B928 Bachelor of Science Thesis Göteborg 2016

UNIVERSITY OF GOTHENBURG Department of Earth Sciences Geovetarcentrum/Earth Science Centre

Har NO2 koncentrationerna

i centrala Göteborg

förändrats sedan

trängselskatten infördes 2013?

NO2 koncentrationer under

liknande meteorologiska förhållanden

Rebecca Härd

ISSN 1400-3821 B928 Bachelor of Science thesis Göteborg 2016

Mailing address Address Telephone Telefax Geovetarcentrum Geovetarcentrum Geovetarcentrum 031-786 19 56 031-786 19 86 Göteborg University S 405 30 Göteborg Guldhedsgatan 5A S-405 30 Göteborg SWEDEN

Sammanfattning Luftföroreningar är ett stort problem i många städer och även i Göteborg. I Göteborg är en av de stora utmaningarna att klara av miljökvalitetsnormer (MKN) för kvävedioxid (NO2).

Uppmätt halt av NO2 i centrala Göteborg har analyserats för att se trängselskattens påverkan på luftkvaliteten. Genom användandet av Lamb Weather Types (LWT), tillsammans med lokala meteorologiska väderförhållanden kan halterna NO2 analyseras utifrån likartade förutsättningar. En analys av trafikflödena gjordes också för att se om förändringar i trafikflöde återspeglas i förändring i NO2 halter. Resultatet i denna studie visar det är en statistiskt signifikant minskning i NO2 halter för både Femman och Gårda sedan trängselskatten infördes 2013. För både Femman och Gårda var minskningen i NO2 större under anticykloniska väderförhållanden, jämfört med cykloniska väderförhållanden. Risken att överskrida MKN visar tendens till att minska för Femman och Gårda då den 98-percentilen är lägre under båda LWT. Samtidigt är det ingen förändring i de högsta halterna under anticykloniska väderförhållanden och de flesta överskridanden sker trots allt under de väderförhållandena. Lokala meteorologiska förhållanden har påverkat NO2 halterna trots LWT klassificeringen. Det är ett minskat trafikflödet på samtliga betalstationer innan trängselskatten jämfört med efter trängselskatten, men trafikflödet 2014 och 2015 följer den nationella ökningen. Trafikanalysen har inte tagit hänsyn till den tunga trafikens utsläpp eller tekniska utveckling och det är därför svårt att visa trängselskattens direkta påverkan på

Göteborgs NO2 halter i denna studie. Det är komplex att ta in alla parametrar som påverkar NO2 koncentrationerna och denna metod att använda LWT är ett alternativ för att minska mängden data och samtidigt få NO2 koncentrationer under liknande meteorologiska förhållanden.

Nyckelord: Kvävedioxid (NO2), Lamb Weather Types (LWT), meterologi, trängselskatt miljökvalitetsnormer (MKN), Göteborg Abstract Air pollution is a big problem in many cities, including Gothenburg. In Gothenburg is one of the large challengers to manage Environmental Quality Standard (EQS) for nitrogen oxides

(NO2). Measured concentration of NO2 from Femman (urban background site) and Gårda (street site) in central Gothenburg have been analysed to see if there is any detectable change in air quality since the congestion tax was introduced in 2013. Lamb Weather Types (LWT) have been used together with local meteorological conditions to analyse the NO2 concentrations from similar conditions. An analysis of the traffic flows was also made to see if changes in traffic are reflected in changes in NO2 concentrations. The result in this study shows that there is a statistical significant decrease in NO2 concentrations since the congestion was introduced, and that is for both Femman and Gårda. The decrease in NO2 concentrations were larger during anticyclonic compared to cyclonic conditions for both Femman and Gårda. The risk of exceeding Environmental Quality Standard (EQS) show a tendency to decrease since the 98th percentiles are lower during both LWT. There is no change in the highest NO2 concentrations during anticyclonic conditions and most of the exceedances do occur during those weather conditions. Local meteorological conditions have affected the NO2 concentrations despite the LWT classification. There is a traffic decline on all pay-stations comparing before the congestion and after the congestion, but the traffic flow follows the national increase during 2014 and 2015. No heavy traffic has been analysed which will affect the study since their emissions are higher and have a more rapid technological development. It is complex to include every parameter that is affecting the NO2 concentrations but by using LWT is the data needed minimized and you get NO2 concentrations from similar meteorological conditions.

