Deltares – Universiteit Utrecht – TNO/Geologische Dienst

De historische CO2 uitstoot in NederlandGilles Erkens

Michiel J. van der Meulen

Hans Middelkoop

12 april 2023

Een oud gezegde…..

God created the world…….,

but the Dutch created Holland.

Berendsen 2005

De venige geschiedenis van Nederland

Orange - coastal peats

Brown - upland peats

naar Visscher 1949

Palaeogeografie 800 A.D.Vos (2010)

12 april 2023

De metamorfose van Nederland

Photo: H.J.A. Berendsen

Photo: S. van Asselen

Photo: S. van Asselen

VOOR NA

Berendsen 2005

De ontginningen van veengebieden

Drainage

Afgraven

12 april 2023

Doel van het onderzoek

Nederland is gekenmerkt door:Het voorkomen van grote hoeveelheden veen (organische stof) in de ondergrond van West- en Noord-Nederland (de kuststreek)

Een lange intensieve landgebruikgeschiedenis: sinds ca. 1000 AD zijn de veengebieden ontwaterd om landbouwgrond te winnen.

Drainage van veengebieden veroorzaakt oxidatie van het veen, en daardoor:i) daling van het landoppervlak ii) CO2 uitstoot

Onderzoeksvraag:Hoeveel CO2 is er totaal uitgestoten door landgebruik in Nederland?

Waarom willen we dit weten:i) omdat we weinig weten over de magnitude van dit soort bronnen

(zeker op de lange termijn!)ii) om de potentiële toekomstige CO2 uitstoot door landgebruik in

veenrijke kustgebieden elders kunnen bepalen

After Wetenschappelijke Atlas van Nederland

Aanpak (i)

Drainage = oxidatie van veen = daling van het landoppervlak

Van de Ven, 1993

12 april 2023

Aanpak (ii)

Hoeveel veen is er verloren gegaan door 1000 jaar landgebruik?

Landgebruik = bodemdaling over een bepaald gebied = een volume verdwenen veen

Benodigde informatie:i) Hoogte van het huidige landoppervlakii) Hoogte van het landoppervlak van 1000 jaar geleden

12 april 2023

Methode (i) – volume berekeningen

Huidig landoppervlak:Actueel Hoogtebestand Nederland (AHN)

• Laserhoogtemetingen• Landsdekkend• Hoge resolutie van 1 x 1 x 0.05 m

Bodemdaling door veenoxidatie:Het land dat op dit moment onder NAP1000 ligt, lag ooit op of boven NAP1000.

Dit klopt niet voor:i) Hooggelegen veengebieden (boven 1 m + NAP1000)i) Gebieden met open waterii) Gebieden zonder veen in de

ondergrond

Volume verdwenen ‘Oud’ veen: Het volume tussen -0.30 m NAP en het huidig landoppervlak.

Van de Plassche, 1982

MSL1000 =

~ 0.3 m -NAP

12 april 2023

Methode (ii) – volume berekeningen

Landoppervlak van 1000 jaar geleden: palaeogeografische en palaeobotanische reconstructies

• Informatie uit boorkernen• Historische gegevens• Landsdekkend• Lage resolutie

Soorten veengebieden:i) Veenkoepels (~2 m boven NAP)ii) Veenvlakten (~80 cm boven NAP)

Volumeberekeningen:

Het volume tussen NAP1000 en de koepel/vlaktehoogte

Disclaimer: Alle schattingen en aannames zijn conservatief!

Veenkoepels 800 A.D. naar Pons (1992)

12 april 2023

Resultaten (i)

Gemiddelde bodemdaling in de laatste 1000 jaar door de mens: ~ 2.5 m

De daling van het landoppervlak door drainage bestaat uit 3 componenten: 1. krimp (verwaarloosbaar op langere tijdschalen) 2. compressie/compactie (~ 15 % op langere tijdschalen) 3. oxidatie (~ 85 % op langere tijdschalen)

Veentype Oppervlak

(km2)

Hoogte

(m)

Volume

(km3)

