Een bron-risicomodel beschrijft de productie en emissie van ozonaantastende stoffen, de gevolgen voor de ozonlaag, de verandering in UV (ultraviolet)-straling en de (huidkanker)risico's.
In schema:
Omdat huidkanker en staar zich over een periode van tientallen jaren ontwikkelen moet ook de atmosferische situatie over vele decennia worden geëvalueerd of ingeschat. Naast kennis van historische ontwikkelingen is ook kennis van toekomstige ontwikkelingen nodig op basis van genomen en nog te nemen maatregelen.
Achtergronden van het AMOUR-model
Het AMOUR-model integreert kennis over:
- productie, gebruik en emissie van ozonaantastende stoffen
- verspreiding en afbraak van ozonaantastende stoffen in de atmosfeer, en de effecten daarvan op de ozonlaag
- waargenomen en verwachte ozon-trends
- de interactie tussen klimaatverandering en herstel van de ozonlaag
- de gevolgen van veranderingen in de ozonlaag en bewolking voor de UV-straling
- de relatie tussen UV-blootstelling, tijd en mate waarin een (schadelijk) effect optreedt
- leeftijdsopbouw, zongedrag en UV-gevoeligheid van de bevolking
AMOUR is modulair opgebouwd zodat resultaten van specialistische modellen in de ketenanalyse kunnen worden ingepast. Momenteel wordt in het kader van het Europese project SCOUT-O3 (Ozon) gewerkt aan het gebruik van ozon en bewolkingsgegevens die berekend zijn met geavanceerde driedimensionale modellen waarin de ozonchemie en de klimaatverandering zijn gekoppeld.
Het AMOUR-model onderscheidt verschillende vormen van huidkanker en kan locaal, Europees of mondiaal rekenen. Standaard berekent het model huidkankerrisico's voor een bevolking met huidtypes en gevoeligheid van de Nederlandse bevolking. Regionale verschillen in huidtypen/huidskleur kunnen worden meegenomen in de basisrisico's.
Schakels in de bron-risicoketen
Gegevens
Historische gegevens over productie en emissie van
ozonaantastende stoffen worden aangeleverd door het Milieu- en
Natuurplanbureau. De gegevens zijn afkomstig van internationale
evaluaties van
WMO (Wet medisch-wetenschappelijk onderzoek met mensen)/UNEP (United Nations Environment Programme) (World Meteorological
Organization and United Nations Environment Programme)
Toekomstscenario's voor gebruik en emissie van ozonaantastende
stoffen zijn gebaseerd op internationale afspraken (Montreal
protocol en amendmenten) en worden ook geleverd door het Milieu- en
Natuurplanbureau
De vertaling van de mondiale emissies naar effectieve
chloorconcentraties in de stratosfeer, gebeurt op basis van een
model van de Amerikaanse NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)
(National Oceanic and Atmospheric
Administration).
Modellering
Via een eenvoudig beschrijvend model worden effectieve chloorconcentraties gekoppeld aan waargenomen trends in de ozonlaag. Daarbij kan gebruik worden gemaakt van specifieke meetgegevens voor ozonconcentraties op een bepaalde locatie, of van satellietgegevens. De ozonafbraak wordt plaats- en seizoensafhankelijk uitgerekend. Op basis van maandgemiddelden voor de ozonkolom rekent AMOUR tot slot de effectieve UV-belasting op grondniveau uit. Voor het berekenen van deze UV-belasting wordt het UV-spectrum gewogen met een actiespectrum. Standaard wordt hiervoor het actiespectrum voor huidkanker gebruikt zoals dat indertijd is ontwikkeld bij het UMC (Universitair Medisch Centrum)-Utrecht door van der Leun (nu Ecofys), de Gruijl (nu LUMC (Leids Universitair Medisch Centrum) Leiden) en medewerkers.
Met deze effectieve UV-belasting kan - gebruikmakend van het verband tussen blootstelling, tijd en effect - de incidentie voor huidkanker worden berekend. AMOUR onderscheidt drie verschillende typen huidkanker: basaalcelcarcinomen, plaveiselcelcarcinomen, en melanomen (zie ook: effecten in dit dossier). Het verband tussen blootstelling, tijd en effect is afgeleid uit proefdieronderzoek en is doorvertaald naar risico's voor de mens op basis van epidemiologische gegevens. AMOUR gaat er vanuit dat de gemiddelde blootstelling in een populatie een vaste fractie is van de dosis die op een horizontaal vlak beschikbaar is. Deze aanname veronderstelt dat verschillende populaties vergelijkbaar zijn wat betreft de tijd die buiten wordt doorgebracht en wat betreft de huidgedeelten die aan de zon worden blootgesteld. AMOUR kan tijdafhankelijke veranderingen in blootstellingsgedrag en leeftijdsafhankelijke blootstelling modelleren, maar in de standaard analyses wordt dat niet gedaan.