Keywords: Nitrogen oxides (NO2), Lamb Weather Types (LWT), meteorology, congestion Environment Quality Standard (EQS), Gothenburg

1. Introduktion ...... 1 1.1 Syfte ...... 1 1.2 Frågeställningar ...... 1 2. Bakgrund ...... 2 2.1 Trafik ...... 2 2.2. Miljökvalitetsnormer (MKN) ...... 2 2.3 Meteorologi och luftföroreningar ...... 3 2.3.1 Stabilitetsförhållanden ...... 3 2.3.2 Vindförhållanden ...... 4 2.4 Kväveoxider ...... 4 2.5 Lamb Weather Types (LWT) ...... 4 3. Studieområde ...... 6 4. Metod ...... 7 4.1 Data ...... 7 4.1.1 Trafikflöde ...... 7 4.1.2 Meteorologi ...... 7 4.1.3 Koncentrationer av NO2 ...... 7 4.1.4 LWT ...... 8 4.2 Statistisk analys ...... 8 4.2.1 Luftens stabilitet och vindhastighet ...... 8 4.2.2 NO2 ...... 9 4.2.3 Kombination av LWT och NO2 ...... 9 4.3 Karta ...... 9 5. Resultat ...... 10 5.1 Trafikflöde ...... 10 5.2 Meteorologiska förhållanden ...... 12 5.2.1 Stabilitetsförhållanden ...... 12 5.3 NO2 koncentrationer ...... 14 5.4 NO2 utifrån LWT ...... 17 5.4.1 Femman ...... 17 5.4.2 Gårda ...... 19 6. Diskussion ...... 21 6.1 Metoddiskussion ...... 23 7. Slutsats ...... 24 8. Tack till ...... 25 9. Referenser ...... 26 1. Introduktion Göteborgsregionen har länge haft en stadig tillväxt och regionstrukturen med stora arbetskoncentrationer har blivit resultatet. Under perioden 2011-2014 ökade Göteborgsregionens befolkning med 3.2% (Göteborgs stad, 2015). Utmaningar som bl.a. luftföroreningar är problem som ofta kommer med en ökande befolkning (Grimm, et al., 2008). Trängselskatt är ett vanligt tillvägagångsätt för att förbättra miljön och luften i städer (Johansson et al., 2009). Trängselskatten i Göteborg infördes 2013-01-01, och skatten tas ut för svenskregistrerade fordon som passerar en betalstation i Göteborg måndag till fredag mellan 06:00 och 18:29 (Göteborg stad, 2016a). Införandet av trängselskatten i Göteborg antogs minska halterna NO2.

Luftföroreningar är ett stort problem i många städer och även i Göteborg. Enligt Länsstyrelsen Västra Götaland (2001) samt Miljöförvaltningen (2015) har en av de stora utmaningarna i Göteborg länge varit att klara av miljömålet ”ren luft” för luftföroreningen kvävedioxid

(NO2). NO2 för utomhusluft är reglerat i Luftkvalitetsförordningen (SFS 2010:447) 10§, där 3 NO2 halten i utomhusluft inte får överskrida 90 µg/m beräknat som 98-percentil för timmedelvärdet, 60 µg/m3 som 98-percentil för dygnsmedelvärdet, eller 40 µg/m3 som årsmedelvärdet baserat på mätningar under minst ett kalender år (Tabell 1). Dessa gränsvärden är kallade miljökvalitetsnormer (MKN). Den primära källan till NO2 är utsläpp från fordon, och kol och naturgas förbränning (Oke, 2002). Luftföroreningar är i stort sätt begränsande till den lägre atmosfären (Rotach, 1995), där den vertikala skiktningen är en viktig faktor när det gäller luftkvalitet (Haeger-Eugensson, 1999). Lamb Weather Types (LWT) hanterar länken mellan medelvärden för regional klimat och storskaliga cirkulationer

(Chen, 2000), och i denna studie kommer LWT att användas för att analysera hur NO2 koncentrationer varierar under liknande meteorologiska förhållanden innan trängselskatten (2008-2012) och efter trängselskatten (2013-2015).

1.1 Syfte

Syftet med denna studie är att undersöka hur luftkvaliteten med avseende på NO2 i Göteborgsområdet påverkats av trängselskattens införande 2013 genom användandet av Lamb

Weather Types (LWT). Samt att studera hur NO2 påverkats av de meteorologiska förhållandena för åren 2008-2015.

1.2 Frågeställningar

• Hur påverkar de meteorologiska förhållanden NO2 koncentrationer?

• Hur har i NO2 koncentrationer i centrala Göteborg förändrats sedan trängselskatten infördes 2013? • Har risken för överskridandet av miljökvalitetsnormer förändrats efter trängselskattens införande?

1 2. Bakgrund 2.1 Trafik Trafikintensiteten ökar i de flesta städer i Sverige idag (Janhäll et al., 2004). Många boenden i kommunerna runtom Göteborg stad har gett upphov till en omfattande pendling. Under perioden 1970 till 2000 ökade det samlade biltrafikarbetet i Göteborg med nästan 70%

(Sjöberg et al., 2005). Trots den starka ökningen av trafiken har utsläpp av NO2 minskat genom den fortgående tekniska utvecklingen av motorer och bränslen (Janhäll et al., 2004), och genom att äldre fordon med höga utsläpp successivt tagits ur trafik (Sjöberg et al., 2005).

