Eén van de doelstellingen van het ISECA project is om aan te tonen vanwaar de nutriënten verantwoordelijk voor eutrofiëring afkomstig zijn. Het transport van stikstof via waterwegen, en dan meer in het bijzonder rivieren, vertegenwoordigt ongeveer twee derde van de totale aanvoer van stikstof [1]. De rest is afkomstig van atmosferische depositie. Hier vatten we het vereenvoudigde model samen dat gebruikt wordt om de effecten van verschillende beheersstrategieën, waaronder de reductie van stikstofinput, op de waterkwaliteit in relatie tot eutrofiëring na te gaan. De aldus verkregen resultaten zijn enkel bedoeld als demonstratie voor het gebruik van de Web-gebaseerde ApplicatieServer (WAS) en zijn niet gevalideerd aan de hand van veldmetingen.
De waarden zijn verkregen door twee-dimensionele interpolatie van zoutmetingen (saliniteit) afkomstig van de ICES Oceanographic Database [2] en een functionele relatie voor de afhankelijkheid tussen winter DIN (opgelost anorganisch stikstof) en het zoutgehalte voor de Belgische kustwateren onder de onverstoorde en meer recente condities zoals gerapporteerd door de Belgische OSPAR werkgroep [3] voor de periode 2000-2005, tezamen met andere lineaire verbanden tussen winter DIN en de chlorofyl-a concentraties voor het voorjaar [3]. De interpolatie is gebaseerd op een 2D interpolatie algoritme van John d'Errico [4]. Voor het kritische (verhoogde) niveau wordt aangenomen dat dit 50 % boven het onverstoorde niveau ligt (OSPAR criterium). Een stikstofbalansmodel [5] is gebruikt voor het Schelde rivierbekken, dat in Frankrijk, België en Nederland ligt en uitmondt in de Westerschelde. Dit model is gebruikt om het effect van verschillende maatregelen, zoals vermindering van de veestapelomvang en een dalend gebruik van meststoffen in de landbouw, op de vermindering van de uitstroom van stikstof naar kustwateren na te gaan. Tenslotte worden deze scenario's gecombineerd met resultaten van de 2D interpolatie om het ruimtelijke patroon van waterkwaliteitparameters zoals het 90^ste percentiel (P90) van chlorofyl-a, belangrijk voor eutrofiëring, te bepalen.

Resultaten voor de volgende scenario's zijn beschikbaar op de Web Applicatie Server:

1. Business-as-usual scenario: geen extra maatregelen, het resultaat is een daling van 2.2 % in totale stikstoflast voor de monding van de Schelde tegen 2050 vergeleken met 2010.
2. Geleidelijke daling in het gebruik van meststoffen tot 50 % van de beginconcentratie tegen 2040. Het resultaat is een 23 % daling van de stikstofbelasting tegen 2050.
3. Zogenaamde bufferstroken langs de rivieren, deze worden beschouwd als een potentieel nuttige methode om nutriëntenretentie te bereiken [5]. Een geleidelijke daling in het gebruik van deze bufferstroken langs de rivieren grenzend aan landbouwgrond met een maximale breedte van 10-50 m tegen 2040 (afhankelijk van de provencie). Dit leidt tot een 18.5 % reductie in stikstofbelasting tegen 2050.
4. Een geleidelijke afname van de veestapel met 50 % tegen 2040. Het resultaat is een daling van 24.6 % in stikstofbelasting tegen 2050.
5. Een geleidelijke verbetering in de efficiëntie van afvalwaterzuivering met 40 % tegen 2040: 13.6 % daling in stikstofbelasting tegen 2050.
6. Een geleidelijke daling in de stikstoflast van industrieel afvalwater tot 0 % tegen 2040: het resultaat is een reductie met 12.7 % in de stikstofbelasting tegen 2050.
7. Een geleidelijke daling in de stikstoflast tot 0 % tegen 2040 van huishoudelijk afvalwater niet aangesloten op de riolering: 26.5 % daling in de stikstofbelasting tegen 2050.
8. Combinatie van de maatregelen B-G met als resultaat 78.3 % daling in de stikstofbelasting tegen 2050.
9. Scenario A in combinatie met het in 2006 door het Nederlandse KNMI [6] gebruikte klimaatscenario G - ongewijzigd circulatiepatroon met temperatuurstijging van 1° C. Zie www.knmi.nl. Het resultaat is een daling in de stikstofbelasting met 2 %.
10. Scenario A in combinatie met KNMI klimaatscenario W+ [6]: gewijzigd circulatiepatroon met temperatuurstijging van 2° C. KNMI scenario's voor klimaatverandering zie www.knmi.nl (resulteert in een 5.4 % daling in de stikstofbelasting).
11. Twee andere scenario's zijn nog voorhanden: één voor de onverstoorde condities (gebaseerd op het "gemengd diagram" zoals gerapporteerd in OSPAR (2008)), en één voor het kritieke OSPAR niveau (50% boven dit onverstoorde niveau).

Als voorbeeld vergelijken we de P90 waarde van chlorofyl-a voor de scenario's A (eerste figuur hieronder) en H - alle maatregelen gecombineerd (tweede figuur) voor de Belgische kust:

Bronnen:

1. Eutrophication Status of the OSPAR Maritime Area, Second OSPAR Integrated Report, Table 4.6. Eutrophication Series. OSPAR Commission, 2008. www.ospar.org.
2. ICES, 2012. International Council for the Exploration of the Sea Oceanographic Database, 2012. ICES, Copenhagen. www.ices.dk.
3. OSPAR, 2008. Report on the second application of the OSPAR Comprehensive Procedure to the Belgian Marine Waters. Report by Belgium. Federal Public Service Health, Food Chain Safety and Environment, 70 pages, 2008. www.ospar.org.
4. John d'Errico (2006). www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/4551
5. Vermaat, J.E., Broekx, S., Van Eck, B., Engelen, G., Hellmann, F., De Kok, J.L., Van der Kwast, H., Maes, J., Salomons, W. and Van Deursen, W., 2012. Nitrogen source apportionment for the catchment, estuary and adjacent coastal waters of the Scheldt, Special Issue - A Systems Approach for Sustainable Development in Coastal Zones, Ecology and Society 17 (2): 30.
6. Royal Netherlands Meteorological Institute (KNMI), Climate in the 21st Century: 4 scenarios for the Netherlands, 2006. www.knmi.nl/klimaatscenarios/knmi_nl_Ir.pdf.