Structured, Science-based Environmental Policy Making: The - PowerPoint PPT Presentation

Structured, ¡Science-­‑based ¡Environmental ¡ Policy ¡Making: ¡ ¡ The ¡Case ¡of ¡Air ¡Pollu@on ¡in ¡Europe ¡ Fabian ¡Wagner ¡ Gerhard ¡R. ¡Andlinger ¡Visi4ng ¡Professor ¡in ¡Energy ¡and ¡the ¡Environment ¡ ACEE/Woodrow ¡Wilson ¡School ¡of ¡Public ¡and ¡Interna4onal ¡Affairs ¡ 20 ¡November ¡2015 ¡

Interna4onal ¡Ins4tute ¡for ¡ ¡ Applied ¡Systems ¡Analysis ¡(IIASA) ¡ • Interna4onal ¡and ¡independent ¡research ¡organiza4on ¡ ¡ • Located ¡20 ¡km ¡south ¡of ¡Vienna ¡in ¡Austria ¡ • Founded ¡during ¡the ¡Cold ¡War ¡(1972) ¡on ¡neutral ¡soil ¡ • 24 ¡Members ¡(typically ¡Nat‘l ¡Academies ¡of ¡Sciences): ¡ • USA, ¡China, ¡India, ¡Brazil, ¡Russia, ¡UK, ¡ ¡ Germany, ¡Indonesia, ¡South ¡Africa, ¡ Japan, ¡Australia, ¡Pakistan, ¡+ ¡12 ¡ ¡ • Policy-­‑oriented ¡systems ¡analysis ¡of: ¡ • Climate ¡and ¡Energy ¡ • Food ¡and ¡Water ¡ • Poverty ¡and ¡Equity ¡ • 250 ¡interna4onal ¡researchers ¡

Suppose ¡we ¡could ¡extend ¡your ¡life ¡expectancy ¡ by ¡one ¡month. ¡ ¡ How ¡much ¡would ¡you ¡be ¡willing ¡to ¡pay ¡for ¡this, ¡ every ¡year ¡from ¡now ¡un4l ¡the ¡end ¡of ¡your ¡life? ¡ ¡ The ¡new ¡EU ¡direc4ve ¡on ¡air ¡pollu4on ¡(adopted ¡ on ¡7 ¡Oct ¡2015 ¡by ¡the ¡EU ¡parliament) ¡can ¡achieve ¡ this ¡at ¡ $8/yr ¡per ¡person . ¡ ¡ ¡

Why ¡environmental ¡policy? ¡ (and ¡how ¡science ¡can ¡help ¡cracing ¡it) ¡ Two ¡theories ¡of ¡interven4on: ¡ • To ¡correct ¡‚market ¡failures‘ ¡(Public ¡interest ¡theory) ¡ • Avoid ¡intransparent ¡and ¡‚irra4onal‘ ¡decision ¡ making ¡influenced ¡by ¡par4cular ¡interest ¡groups ¡ (Public ¡choice ¡theory) ¡

Human ¡health ¡impacts ¡ Acidifica4on ¡ EU ¡in ¡2005 ¡ Forest ¡area ¡with ¡acid ¡deposi4on ¡ EU ¡in ¡2005 ¡ Loss ¡in ¡sta4s4cal ¡life ¡expectancy ¡ above ¡their ¡cri4cal ¡loads ¡ 12.5% ¡ due ¡to ¡ PM2.5 ¡pollu4on: ¡ ¡ ¡ Freshwater ¡catchment ¡areas ¡with ¡ 8.4 ¡months ¡ ¡ ¡ acid ¡deposi4on ¡exceeding ¡cri4cal ¡ (355 ¡million ¡life ¡years ¡lost) ¡ loads ¡for ¡acidifica4on ¡ 18,000km 2 ¡ EU ¡in ¡2005 ¡ EU ¡in ¡2005 ¡ Other ¡air ¡pollu4on ¡effects ¡on ¡ Cases ¡of ¡premature ¡deaths ¡ Ecosystem ¡areas ¡with ¡excess ¡ • buildings ¡ ahributable ¡to ¡ground-­‑level ¡ nitrogen ¡deposi4on ¡ ¡ • materials ¡(e.g. ¡rubber) ¡ ozone ¡ ¡ ¡ 1,150,000 ¡km 2 ¡ 26,400 ¡cases ¡ Eutrophica4on ¡