2.1.1 Trängselskatt Trängselskatt är ett vanligt tillvägagångsätt för att förbättra miljön och luften i större städer. Johansson et al. (2009) beräkningar visade på att en permanent trängselskatt skulle kunna ge minskningar i NO2 koncentrationen på cirka 12 % på de mest trafikerade gatorna i Stockholm. Trängselskatten i Göteborg infördes 2013-01-01, och skatten tas ut för svenskregistrerade fordon under vardagar som passerar betalstationer i Göteborg mellan 06:00 och 18:29. Under juli månad är det ingen trängselskatt. Det finns 35 betalstationer i Göteborg som registrerar passager (Transportstyrelsen, 2016). Det maximala beloppet per dag och fordon är 60 kronor. Passerar ett fordon flera betalstationer inom en timme betalar föraren bara en gång, och kostnaden per passage varierar beroende på tidpunkt. Under rusningstrafik är det dyrare (Göteborg stad, 2016a). Kostnad beroende på tidpunkt för passage är ett sätt att säkerställa att luftkvalitetsnormerna uppnås (Coria et al., 2015). Enligt Göteborg stads hemsida är syftet med trängselskatten att förbättra framkomlighet, miljön, och då framförallt minska NO2 utsläppen i de centrala delarna av Göteborg, och att bidra till finansieringen av investeringar i kollektivtrafik (Göteborg stad, 2016a).

2.2. Miljökvalitetsnormer (MKN) EU:s normer för luftkvalitet har implementeras i Sveriges lagstiftning genom MKN (NFS 2013:11) (Naturvårdsverket, 2016). Miljökvalitetsnormer kan enligt miljöbalken utfärdas för hela landet eller för avgränsade områden, till exempel ett starkt trafikerat område i en storstad. Den tyngsta typen av miljökvalitetsnormer är gränsvärden. Gränsvärden består av nivåer som motsvarar högsta tillåtna värde. En miljökvalitetsnorm ger aldrig rätt att förorena till den angivna nivån utan det är ett minimumkrav (Michanek & Zetterberg, 2012).

Om en miljökvalitetsnorm för utomhusluft överskrids eller riskerar att överskridas ska en bedömning av behovet av att upprätta ett åtgärdsprogram göras av Naturvårdsverket. Syftet med åtgärdsprogram är att fastlägga de mest kostnadseffektiva och i övrigt de mest lämpade åtgärderna och styrmedlen som kommuner och myndigheter ska vidta så att berörd norm följs inom utsatt tid (Naturvårdsverket, 2016). Luftkvalitetsförordningen (SFS 2010:447) 10§ gränsvärden för samtliga tidsskalor och tillåtna antal överskridanden sammanfattas i Tabell 1.

2 Tabell 1. Miljökvalitetsnorm för NO2 utomhusluft i Sverige, enligt Luftkvalitetsförordningen (SFS 2010:447) 10§. Tidsskala Gränsvärde Statistiska mått Antal (MKN) överskridande tillåts Timme 90 µg/m3 98 percentil för timmedelvärdet 175 timmar Dag 60 µg/m3 98 percentil för dygnsmedelvärdet 7 dagar År 40 µg/m3 Årsmedelvärde -

2.3 Meteorologi och luftföroreningar Det är väl känt att meteorologi och specifikt den vertikala luftskiktningen är en viktig faktor när det gäller luftkvalitet (Haeger-Eugensson, 1999). Meteorologin omfattar många atmosfäriska processer som kontrollerar luftföroreningars koncentrationsnivåer. Dessa processer inkluderar horisontal och vertikal transport, turbulent mixning, konvektion och förvandling av kemiska processer som omvandlar föroreningarna (Seaman, 2000). Både kemisk aktivitet och dispersion beror på meteorologiska förhållanden. De meteorologiska förhållandena påverkar starkt den kortsiktiga och delvis även den långsiktiga variationen i koncentrationen av luftföroreningar (Pleijel et al., 2004; Haeger-Eugensson et al., 2002). Luftföroreningar i urbana kustområden följer ett visst förbestämt mönster där de är associerade med vissa lokala meteorologiska förhållanden och emissioner av primära föroreningar (Flocas, et al., 2009).

2.3.1 Stabilitetsförhållanden Den vertikala rörelsen av föroreningar i gränsskiktet är till stor utsträckning kontrollerad av rådande stabilitetsförhållanden. De bästa utspädningsförhållandena av en förorening är vid instabil skiktning. Detta förekommer under soliga tillfällen dagtid under sommar halvåret. I motsats till detta är de sämsta förhållandena för spridning vid inversion och stabilt gränsskick (Oke, 2002). Om lufttemperaturen avtar med höjden benämns luftskikningen som neutral- instabilt och ger upphov till större andel omblandning av luft. Om lufttemperaturen i höjd ökar med höjd benämns luftskikningen som mycket stabilt eller inversion (Petersson, 2008).

