Kalibratie parameters topsysteem De meest sturende parameters in ANIMO zijn:

1. De ‘critical water filled pore space’ definieert vanaf welke vochttoestand denitrificatie gaat optreden en bepaalt daarmee de resterende nitraatconcentratie. Heinen stelt op basis van literatuuronderzoek naar de waarde van deze parameter in modeltoepassingen de range van deze factor op 0.6-0.9. Omdat de waarde van deze parameter in de verschillende modellen mede afhankelijk is van de modelconcepten, is een ruimere range niet uit te sluiten.

2. De ‘halfwaarde-concentratie’ stuurt eveneens op het denitrificatieproces: hoe groter deze concentratie, hoe kleiner de denitrificatie.

3. De reductiefactor voor opgelost organisch materiaal (‘dissolved organic matter’, DOM) bepaalt de omzetting van opgelost organisch materiaal in verzadigde omstandigheden in de ondergrond en heeft met name invloed op de uitspoeling van stikstof naar het oppervlaktewater.

In eerste instantie wordt (dicht bij de bron) op nitraat in het bovenste grondwater gekalibreerd. Vanwege de beleidsgevoeligheid en de gebleken gevoeligheid voor de resultaten van het LHM, is in eerste instantie gefocust op de zandgebieden en is in tweede instantie ook gekeken naar klei- en veengebieden. In vervolg hierop wordt geanalyseerd of aanvullend ook op stikstof naar het oppervlaktewater moet worden gekalibreerd. De concentraties fosfor naar het oppervlaktewater worden nagenoeg volledig gestuurd door de opgelegde onderrandconcentraties en de voorraden in de bodem. Omdat deze op beschikbare gegevens zijn gebaseerd, is kalibreren op de uitspoeling van fosfor niet opportuun.

Omdat er twee mestvarianten met INITIATOR zijn doorgerekend, is daarnaast de vraag welke variant de werkelijkheid het best kan benaderen. Het is noodzakelijk deze vraag in combinatie met de kalibratie te beantwoorden, omdat de keuze van de mestvariant mede de resultaten van de kalibratie bepaalt.

De kalibratie is uitgevoerd door achtereenvolgens:

1. Grofweg de (op LMM-resultaten gekalibreerde) STONE-resultaten als referentiebeeld te gebruiken. 2. Gedetailleerder te analyseren met behulp van de rapportage van het Nitraat Actie Programma

(Fraters et al., 2016) (Nederlands Actieprogramma Nitraatrichtlijn). 3. Vergelijking met LMM-data te analyseren.

De kalibratie is stapsgewijs uitgevoerd door binnen het veronderstelde domein aan reële waarden van de ‘critical water filled pore space’ (linker kolom) en de halfwaarde-concentratie de zoekruimte te omspannen (tabel 5.2) en na vergelijken met de resultaten van het LMM het zoekgebied te verengen. De best presterende combinatie van beide factoren bleek 0.7 en 0.2. Daarom zijn nog twee

aanvullende berekeningen uitgevoerd met een ‘critical water filled pore space’ van 0.7 en halfwaarde- concentraties van 0.15 en 0.25.

Tabel 5.2 Overzicht van de uitgevoerde kalibratiestappen met combinaties van de ‘critical water filled pore space’ (linker kolom) en de halfwaarde-concentratie.

1: de gevoeligheidsanalyse voor de grenzen van het veronderstelde domein 2: het omspannen van de zoekruimte

3: de verfijning rond het zoekgebied

De resultaten van de berekeningen worden geanalyseerd met de gepubliceerde resultaten van LMM. De analyses van de ANIMO-resultaten zijn zo ingericht dat de resultaten voor zowel LMM-gebieden (figuur 5.8) als bodems, gewasgroepen en bedrijfstypen kunnen worden uitgevoerd.

Het in LMM bemonsterde slootwater is niet gebruikt voor de kalibratie, omdat dit geen zuivere vergelijking mogelijk maakt. Het uitspoelmodel berekent fluxen en concentraties vanuit de bodem naar het oppervlaktewater en de metingen van slootwaterconcentraties geven de resultante van en de instroom in de sloot en de stromings- en afvoerprocessen in de sloot.

Figuur 5.8 Indeling van regio’s waarvoor resultaten van het Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid worden gepresenteerd.

