–2011 on PM10, PM2.5 and BC for the three urban areas were applied to several cohorts, and dose response-functions were calculated for cardiovascular disease, lung function as well as pregnancy outcomes. The most consistent evidence for cardiovascular effects was observed for BC and stroke with a hazard ratio of 1.14 per μg m–3. For lung function, data from Gothenburg showed small but statistically significant reductions related to all three types of particles from road traffic. In a study in Stockholm it was also shown that exhaust particle exposure was associated with small birth weight; the odds ratio increase during the first trimester was 1.09 per 200 ng m–3. (WP3) • Model calculations show that emission changes in Europe affect Arctic climate. Model simulations indicate that the Arctic has warmed by 0.5 K since 1980’s due to sulphur emission reductions over Europe. Further, by 2050, a reduction of global aerosol emissions from fossil fuels could lead to a global and Arctic warming of 0.3 K and 0.8 K respectively, compared to 2005. (WP4) • The contribution from different sectors and pollutants to Arctic temperature change has been studied by using the RTP concept. However, analyses of robustness of the concept show less agreement for the Arctic, an issue to be further investigated. (WP4) • Future ozone impacts on human health and ecosystems will depend more on chronic exposure to medium rather than high peak concentrations. (WP4) • In order to evaluate ozone effects on tree growth and carbon sequestration, a database on annual stem growth has been established for Norway spruce, Scots pine and European beech at 25 different forest observation sites in southern part of Sweden. Statistical analysis of the data is presently ongoing. (WP4) • The present understanding of dynamic effects to ecosystems from nitrogen deposition was evaluated through an international workshop. (WP4)Den övergripande målsättningen med Naturvårdsverkets forskningsprogram SCAC Clean Air and Climate Research Programme är att utveckla och förbättraden vetenskapliga basen för nationella och internationella luftvårdsåtgärder. Föreliggande rapport sammanfattar de viktigaste resultaten från den första fasen av programmet (november 2013 – mars 2017). Inom programmet har vi tagit fram ny kunskap inom flera områden av direkt betydelse för både nationell och internationellt luftvårdsarbete. Internationellt har resultaten varit av betydelse för Luftvårdskonventionen (CLRTAP), EU och Arktiska Rådet. Nationellt har resultaten direkt betydelse för flera av miljökvalitetsmålen. Några av de viktigaste resultaten sammanfattas i det följande: • En skandinavisk version av den så kallade GAINS-modellen har utvecklats med vilken det är möjligt att kostnadsoptimera luftvårdsåtgärder med avseende på de viktigaste luftföroreningarna och de kortlivade klimatpåverkande luftföroreningarna. (SLCP) (WP1) • Valet av klimatindikator (t ex GWP 100) visar sig ha förvånansvärt liten betydelse för kostnadseffektiviteten hos åtgärder riktade mot SLCP i Sverige. (WP1) • Det nuvarande och framtida behovet av officiella utsläppsprognoser och scenarier har analyserats liksom fördelningen av roller och ansvar. Baserat på analysen har behovet av förbättringar identifierats. • Systematisk känslighetsanalys kan förbättra förståelsen och de kvantitativa uppskattningarna hos utsläppsprognoser och i projektet har vi visat hur känslighetsanalyser kan utföras genom att ta hänsyn till olika mål för prognoserna. (WP2) • Högupplösta spridningsmodeller har utvecklats för de tre urbana områdena Göteborg, Stockholm och Umeå med avseende på partikelemissioner från de viktigaste källtyperna, trafikavagser, icke avgasbundna partiklar, vedeldning för lokaluppvärmning, fartygstrafik och övriga aktiviteter. (WP3) • En ny förenklad metodik har utvecklats för beräkning av högupplösta (tid och rum) ozonkoncentrationer utan att använda avancerad fotokemisk modellering. Metoden användes för att analysera effekten av ozon på graviditetsutfall. (WP3) • Exponeringsdata för 1990–2011 för PM10, PM2.5 och BC för de tre urbana områdena applicerades på flera kohorter och dos-responssamband beräknades för hjärt-kärlsjukdomar, lunkfunktion och graviditetsutfall. De mest konsistenta resultaten för hjärtkärlsjukdomar observerades för sot (black carbon, BC) i relation till stroke med en riskkvot på 1.14 per μg m‑3. När det gäller lungfunktion visade data från Göteborg en liten men statistisk signifikant reduktion med avseende på alla tre partikeltyperna från vägtrafik. I en studie i Stockholm visades dessutom att exponering för avgaspartiklar kunde relateras till låg födelsevikt. (WP3) • Modellberäkningar visar att emissionsförändringar i Europa har signifikant påverkan på klimatet i Arktis. De visar bl.a. att Arktis har blivit 0.5 grader varmare sedan 1980 till följd av svavelåtgärderna i Europa. Resultaten visar vidare att en global minskning av partikelutsläppen från fossila bränslen till 2050 kan leda till ytterligare uppvärmning som globalt uppskattas till 0.3 grader globalt och till 0.8 grader över Arktis jämfört med 2005. (WP4) • Betydelsen av olika sektorer och föroreningar för temperaturförändringarna i Arktis har studerats med användning av RTP-konceptet. Beräkningarna visar dock på en sämre överenstämmelse för Arktis, en fråga som behöver studeras ytterligare. (WP4) • För framtida påverkan från ozon på hälsa och ekosystem kommer kronisk exponering för måttligt förhöjda halter att bli viktigare än episoder med höga halter. (WP4) • För att utvärdera ozons effekter på trädtillväxten och inbindningen av kol har en databas utvecklats med avseende på den årliga stamtillväxten hos gran, tall och bok. (WP4)