The ¡causal ¡chain: ¡ Where ¡policy ¡targets ¡are ¡set ¡ ¡ Energy ¡policy ¡ Loss ¡of ¡life ¡ Agriculture ¡policy ¡ Emission ¡caps ¡ Environmental ¡quality ¡ Etc. ¡ Human Emissions Concentrations Impacts Activities Emission ¡ Ambient ¡air ¡ standards ¡for ¡ quality ¡standards ¡ technologies ¡

Principles ¡of ¡the ¡GAINS ¡model: ¡ • Mul4-­‑pollutant, ¡mul4-­‑effect ¡integrated ¡assessment ¡model ¡ Greenhouse ¡gas ¡– ¡Air ¡pollu4on ¡INterac4ons ¡and ¡Synergies ¡ concentra4ons ¡ Impact ¡indicators ¡ Dispersion, ¡ ¡ impacts ¡ atmospheric ¡chemistry ¡ ¡ TARGETS ¡ emissions ¡ Cost ¡op4miza4on ¡ Mi4ga4on ¡ Emission ¡factors ¡ strategies ¡ Control ¡technologies ¡ ac4vi4es ¡ 7 ¡

GAINS ¡model: ¡some ¡specifica4ons ¡ Emissions ¡module ¡ Impacts ¡ • 43 ¡countries ¡in ¡Europe ¡ • Impacts: ¡ – Mortality ¡PM2.5 ¡ • 10 ¡pollutants ¡+ ¡6 ¡GHGs ¡ – Mortality ¡ozone ¡ • 1990-­‑2050 ¡– ¡5yr-­‑steps ¡ – Eutrophica4on ¡ • >1,000 ¡emission ¡source ¡ – Acidifica4on ¡ types ¡per ¡country ¡ • Spa4al ¡resolu4on: ¡ ¡ • 3-­‑8 ¡mi4ga4on ¡op4ons ¡per ¡ 28 ¡km ¡x ¡28 ¡km ¡ source ¡ • Technology ¡costs ¡ • Technology ¡constraints ¡ Freely ¡accessible ¡web ¡interface: ¡ ¡ hhp://gains.iiasa.ac.at/models/index.html ¡ ¡

Fine ¡Par4culate ¡Maher ¡ ¡ < ¡2.5 ¡micrometer ¡diameter ¡(PM2.5) ¡ Primary ¡par@cles ¡ Secondary ¡maOer ¡ • Directly ¡emihed ¡from ¡ • Forma4on ¡in ¡chemical ¡and ¡ physical ¡processes ¡from ¡ – Fly ¡ash ¡(coal ¡burning) ¡ emissions ¡of: ¡ – Incomplete ¡combus4on ¡ – Industrial ¡processes ¡ – Primary ¡par4cles ¡ – Dust ¡ – Sulfur ¡dioxide ¡(SO 2 ) ¡ – Sea ¡salt ¡ – Nitrous ¡Oxides ¡(NOx) ¡ – Sand ¡ – Ammonia ¡(NH 3 ) ¡ – Re-­‑suspension ¡ – Vola4le ¡organics ¡(VOC) ¡

The Matrix

Who ¡is ¡responsible ¡for ¡emissions? ¡ (mul4ple ¡stakeholders) ¡ ¡ EU28 ¡in ¡2010 ¡

The ¡7-­‑phase ¡process ¡ ¡ 1. Bilateral ¡consulta4ons ¡with ¡Member ¡States ¡ 2. Assessment ¡of ¡current ¡policies ¡

‐ ‐ ‐ ‐ ‐ Assessment ¡of ¡current ¡policies ¡ 12 Power generation Domestic sector Industrial combustion 10 Industrial processes Fuel extraction Solvent use 8 million tons SO2/year Road transport Non ‐ road mobile Waste treatment 6 Agriculture 4 2 ‐ 0 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Figure 4.5: SO 2 emissions of the EU ‐ 27 by SNAP sector

