Nya kunskaper om ozon - orsaker, effekter och trender Håkan Pleijel, IVM GU Per Erik Karlsson, IVL

Innehåll Mål och resultat från ASTA-programmets ozon-forskning Lokal variation i ozonhalter Stigande bakgrundhalter av ozon Vårens ozonepisoder – ett exempel Internationell utveckling

Ozoneffekter på vete

Känsliga växter får synliga skador

Mål i ASTA-programmet Utveckla dos-respons-samband för träd och grödor Modellera stomatakonduktans

Ackumulerat upptag av ozon Från: Exponering baserad på ozonkoncentration Till: En fysiologisk dos baserad på bladen uppta av ozon ozon 20 40 60 00:00 12:00 Time of day Ozone concentration, ppb To over-all aim with our research activities has been to improve to concept for ozone dose, from one based on the ozone concentrations in the air surrounding the leaves to a physiologically more sound concept based on the cumulated amount of ozone taken up by the leaves. Ozone is deposited to surfaces according to an electric resistance concept with resistances for ozone uptake to the soil, to external plant surfaces and through the stomatal pores. Only the ozone entering the leaves through the stomata is physiologically active. Dagtid AOT40 Ackumulerat upptag av ozon

Test av konduktansmodell för vete EMEP modifierad vs. observerad Optimerad vs. observerad gs R2 = 0.68 R2=0.77 Uddling & Pleijel 2006

Mål i ASTA-programmet Utveckla dos-respons-samband för träd och grödor Modellera stomatakonduktans Sammanställa och kvalitetssäkra data från olika länder Gördor: vete och potatis Träd: björk, gran Underlag för ekonomiska bedömningar

Fältkammarförsök

Dos-respons samband i LRTAP Mapping Manual

Uppskattade skördeförsluter - vete

Jämförelse av effekter av ozon och koldioxid hos vete Abstract-figur Figure 1. Relative values of 1000-grain weight and number of grains per unit area are plotted against a) O3 uptake (AFst6) and b) CO2 concentration ([CO2]). The y-values are given in relation to the experiment-wisely extrapolated response values at Afst6=0 mmol m-2 or [CO2]=280mol mol-1. (den ensamma punkten längst ut till höger I figur a är SE99. No of grain saknas ju där eftersom ingen bestämd yta kunde skördas)

Samband för barrtäd och lövträd tillsammans Ozonupptag jämförs med ATO40 -80 -60 -40 -20 50 100 AOT40 (ppm h) % change R2=0.55 -80 -60 -40 -20 10 20 30 40 50 Ackumulerat ozonupptag (mmol m-2) % change R2=0.72 Collating experimental data for ozone uptake-effect relationships. Seven data sets from six countries. Coniferous and deciduous tree species analysed together Annual dose and effect. Using the CUO concept, the statistical analysis demonstrates a significant negative effect at the current critical level, 4 mmol m-2, when both coniferous and deciduous tree species are included in the analysis. This is not the case for the current critical level based on AOT40, 5 ppm h, where the effects are not statistically significant when both coniferous and deciduous tree species are included in the analysis. Thus, the concept of cumulated uptake of ozone has a more unifying potential to explain ozone impacts on diffrerent tree species. Karlsson et al. 2007.

Relativ årlig ökning i basyta (%) -6 -4 -2 2 4 6 8 10 AOT40 (ppm h) Relativ årlig ökning i basyta (%) Ozoneffekter på vuxna träd i fält Asa, Småland. Mogna bestånd av gran. 10 ytor, 5 träd på varje. Multipel regression. Relative ökning i basyta (BAI) hos träden 1993-2001. 91% av variationen i BAI kunde förklaras Signifikanta faktorer var: Beståndes basyta p<0.0001 Temp summa (>5 oC) p<0.0001 Markfuktighet p<0.0001 Ozon (AOT40) p=0.0024 Luftens VPD p=0.022 Solinstrålning p=0.15 The figure illustrates the magnitude of the residuals with respect to the explanatory power of the variable AOT40. The values for the relative, annual basal area increment (expressed as % increase per year) were transformed, so the value connected with the median value for AOT40, was set to zero. The absolute scale was the same. The statistical model was applied to these transformed values. The line shows the linear function based on the estimated regression coefficient for ozone (AOT40). The data points show the resulting residuals plotted agains AOT40. The impact of AOT40 on the relative, annual basal area increment in the range 0 – 10 ppm h was in the order of -1%, to be compared with the mean relative, annual basal area increment for all trees during the study period, which was 4.6%.

Ozonvariation i tiden

Medel ozonhalt sommar 04 Råö 34 ppb Femman 30 ppb Östad 26 ppb Klevsjön 27 ppb Grytebergen 31 ppb

Dygnsprofiler [O3] sommar 04

Ozon – lokalklimat

Transport och förbrukning vid jordytan påverkar båda ozonhalten Dag Natt [O3] Kemisk bildning Deposition Transport från luftlager längre upp

Ozon i Abiskofjällen

Stigande trend i bakgrundshalter Växtsäsongen har blivit längre – påverkar även ozonupptag Temperatur viktig begränsning av ozonupptag –särskilt i norr

Greying of the globe 1990 mean = 35 ppb 2030 mean = 45 ppb Fig 3. Global surface O3 distributions for showing approximate July means for the Asian region. Modelled using STOCHEM with the IPCC SRES A2 emissions scenario (IPCC, 2000) Från Prather et al. 2003

Fig. 2 The effect of filtration on Pakistan wheat cv Fig. 2 The effect of filtration on Pakistan wheat cv. Chak-86 during the 1992-1993 growing season in Lahore, Pakistan. The plant on the left has been grown under conditions where ozone has been filtered from the air, the plant on the right under the ambient ozone concentrations present at the location. Från Wahid et al

Mars 2007

26 mars 2007

Framtiden Relativt få experiment med växter görs Viktiga rapporter från Medelhavsområdet Hälsoeffekter har uppvärderats Frågan globaliseras – interkontinental transport, växande ekonomier, stigande bakgrundshalter Storskalig modellering – allt viktigare Ozon – en växthusgas

Tack för er uppmärksamhet! 3