Markinversion uppstår när kraftig avkylning av marken sker nattetid. Luften som befinner sig över marken kyls då ner av markytan, och ett distrikt gränsskikt kan bildas mellan den ovanförliggande varmare och den kallare luften. Markbaserade temperaturinversioner under vintern en stor orsak till överskridande av MKN:s för utomhusluft (Blomgren & Forsberg, 2004, samt Janhäll et al., 2006).

3 2.3.2 Vindförhållanden Högre vindhastighet ger en lägre luftföroreningskoncentration. Högre hastigheter betyder också högre turbulent aktivitet av luften. Föroreningspotentialen är som störst vid svaga vindar i både horisontalt transport och i turbulent spridning Det är en tydlig relation mellan minskade halter kvävedioxid och ökad vindstyrka (Jones et al., 2010). Pleijel et al (2009) visade att starka vindar har potentialen att ge högre höjder samma koncentrationer NO2 som annars återfinns på gatunivå och vid större passager av trafikleder. Vindriktning är en viktig process i transport av föroreningar då den avgör riktningen som föroreningarna följer efter utsläpp, vilket gör att en enskild geografisk plats kan har stora variationer i föroreningshalterna. Redovisning av vindriktning kan ge förbättrad information om källorna till utsläppen (Donnelly, Misstear, & Broderick, 2011). Vindriktningen är också viktig för att kunna särskilja föroreningens utsläppskälla och att se vad som påverkar den geografiska platsen mest.

2.4 Kväveoxider Naturliga utsläppskällor av kväve är nedbrytning av organiskt material i mark och hav. De mesta av de antropogena utsläppen kommer från förbränning av bränsle under tryck och värme, vilket resulterar i fixering av kväve och syre. NO2 är nära relaterad till trafikens utsläpp och exponering av luftföroreningar i städer (Sjöberg, 2004). I atmosfären bildas lätt

NO2, som är en gul-brun färgad gas, genom oxidering. Den primära antropogena källan till NO2 är utsläpp från fordon (Oke, 2002). Kväveoxid (NO) hittas vid all förbränning som sker vid höga temperaturer. Efter förbränningen kan delar av NO reagera med atmosfärens syre

(O) och bilda kvävedioxid (NO2) (Capannelli et al., 1977). Det finns ett samband mellan NO2 hälsodefekter och ökad dödlighet (Dockery, et al., 1993). Hälsoriskerna som uppstår vid direkt kontakt med NO2 är delvis osäker och underlaget för att bedöma hälsoeffekter av NO2 är relativt svagt. Studier kommit fram till att det är gaser och partiklar som uppstår under samma förhållanden som NO2 som står för ökade hälsoproblem och förhöjd dödlighet. NO2 har allt mer kommit att ses som en god indikator på förbränningsrelaterade föroreningar (främst avgaser). Utsläpp av NO har även betydelse för förbrukning och bildning av marknära ozon (Sjödin et al., 2005).

2.5 Lamb Weather Types (LWT) Den storskaliga atmosfäriska cirkulationen är viktigt för att bestämma lokalt marknära klimat. Luftföroreningar finns främst i den lägre atmosfären, som är kallad planetgränsskikt (Rotach, 1995). För att fastställa kvantiteten av cirkulationseffekter används ofta klassificering av cirkulationstyp. I denna studie användes klassifikationssystemet som utvecklades av Lamb (Lamb, 1950) och reviderat för Sverige (Chen, 2000). Lamb Weather Type utvecklades för att klassificera dagliga vädertyper genom att klassificera synoptisk data utifrån variation i lyfttrycksvärden kring de brittiska öarna. Denna typ av klassificering hanterar länken mellan storskaliga cirkulationer och regionalt klimat (Chen, 2000). Synoptisk klassificering är till hjälp i analys av dagliga väder, då både lokalt och regionalt klimat är influerade av storskalig atmosfärisk cirkulation och markens karaktär (Kidson, 1994).

4 Den atmosfäriska cirkulationen influerar starkt Sveriges klimat och användningen av LWT kan därför motiveras i denna uppsats. Denna typ av analys ger även en bra information om cirkulationens påverkan på lokal meterologi. Genom att använda LWT reduceras mängden data som behöver analyseras (Chen, 2000). Anticykloniska och cykloniska väderförhållanden dominerar i Göteborg under alla säsonger (Linderson, 2001) och de skiljer sig mycket i karaktär (McGregor & Bamzelis, 1995). Anticykloniska förhållanden har stor potential att ge låga vindhastigheter (Grundström et al, 2015) och är ofta förknippade med högtryck (Tang, et al., 2009). Cykloniska förhållanden ger generellt sett mer turbulent väder med högre vindhastigheter och lågtryck (Grundström et al, 2015).