‘Oud’ veen (onder NAP1000) 6661 - 8.3

Veenkoepels

(boven NAP1000)

beste schatting 4360 2 8.7

spreiding - 1 - 4 3.7 – 14.8

Veenvlakten

(boven NAP1000)

beste schatting 3534 0.8 2.9

spreiding - 0.5 – 1.5 1.8 – 5.3

Totaal beste schatting 7895 - 20.0

spreiding - - 13.8 – 28.4

0

50

100

150

200

250

300

350

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00

LOI (%)

OM

(kg

/m3)

Netherlands-UU

Netherlands-UU

Netherlands-UU

Netherlands-UU

Netherlands-UU

Netherlands-UU

Poland

Netherlands-TNO

12 april 2023

Methode (iii) – Bulk dichtheid

Massa organische stof per m3 in de Nederlandse ondergrond (n = 664)

Sediment Veen

Data van de UU, Deltares, and TNO

Gemiddelde organische stof dichtheid = 116 kg/m3

(spreiding 80 – 150 kg/m3)

12 april 2023

Resultaten (ii)

Gemiddeld 50 % van de organische stof bestaat uit koolstof (C)

De totale hoeveelheid bodemkoolstof vrijgemaakt gedurende de laatste 1000 jaar is:1.0 Gton (1012 kg) spreiding: 0.5 – 2.0 Gton

1 kg bodemkoolstof staat gelijk aan 3.67 kg atmosferische CO2

De totale hoeveelheid CO2 uitgestoten door landgebruik in Nederland in 1000 jaar:3.6 Gton (1012 kg) spreiding: 1.7 – 7.3 Gton

Dit staat gelijk aan een toename van de atmosferische CO2 concentratie met:0.46 ppmv (parts per million by volume) spreiding: 0.2 – 0.9 ppmv

50 % van de CO2 emissies worden opgenomen door de oceanen en de biosfeer

De netto toename in atmosferische CO2 concentratie is 0.23 ppmv

De verschillende bronnen

Drie bronnen van CO2 uit veen:

1. Verbranding (de kachel) ~ 20%

2. Erosie van oevers na vervening ~ 9%

3. Oxidatie door drainage ~ 71%

Figuur naar Histland

Chris de Bont, Alterra

Verveningen in NL

CO2 uitstoot door de tijd

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

1650 1750 1859 1899 1970 2005

Mto

n

In absolute hoeveelheden nu meer CO2 uitstoot door drainage dan door

historische verbranding!NB getallen zijn bewerking van de resultaten van Gerding (1995)

VERBRANDING

DRAINAGE

12 april 2023

Discussie: Is dit eigenlijk veel?

In vergelijking met andere bronnen van CO2 uitstoot:

Het is minder dan de jaarlijkse CO2 uitstoot door fossiele brandstof in de USA (~ 5.7 Gton CO2)

Het staat gelijk aan 50 jaar non-stop Eyjafjallajökull erupties

(0.15 - 0.30 Mton CO2 per dag)

12 april 2023

Discussie: wereldwijde impact?

Nederlandse uitstoot is significant vanwege:• Intensieve drainage• Lange tijdspanne• Dikke veenpakketten

Extrapoleren van Nederlandse resultaten naar de komende eeuw: • Totaal gemiddeld volumeverlies: 2000 km3

• Totale gemiddelde bodemdaling: 25 cm• Totale uitstoot: 23 ppmv

In vergelijking met totale landgebruik gerelateerde CO2 uitstoot:

Het Nederlands veen heeft 2.3 % voor zijn rekening genomen

(studiegebied is slechts 0.1 % van wereldwijde veengebieden).

April 12, 2023

Conclusiepunten

1. Met een geologische blik en de juiste data (AHN, palaeo-geografische en –botanische reconstructies) is het mogelijk om verandering in veen volumes door de tijd te bepalen.

2. Drainage van veengebieden veroorzaakte een gemiddelde bodemdaling van 2.5 m in de kustzone

3. Het stug doorzetten van drainage van veenrijke (kust)gebieden zorgt op de lange termijn voor een meetbare en significante toename van CO2 in de atmosfeer

4. De Nederlandse gegevens kunnen gebruikt worden om de potentiële toekomstige uitstoot van CO2 in veenrijke kustgebieden elders te schatten.

De historische CO2 uitstoot in Nederland

Gilles Erkens et al.