De activiteiten van de unit ruimtelijke milieuaspecten hebben te maken met schaarste. Landschappelijke ruimte, gezonde lucht, zuiver (drink)water, schone rivieren en niet-verontreinigde bodem zijn media die kwalitatief of kwantitatief schaars zijn geworden voor de mens als gebruiker. Met name in een stedelijke omgeving is dit het geval. Bovendien beïnvloeden deze media in grote mate de gezondheid en levenskwaliteit van de mens. Vandaar dat er grote belangstelling is voor de (toekomstige) evoluties en voor een goed beheer van deze schaarse media. Niet alleen willen we graag weten welke toekomstige bedreigingen (zoals bijv. klimaatverandering, een chemisch accident of het toenemend energieverbruik in China) de media in de toekomst eventueel nog schaarser zouden kunnen maken, maar ook zijn we geïnteresseerd in de toekomstige evolutie van deze schaarse middelen om tijdig geïnformeerd te zijn en pro-actief de nodige maatregelen te treffen om zo een goed beheer mogelijk te maken.
Binnen de unit werken een 40-tal onderzoekers aan het voorspellen van de huidige en toekomstige evolutie van deze schaars geworden media. Zij gebruiken diverse computermodellen om de toestand in functie van plaats en tijd te kunnen berekenen en economisch te kunnen waarderen. Het ruimtelijke aspect staat hierbij centraal. De computermodellen zijn gebaseerd op state-of-the-art expertise afkomstig uit diverse vakgebieden en op de laatste ontwikkelingen op ICT gebied.
Het onderzoek binnen de unit ruimtelijke milieuaspecten is toegespitst op een vijftal thema’s, te weten:
- Land en water management
- Economische waardering van ecosystemen en landschappen
- Ruimtelijk dynamisch modelleren
- Modellering van atmosferische processen
- Disaster management
Land en water management
Het onderzoeksteam Land en water management onderzoekt hoe verontreinigingen zich verplaatsen door water en bodem en welke consequenties dit heeft voor bijvoorbeeld de kwaliteit van bodem, grondwater en oppervlaktewater. Ook geo-hydrologische aspecten komen hierbij aan bod. De expertise wordt ingezet om overheid en industrie te ondersteunen wanneer zij te maken krijgen met verontreiniging van bodem en water en op zoek gaan naar optimale oplossingen voor het beheer en het efficiënt toepassen van maatregelen in functie van eventuele (sanerings)kosten.
Speerpunten in het onderzoek zijn de inzet van sensoren die met een hoge ruimtelijke en temporele resolutie de waterkwaliteit kunnen meten en de parameters kunnen bepalen die van belang zijn voor het modelleren van de uitwisselingsprocessen. Daarnaast ligt de uitdaging in het onderling koppelen van modellen voor verschillende compartimenten (grondwater – oppervlaktewater) als ook de koppeling met economische (waarderings)modellen.
Transport van verontreinigende stoffen door de compartimenten water en bodem
Economische waardering van ecosystemen en landschappen
Hoe waardeer je het gebruik van schaarse media zoals water, natuur, lucht en ruimte ? Wat is de economische waarde van ecosystemen en landschappen? Hierop proberen we een antwoord te geven door gebruik te maken van heel specifieke milieu- economische modellen en enquêtemethoden. Meestal weten we redelijk goed wat de kostprijs is van maatregelen om het negatieve effect van vervuiling of foutief gebruik van media te remediëren, maar een verbetering van de toestand van deze media levert ook heel wat baten op. Deze zijn echter niet zo maar te meten. Voor sommige van deze baten kunnen we terugvallen op bestaande, aanleunende markten. Zo kan bijvoorbeeld de waterbufferende functie van overstromingsgebieden gewaardeerd worden aan de hand van de vermeden schade aan woningen en infrastructuur door overstromingen. Voor andere aspecten is er geen markt voorhanden en moet via een bevraging een hypothetische markt gecreëerd worden. Een voorbeeld hiervan is recreatie in natuurgebieden of het bestaan van soortenrijkdom. Hiervoor ontwikkelen we heel specifieke enquêtemethoden zoals het keuze-experiment waarbij je mensen laat kiezen tussen verschillende alternatieven waaraan ook een prijselement verbonden is.
Het onderzoek van dit team heeft vooral als doel om op een consistente wijze de totale bijdrage aan welvaart en welzijn van verschillende vormen van landgebruik en milieukwaliteit in kaart te brengen, te kwantificeren en hun onderlinge samenhang te modelleren.