5 3. Studieområde Göteborg stad är lokaliserad på den svenska västkusten på latitud 57 °N. Göteborg är uppbyggt kring Göta Älv som mynnar ut i Kattegatt och har cirka en halv miljon invånare (Svensson & Eliasson, 2002).Geomorfologin i Göteborg är beskriven som dallandskap, dominerat av några få större dalar i nord-sydlig och öst-västlig riktning. Mellan de större dalarna finns det högre delar som är mer eller mindre delade av mindre dalar (Eliasson & Holmer, 1990). De flesta bebyggda områdena är belägna på de plana dalbottnarna med en höjd på 0-10 meter över havet (Svensson & Eliasson, 2002).

Fokus i denna studie ligger på det centrala delarna av Göteborg. I Gårda finns det mätstationer för meteorologisk och luftförorenings data samt en betalstation för trängselskatt och därför lämpar sig Gårda bra för studiens syfte. Gårda industriområde är ett område med främst kontorsbyggnader i centrala Göteborg med E6:ans motorväg precis intill. Vägen omges av kompakta höga hus på ena sidan och ett högt berg på den andra, och kan därför liknas vid ett gaturum vilket leder till dåliga spridningsförutsättningar och därmed höga halter NO2.

Femman är en mätstation som representerar urban bakgrundshalt NO2 och ligger på köpcentrumet Nordstans tak (Göteborgs stad, 2016b).

Figur 1. Översiktskarta över centrala Göteborg med markering för mätstationerna Skansen Lejonet, och Femmantaket. E45, E6 och E20 är markerade vägar, och Tingstadstunneln och Götatunneln lokalisering längst E6an respektive E45an är markerad med mörkare nyans.

6 4. Metod I metodavsnittet beskrivs data från Skansen Lejonet, Femman och Gårda, samt trängselskattens betalstationer. Dataformat, och dess upplösning, samt den statistiska analysen beskrivs också här.

4.1 Data 4.1.1 Trafikflöde Data över antalet fordon som passerar Tingstadstunneln och Götatunneln för 2012 till 2015, samt trafikdata för samtliga fordonspassaser i Göteborg är hämtad från Trafikkontoret i Göteborg. Trafikdata är i timupplösning och för riktning mot city och från city för båda tunnlarna. Trafikkontoret har 28 permanenta mätpunkter för mätning av trafikintensitet i Göteborg, varav Tingstadstunneln och Götatunneln är två av dessa(Göteborgs stad, 2015). Samtliga betalstationer, samt Tingstadstunneln och Götatunneln har används i denna studie. Eftersom det inte tas ut någon trängselskatt under helgdagar eller juli månad plockade dessa tillfällen bort. Resterande data analyserades genom beräkning av timmedel- och årsmedelvärde.

4.1.2 Meteorologi Meteorologisk data för åren 2013 till 2015 för Göteborgsområdet hämtades från Miljöförvaltningen i Göteborg kommun vid Skansen Lejonet via Göteborg stads hemsida (Göteborg stad, 2016c). Meteorologisk data för åren 2008 till 2012 hämtades från Miljöförvaltningen i Göteborg kommun. På Skansen Lejonet mäts lufttemperatur, differenstemperatur, vindhastighet, vindriktning, luftfuktighet, nederbörd, solinstrålning och lufttryck i timupplösning (Göteborg stad, 2016b). De meteorologiska parametrarna som har används från den meteorologiska masten vid Skansen Lejonet är differenstemperatur mellan 2 och 8 meter, och vindhastighet. Dessa valdes då de har en stor påverkan på de lokala förutsättningarna i studieområdet (Pleijel et al., 2009 samt Blomgren & Forsberg, 2004). Tidsupplösningen för den meteorologiska data är timupplösning. Det är data för åren 2008 till 2015 till och med 2015-10-31 har används i denna rapport. Det är två större databortfall under början på 2014 och 2015till följd av strömförsörjningsfel.

4.1.3 Koncentrationer av NO2

För att få en överblick över hur variationer i NO2 koncentrationerna ser ut i både gaturum och urban bakgrund analyserades NO2 halter från olika platser i Göteborg. Halterna NO2 i Göteborgsluften har hämtats från två olika mätstationer i Göteborg kommun. Gårda är en gaturumsstation placerad vid brofästet till gångbron över Kungsbackaleden vid Bö. Femman är en urban bakrundsstation lokaliserad på Nordstans tak (lokaliserad 25 meter över marken) och är miljöförvaltningens huvudstation (Göteborg stad, 2016b). Mätningarna för både Gårda och Femman görs på timbas, med ett Chemiluminescence instrument (Göteborg stad, 2016b).

Mätdata för NO2 från Femmans station för åren 2008 till 2013 har laddats hem och från IVL hemsida (IVL Svenska Miljöinstitutet, 2016).

7 För åren 2013 till 2015 har data laddats hem från Göteborg stads miljöförvaltning (Göteborg stad, 2016c). Mätdataför för NO2 från Gårdas station för åren 2008 till 2014 har laddats hem från IVL hemsida (IVL Svenska Miljöinstitutet, 2016), och för 2015 har blev hämtad från Miljöförvaltningen i Göteborg kommun.