Ontwikkeling van het AMOUR-model
Het AMOUR-model is ontstaan uit het UV-ketenmodel dat vanaf 1990 door het RIVM is ontwikkeld. Doel van het UV-ketenmodel was de gevolgen van ozonaantasting voor huidkanker uit te rekenen in relatie tot verschillende emissiescenario's voor ozonaantastende stoffen. In juni 1992 zijn de eerste resultaten gepubliceerd in het RIVM rapport 'Ozone depletion and skin cancer incidence: an integrated modelling approach'. De conclusie van dit rapport is dat de toekomstige extra huidkankerrisico's beperkt kunnen worden als de afspraken over de productie en emissie van ozonaantastende stoffen mondiaal worden nageleefd.
Midden jaren negentig is het UV-ketenmodel inhoudelijk verbeterd en in lijn gebracht met de nieuwste wetenschappelijke inzichten. Voor de productiescenario's werd aangesloten bij de laatste afspraken in het kader van het Montreal Protocol. Voor het bepalen van de effectieve chloride concentraties werd gebruik gemaakt van de door het Amerikaanse NOAA ontwikkelde benadering. De huidkankermodellering werd verbeterd door rekening te houden met verschillende typen huidkanker. Een in Nature gepubliceerde scenarioanalyse gebaseerd op dit model voor de Verenigde Staten en Nederland (Noordwest Europa) toonde het potentiële succes van de mondiale afspraken, zoals die in de aanscherpingen van het Montreal Protocol uit 1992 (Kopenhagen amendement) waren vastgelegd.
Van locaal naar globaal
Eén van de beperkingen van het UV-ketenmodel was dat er op één locatie gerekend werd en dat Europese of mondiale analyses niet mogelijk waren. Het AMOUR-model integreert de locale analyse van het UV-ketenmodel met geografische berekeningsmethoden voor de UV-stralingsbelasting op basis van satellietwaarnemingen.
UV-kaarten en UV-risicokaarten
De mogelijkheden om satellietgegevens voor ozon en bewolking te gebruiken voor het modelleren van de UV-straling op grondniveau en de ermee samenhangende riosico's zijn aangetoond in een drietal onderzoeken. Die zijn in opdracht van de Beleidscommissie Remote Sensing (BCRS (Beleidscommissie Remote Sensing)) door RIVM uitgevoerd. Een eerste studie 'Ultraviolet dose maps of Europe' leverde een pilot-methode en gaf de mogelijkheden aan van het gebruik van satellietgegevens. In een vervolgonderzoek is deze methode sterk verbeterd en gevalideerd op basis van grondmetingen. Het rapport 'Climatology of Ultraviolet Budgets using Earth Observation' (CUBEO, zie publicaties) bevat een beschrijving van de verbeteringen, met name in de analyse van de invloed van bewolking.
Omdat satellieten moeilijk onderscheid kunnen maken tussen reflecties aan besneeuwde oppervlakken en de reflecties aan wolken, ontstaan systematisch afwijkingen tussen berekende en gemeten UV-waarden. Een volgende verbeterslag betrof daarom een nauwkeurigere bepaling van UV-doses boven sneeuwoppervlakken. Ook werd een verbeterde analyse van aerosolen voorbereid. De verbeterde modellering is beschreven in de rapportage 'Risks and Ultraviolet Budgets using Earth Observation' (RUBEO (Risks and Ultraviolet Budgets using Earth Observation), zie publicaties). Naast de berekening van veranderingen in de UV-dosis op grondniveau in relatie tot ozon- en klimaatveranderingen, is het ook mogelijk de gevolgen voor de incidentie van huidkanker in te schatten. Een volledige koppeling met het bovengenoemde UV-ketenmodel is in vervolgonderzoek tot stand gebracht.
Ozonlaag en klimaatverandering
Op basis van de maatregelen uit het Montreal Protocol, en de aanscherpingen daarop, wordt verwacht dat de ozonlaag zich in de komende 50 jaar kan herstellen.
Rond 2000 werd echter duidelijk dat klimaatverandering het herstel van de ozonlaag beïnvloedt. Hierdoor kan het verwachte herstel van de ozonlaag worden vertraagd. Daarnaast kan klimaatverandering leiden tot verandering in bewolkingspatronen en daardoor de UV-stralingsbelasting direct beïnvloeden. Een onderzoek van het RIVM in samenwerking met een aantal Nederlandse onderzoeksgroepen toonde aan dat vertraagd herstel van de ozonlaag een behoorlijke invloed kan hebben op bijvoorbeeld het aantal extra gevallen van huidkanker, maar dat de onzekerheden in deze inschatting groot zijn. In dat onderzoek 'Ozone layer - climate change interactions' is de koppeling gelegd tussen de UV-kaarten en de risicoschattingen op basis van het bron-risico model. Hiermee was een eerste prototype van het Assessment Model for Ultraviolet radiation and Risks een feit.
De operationele versie van het AMOUR-model is beschreven in het RIVM rapport: 'Climate and ozone change effects on UV radiation and risks (COEUR (climate and ozone change effects on UV radiation and risks))'.
Andere informatiebronnen