‐ ‐ ‐ Assessment ¡of ¡current ¡policies ¡ ‐ ‐ ‐ ‐ Emissions ¡ Loss ¡in ¡life ¡expectancy ¡ 12 Power generation ‐ ‐ ‐ Domestic sector Industrial combustion 10 ‐ Industrial processes Fuel extraction ‐ Solvent use 8 SO 2 ¡ million tons SO2/year Road transport Non ‐ road mobile ‐ 6 Waste treatment Agriculture 4 2000 2 ‐ 0 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 14 ‐ Power generation Domestic sector Industrial combustion 12 Industrial processes Fuel extraction Solvent use 10 Road transport NO x ¡ Non ‐ road mobile Million tons NOx/year Waste treatment 8 Agriculture 6 ‐ ‐ 4 ‐ 2 0 ‐ 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2.5 Power generation ‐ ‐ Domestic sector Industrial combustion 2.0 Industrial processes PM2.5 ¡ Fuel extraction Solvent use Road transport Million tons PM2.5/year 1.5 Non ‐ road mobile ‐ Waste treatment Agriculture 1.0 ‐ 2030 Baseline 0.5 2020 Baseline ‐ 0.0 ‐ 2000 2010 2020 2030 2040 2050 ‐ 4.5 ‐ Power generation ‐ ‐ Domestic sector 4.0 Industrial combustion Industrial processes 3.5 Fuel extraction NH 3 ¡ ‐ Solvent use 3.0 kilotons NH3/year Road transport Non ‐ road mobile 2.5 Waste treatment 2.0 Agriculture ‐ 1.5 1.0 0.5 ‐ 0.0 ‐ 2000 2010 2020 2030 2040 2050 14 Power generation ‐ Domestic sector 12 Industrial combustion Industrial processes Fuel extraction 10 VOC ¡ Solvent use Road transport Million tons VOC/year 8 Non ‐ road mobile Waste treatment ‐ Agriculture 6 4 ‐ 2 0 2000 2010 2020 2030 2040 2050 ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐

The ¡7-­‑phase ¡process ¡ ¡ 1. Bilateral ¡consulta4ons ¡with ¡Member ¡States ¡ 2. Assessment ¡of ¡current ¡policies ¡ 3. Assessment ¡of ¡reduc4on ¡poten4als ¡

‐ ‐ ‐ ‐ Scope ¡for ¡reducing, ¡e.g. ¡future ¡PM2.5 ¡emissions ¡ 1.8 Agriculture Waste treatment Non ‐ road mobile Road transport 1.6 Solvent use Fuel extraction Industrial processes Industrial combustion 1.4 Domestic sector Power generation 1.2 ‐ million tons 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 CLE MTFR CLE MTFR 2005 2020 2025 2030 ‐ Figure 3.3: PM2.5 emissions of the TSAP 2013 Baseline; Current legislation (CLE) and Maximum Technically Feasible Reductions (MTFR), EU ‐ 28

Poten4al ¡for ¡reducing ¡impacts ¡ Years ¡of ¡Life ¡Lost ¡(YOLL) ¡ 400 CLE ‐ MTFR TSAP 2005 target: 47% below 2000 MTFR 350 full „gap ¡closure“ ¡ 300 Current ¡legisla4on ¡ 0% ¡ Million YOLLs 250 200 the ¡„gap“ ¡ 150 Maximum ¡ 100% ¡ technically ¡feasible ¡ 100 (MTFR) ¡reduc4on ¡ 50 0 2005 2020 2025 2030 Figure 3.9: Years of life lost (YOLLs) due to exposure to fine particulate matter, EU ‐ 28 ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐

The ¡7-­‑phase ¡process ¡ ¡ 1. Bilateral ¡consulta4ons ¡with ¡Member ¡States ¡ 2. Assessment ¡of ¡current ¡policies ¡ 3. Assessment ¡of ¡reduc4on ¡poten4als ¡ 4. Target ¡serng ¡op4ons ¡+ ¡ambi4on ¡levels ¡