4.1.4 LWT I denna studie har dygnsupplösning för åren 2008 till 2015 av LWT för södra Sverige använts. Detta har hämtats från hemsidan Weather Types där vädertyper från Climate Research Unit (CRU) på University of East Angelia dokumenteras (Weathertypes, 2016). Den klassificerade data som använts är baserad på NCEP dygnsmedelvärde för lufttryck vid havsnivå (Earth System Research Laboratory, 2016). Klassificeringen har 27 klasser och de är indelade i undergrupperna vindriktning (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW), utan vindriktning (C, A), kombinerad och komplexa hybridgrupper (CN, CNE, CE, CSE, CS, CSW, CW, CNW, AN, ANE, AE, ASE, AS, ASW, AW, ANW) och oklassificerad (U), (Jones et al., 1993). De LWT klasser som har analyserats i denna rapport är anticyklonisk (A) och cyklonisk (C).

Figur 2. Visar antalet dagar med respektive LWT klass 2008-2015, för södra Sverige. De anticykloniska och cykloniska klasserna har flest dagar. Under tidsperioden 2008-2015.

4.2 Statistisk analys Den statistiska analysen har utförts i programmen Excel version 15.21.1, och MATLAB version R2015a (8.5.0. 197613). I Excel har främst data behandlats genom att sammansätta data. Genom MATLAB har de statistiska analyserna utformats och sammanställts.

4.2.1 Luftens stabilitet och vindhastighet Instabila skiktning har definierats när temperaturdifferensen från Skansen Lejonet ökade med höjden med mer än 0 °C. Inversion har definierats när temperaturdifferensen på Skansen Lejonet ökade med mer än 0 °C. Vindhastigheterna analyserades genom att räkna ut ett medelvärde för vardera månad.

8 4.2.2 NO2 En av frågeställningarna var även att se om trängselskatten resulterat i färre överskridanden av MKN (se Tabell 1). Därför beräknades timmedelvärdet och dess 98-percentil, dygnsmedelvärdet och dess 98-percentil, samt årsmedelvärde. Dessa jämfördes sedan med respektive MKN. NO2 data för Femman och Gårda var i timupplösning, och för att få denna data i dygnsmedelvärde samt årsmedelvärde togs ett medelvärde ut för varje dag och år under hela tidsspannet 2008-2015.

4.2.3 Kombination av LWT och NO2

För de utvalda LWT klasserna A och C plockades NO2 halter ut för respektive vald LWT och plats. För att se om det fanns någon signifikant trend i halterna beräknades trendlinjer. NO2 halterna utifrån LWT indelades i tidsperioder: innan trängselskattens införande (2008-2012), och efter trängselskattens införande (2013-2015). Medelvärdet för NO2 halterna per plats och LWT jämfördes mellan de indelade tidsperioderna genom ett t-test och ett Kolmogorov- Smirnov two-sample test (ks-test). Resultatet från t-testet visade om förändringen i medelvärdet mellan tidsperioderna var signifikant och resultatet från ks-testet visade om det fanns en skillnad i distribution mellan tidsperioderna. Den 98- percentilen för innan trängselskattens införande, och för efter trängselskattens införande beräknades också.

4.3 Karta För att få en översikt över studieområdet och intressepunkter gjordes en karta i programmet Qgis, version 2.12.0-Lyon. Här användes 2 meters upplösning på flygfoton i rasterformat och vägdata i vektor format hämtad från Lantmäteriet med hjälp av GEO Extract Tool (Lantmäteriet, 2016). Bakgrundskarta över Sverige från Google Satellite, hämtad genom plug-in i Qgis.

9 5. Resultat

Nedan presenteras resultaten av undersökningarna som gjorts. För att utreda om halten NO2 har ha påverkats av införande av trängselskatten har först förändringen i trafikflödena från år 2012 till 2015 presenterats, då mängden trafik har en direkt påverkan på emissioner. För att se hur temperaturdifferensen och vindförhållanden påverkar luftkvaliteten presenteras även detta för 2008-2015 både individuellt och i relation med NO2 halter för Femman och Gårda.

Dygnsmedelvärdena NO2 som beräknats för de anticykloniska (A) och cykloniska (C) väderklasserna sammanställdes för att se förändringar i NO2 halter.

5.1 Trafikflöde Figur 3 visar hur trafikintensiteten i Tingstadstunneln i riktning a) mot centrum och b) från centrum varierar över dygnet under perioden 2012-2015. Tingstadstunneln har en liknande dygnsvariation i båda riktningarna och mängden passerande fordon når de högsta värdena mellan klockan 06-08 och mellan 15-17. Under dessa tider passerar över 3500 fordon tunneln per timma. År 2012 har högsta antal fordonspassager under alla timmar i båda riktningar för Tingstadstunneln. Det sker en minskning i antal fordon i riktning från centrum i Tingstadstunneln mellan 2012-2013 med 390 fordon och en ökning i antal fordon 2013-2014 med 150 fordon. För 2014-2015 är det återigen en minskning med 260 fordon. a)

Figur 3. Antal fordon som passerar Tingstadstunneln under vardagar per timma a) från city och b) mot city, 2012 till 2015.