Nitraat bovenste grondwater

De ANIMO-resultaten worden vergeleken met de gepubliceerde mediane en gemiddelde resultaten van het LMM voor nitraat in het bovenste grondwater (en voor löss nitraat in het bodemvocht). Omdat het LMM geen metingen dieper dan 5 m bevat, zijn HRU’s met een GLG dieper dan 5 m niet in de

vergelijkingen meegenomen. LMM bevat uitschieters in de gemeten nitraatconcentraties waardoor voor de deelgebieden het gemiddelde groter is dan de mediane concentraties. Door gebruik van beide waarden ontstaat een range waarbinnen idealiter de ANIMO-resultaten zullen vallen, en dan liefst dichter bij de mediaan dan het gemiddelde.

Vergelijken met de gepubliceerde mediane en gemiddelde LMM-resultaten voor nitraatuitspoeling laat zien dat de halfwaarde-concentratie 0.15 het best presteert voor de LMM-gebieden Zand-zuid en Löss. Voor Zand-midden en Zand-noord geeft de halfwaarde-concentratie 0.25 de beste resultaten

(figuur 5.9).

Bij de kalibratie is in eerste instantie gewerkt met landsdekkende, uniforme parameterwaarden. Omdat de hydrologische invoerdata van het LHM daar aanleiding toe gaven, is regionaal gedifferentieerd gekalibreerd per LMM-grondsoortregio. De resultaten staan in tabel 5.3.

Figuur 5.9 Nitraatconcentraties in bovenste grondwater voor Zand-noord, Zand-midden en Zand- zuid berekend met het LWKM voor de variant ‘data’ en als mediaan en gemiddelde van de LMM- bedrijven.

Tabel 5.3 Per gebied gekalibreerde halfwaarde-concentratie in de denitrificatievergelijking (kg m-3_).

Gebied Halfwaarde-concentratie (kg m-3₎ Noordelijk zandgebied 0.15 Centraal zandgebied 0.15 Zuidelijk zandgebied 0.30 Lössgebied 0.30 Noordelijk zeekleigebied 0.10 Centraal zeekleigebied 0.25 Zuidwestelijk zeekleigebied 0.25 Rivierkleigebied 0.10 Veengebieden 0.25 Mestvariant

Met INITIATOR zijn twee varianten doorgerekend om een indruk te krijgen van de mogelijke variatie in de mestverdelingen (paragraaf 3.1.6). Als onderdeel van de validatie is bepaald welke variant het best aansluit bij de waarnemingen op de LMM-bedrijven. Daartoe zijn (voor zover mogelijk) per LMM- deelgebied tijdreeksen van de rekenresultaten vergeleken met de LMM-resultaten (figuur 5.10). Voor Zand-noord zijn er nauwelijks verschillen tussen de beide varianten, voor Zand-midden en Zand-zuid resulteert de variant ‘data’ in grotere bodemoverschotten en nitraatconcentraties dan de variant ‘beleid’. De gesimuleerde overschotten zijn groter voor het bedrijfstype akkerbouw dan voor

melkveehouderij. De verschillen in mestoverschotten en nitraatconcentraties tussen de beide

mestvarianten nemen toe voor de recentste jaren: voor de overschotten vanaf 2011-2012 en voor de nitraatconcentraties (die vertraagd reageren) vanaf 2013. De toename in overschotten en

nitraatconcentraties voor de variant ‘data’ (en in Zand-noord ook voor de variant ‘beleid’) is in alle zandgebieden zichtbaar, zowel in de melkveehouderij als (met name) akkerbouw.

Vergelijken van de resultaten van de beide mestvarianten met de LMM-resultaten voor de recentste jaren laat zien dat de in LMM-metingen zichtbare stijging van nitraatconcentraties vanaf 2013 tot en met 2015 het best wordt gesimuleerd door de variant ‘data’. Geconcludeerd wordt dat de variant ‘data’ de plausibelste resultaten genereert als referentie (i.e. het jaar 2015) voor het Nationaal Water Model.

Figuur 5.10 Stikstofoverschot en gemiddelde nitraatconcentraties in bovenste grondwater voor Zand-zuid berekend met het LWKM voor de varianten ‘data’ (blauw) en ‘beleid’ (oranje), en als mediaan en gemiddelde van de LMM-bedrijven in Zand-zuid.

5.3

Ondergrond