Voorbeeld van een keuze-experiment voor de economische waardering van de Dender
Ruimtelijk Dynamisch Modelleren
Landgebruik speelt een belangrijke rol in de evolutie van de kwaliteit van media zoals lucht, water, bodem of bijvoorbeeld de beschikbaarheid van natuurgebieden. Landgebruik is een drijvende kracht achter het ontstaan, maar tevens het oplossen van een groot aantal milieuproblemen. We ontwikkelen en gebruiken ruimtelijk dynamische modellen om op korte en lange termijn (enkele decennia) de ontwikkeling in het landgebruik te simuleren, met name in verstedelijkte gebieden. Een belangrijk hulpmiddel hierbij is de informatie die we uit satellietbeelden kunnen halen. Deze informatie kunnen we verfijnen door het ontwikkelen van specifieke beeldverwerkingstechnieken die het bijvoorbeeld toe laten om verschillende moeilijk te onderscheiden stedelijke landgebruiksklassen te detecteren. Hiervoor maken we onder andere gebruik van contextuele classificaties waarbij we het aantal pixels in een beeldelement laten variëren in functie van de karakteristieken van geïsoleerde pixels.
Wetenschappelijke uitdagingen liggen in het integreren van modellen voor het oplossen van beleidsproblemen in hun integrale, dynamische en ruimtelijke context. Door de ruimtelijk dynamische modellen te koppelen met modellen die de verspreiding van verontreiniging in water, bodem en lucht simuleren, kunnen we op een veel meer dynamische en geïntegreerde manier beleidsondersteuning bieden.
Dynamisch modelleren van veranderend landgebruik op basis van voorkeursfuncties.
Modellering van atmosferische processen
Dit team modelleert en evalueert de luchtkwaliteit op lokale, stedelijke en regionale schaal. De modellen worden ingezet in projecten voor overheid en industrie in binnen- en buitenland. Aangezien luchtverontreiniging niet stopt aan de landsgrenzen is het noodzakelijk om over modellen te beschikken die het luchtkwaliteitsbeleid op Europese schaal kunnen ondersteunen. Met name in het kader van de actuele fijn stof problematiek hebben we onze modellen hiervoor verfijnd. Op iets kleinere schaal zetten we modellen in om luchtkwaliteit in steden te simuleren. Zo voorspellen we dagdagelijks de luchtkwaliteit in verschillende steden in België, Europa en China. Op lokale schaal maken we gebruik van de klassieke Gaussische modellen, maar ook van recente CFD technieken om bijvoorbeeld de impact van functioneel groen op de luchtkwaliteit (fijn stof, stikstofoxides) te onderzoeken.
Voor ons onderzoek maken we meer en meer gebruik van technieken die de luchtkwaliteitvoorspellingen kunnen verfijnen en verbeteren. Zo trachten we via data-assimilatie technieken informatie uit satellietbeelden en grondmeetstations te integreren in de voorspellingsmodellen. Voorts richten we ons onderzoek op een aantal luchtverontreinigende stoffen die in de (nabije) toekomst belangrijk zullen worden zoals zware metalen en ultrafijn stof.
Simulatie van de impact van groenschermen op fijn stof concentraties langs een snelweg
Disaster management
Wat is in ruimtelijke zin de impact van een accident met gevaarlijke chemicaliën, een brand van grote omvang of een overstroming? Hoe “beheer” je een dergelijke ramp in termen van bescherming van de bevolking, evacuatie en milieu-impacts? Hoe kun je beter voorbereid zijn op accidenten en rampen? Recente gebeurtenissen (Marly brand, dioxine crisis, Katrina, …) hebben aangetoond dat het tijdig bijeen brengen en coördineren van informatiestromen een essentiële basis is voor allerlei beheersscenario’s.
Op onderzoeksgebied vergt dit een investering in ICT expertise en -technieken, zowel wat betreft hardware (integratie van meetsensoren op het terrein) als op vlak van software (client-server GIS systemen, implementeren van web services) om de snel veranderende toestand accuraat in beeld te brengen. De ontwikkelde beslissingsondersteunende systemen moeten immers snel en robuust kunnen werken en toch op een gebruiksvriendelijke manier de informatie aan eindgebruikers kunnen leveren.
Sensorweb als basis voor een beslissysteem in disaster management