Figur 4 visar hur trafikintensiteten i Götatunneln i riktning mot och från centrumvarierar över dygnet under perioden 2012-2015. Götatunneln visar på samma dygnsvariation som Tingstadstunneln. Upp till 2500 fordon passerar tunneln som mest. I Götatunneln med riktning mot city har år 2014 har det högsta antalet fordonspassager per timme. Det sker en minskning i antalet fordonspassager 2012-2013 med 280 färre fordon, och en ökning 2013- 2014 med 220 fler fordon. Det sker även en minskning 2014-2015 i riktning mot city med 260 färre fordon. Detta stämmer överens med Tingstadstunneln där 2012 och 2014 har de flesta fordonspassager.

10 a)

Figur 4. Antal fordon som passerar Götatunneln under vardagar per timma a) från city och b) mot city, 2012 till 2015.

Figur 5 visar det totala trafikflödet per vecka för samtliga 35 betalstationer under 2012-2015. Även här har 2012 de högsta värdena under hela året. För vecka 17 är det en minskning 2012- 2013 med 79 000 fordon och 2013-2014 är det en ökning med 33 000 fordon. Ökningen fortsätter 2014-2015 och ökar då med 5 000 fordon. Vecka 37 visar samma trend men med färre fordon där minskningen 2012-2013 är 77 000 fordon och ökningen 2013-2014 är 21 000 fordon. Ökningen 2014-2015 för vecka 37 är större än vecka 17 med 9 000 fler fordon. Antalet fordonspassager per vecka ökar efter 2013 och både 2014 och 2015 har fler än 2013. 2015 har de näst högsta trafikflödena per vecka under 2012-2015. Under sommarn semester, vecka 27-32 är det en tydlig minskning i antalet fordon som passerar samtliga betalstationer under alla år. Under juli månad tas ingen avgift ut för de passerade bilarna, men betalstationerna registrerar antalet passager.

Figur 5. Antal fordon som passerar samtliga betalstation under betalperioden 2012-2015 indelat i vecka per år.

11 5.2 Meteorologiska förhållanden 5.2.1 Stabilitetsförhållanden Figur 6 visar stabilitetsförhållanden från Skansen Lejonet. Stabilitetsförhållandena redovisas som timmedelvärden för 2008-2015. I Figur 6 framgår det att det var starkare inversionsförhållanden samt instabilskiktning under 2014 och 2015. Den instabila skiktningen når upp till 3 °C vissa timmar och inversionerna når ner till -4 – 5 °C under 2014 och 2015.

Figur 6. Visar den instabila skiktningen (temperaturdifferens < 0 grader) och inversionsförhållanden (temperaturdifferens > 0 grader) i timupplösning för Skansen Lejonet under 2008-2015.

Figur 7 visar sambandet mellan differenstemperaturen på Skansen Lejonet och Femmans

respektive Gårdas NO2 timmedelvärde. Det är tydligt att fler låga halter sker vid en instabilskiktning jämfört med en stabil eller inversion, vilket här är klassat som

inversionsförhållanden. De högsta NO2 halterna sker vid temperaturdifferenser mellan 0 och - 1. Detta är sannolikt då det är inversioner som inte når upp till högre höjder än skansen Lejonets 10 meters mast. De kraftigaste inversionerna står dock inte i relation till de högsta

halterna NO2. Detta beror sannolikt på att de största temperaturdifferenserna sker under natten då det inte är lika stora utsläpp, utan de sker under morgontimmarna när höjden på inversionerna är höga eller helt har släppt. a) b)

Figur 7. Relation mellan differenstemperatur vid Skansen Lejonet och a) Femmans och b) Gårdas

respektive NO2 timmedelvärde.

12 5.2.2 Vindförhållanden Figur 8 visar vindhastigheten per månad för Skansen Lejonet under tidsperioden 2008-2015. Det är möjligt att se att 2014 och 2015 har relativt låga vindhastigheter för samtliga månader, jämfört med tidigare år. Låga vindhastigheter gynnar uppkomsten av inversioner, och detta resultat stärker resultatet i Figur 6 där det framgår det att det var starkare inversionsförhållanden under dessa år.

Figur 8. Månadsmedelvärde vindhastighet för Skansen Lejonet under åren 2008-2015.

Figur 9 visar relationen mellan vindhastighet vid Skansen Lejonet och NO2 timmedelvärde för Femman respektive Gårda. I Figur 9 visas det tydligt att vid låg vindhastighet uppnås högre timmedelvärden NO2. Det är samtidigt inte alltid höga halter vid låga vindhastigheter, vilket beror på skiktningsförhållanden och tidpunkt på dygnet, och därmed även emissionerna. a) b)

Figur 9. Relation mellan vindhastighet på Skansen Lejonet och a) Femmans och b) Gårdas respektive

NO2 timmedelvärde för 2008-2015.

13 5.3 NO2 koncentrationer För timvärdena räknades den 98-percentilen ut för varje år. NO2 data för Femman och Gårda var i timupplösning, och för att få denna data i dygnsmedelvärde togs ett medelvärde ut för varje dag under hela tidsspannet 2008-2015. Den 98-percentilen för varje år plockades ut för

Femman och Gårda. Årsmedelvärden NO2 för varje enskilt år räknades ut.

I Figur 10 visas timmedelvärde NO2 på a) Femman och b) Gårda under 2008-2015. Timvärdena för Gårda är högre och antalet överskridanden är mer frekventa än vad de är för Femman, se Tabell 2. a)

Figur 10. Visar NO2 timmedelhalter för a) Femman och b) Gårdas mätstationer under hela tidsperioden 2008-2015. Figuren visar även MKN gränsvärde för timvärden, vilket är 90 µg/m3.

I Figur 11 visas koncentrationen av NO2 som 98-percentilerna för timmedelvärden, för hela tidsperioden 2008-2015. Vid Femman ses inger år där de 98-percentilerna överskrider MKN på 90 µg/m3. Vid Gårda överskrids MKN (90 µg/m3) varje år, men en minskning ses från det högsta värdet som uppnåddes 2012, till det lägsta uppmätta 2015.

Figur 11. Visar den 98-percentilen för NO2 timmedelhalter för 2008-2015 för både Femman och Gårda. MKN på 90 µg/m3 är också synlig, och visas som en svart linje.

14 I Tabell 2 visas antalet timmedelvärden som överskrider MKN:s gränsvärde på 90 µg/m3. Det framgår det att högsta antalet överskridande vid Femman skedde under 2008 och 2010, och vid Gårda skedde de under 2010 och 2012. Antalet överskridanden vid Gårda för 2015 är det lägsta under hela tidsperioden med endast 229 stycken. Vid Gårda är det fler än 175 timmar som överskrider 90 ug/m3 alla år.

Tabell 2. Antalet överskridanden av MKN på 90 µg/m3 för Femman respektive Gårda. Antalet överskridanden per år får inte överskrida 175 stycken. Fler överskridanden än 175 är markerade i rött. Femman Gårda 2008 81 444 2009 39 287 2010 83 956 2011 44 655 2012 28 921 2013 52 796 2014 31 528 2015 38 229

I syfte att visa variationen av dygnmedelvärdena av NO2 på årsbas och för hela undersökningsperioden har alla dygnsmedelvärden sammanställts. I Figur 12 visas

dygnsmedelvärdet för NO2 halterna på Femman och Gårda under 2008-2015. Halterna för Gårda är högre och antalet överskridanden är mer frekventa jämfört med Femman, se Tabell 3. Dygnsmedelvärdena för Gårda följer en säsongstrend där de högre värdena sker under vinterhalvåret.

Figur 12. Här visas dygnsmedelvärde NO2 för a) Femman och för b) Gårda. Dygnsmedelvärden för 2008-2015. MKN på 60 µg/m3 är också synlig.

15 I Figur 13 visas koncentrationen av NO2 som 98-percentilerna för dygnsmedelvärde, för hela tidsperioden 2008-2015. Femmans 98-percentilen överskrider MKN på 60 µg/m3 under 2010. Gårda överstiger MKN (60 µg/m3) varje år, och har visar en minskning från högsta värdet som uppnåddes 2012, till det lägsta uppmätta 2015. De högsta 98-percentilen sker under 2010.

Figur 13. Visar den 98-percentilen för dygnsmedelvärdena NO2 för Femman och Gårda. Den 98-percentilen för alla år 2008-2015. MKN gränsvärde för dygnsmedelvärde, som är 60 µg/m3 visas också, som en svart linje.

I Tabell 3 visas antalet dygnsmedelvärden som överskrider MKN:s gränsvärde på 60 µg/m3. Det framgår det att högsta antalet överskridande vid Femman skedde under 2010, och vid Gårda skedde de under 2010 och 2012. Femman har fler än 7 överskridanden dygnsmedelvärden under 2010 och antalet överskridanden vid Gårda för 2015 är det lägsta under hela tidsperioden med 18 dygn. Gårda har fler än 7 dygn som överskrider 60 ug/m3 alla år.

Tabell 3. Antalet överskridanden av MKN på 60 µg/m3 för Femman respektive Gårda. Antalet överskridanden per år får inte överskrida 7 stycken. Fler överskridanden än 7 är markerade i rött. Femman Gårda 2008 4 55 2009 2 47 2010 12 94 2011 4 66 2012 2 97 2013 3 80 2014 2 47 2015 2 18

I Figur 14 visas årsmedelvärdet för NO2 halterna på Femman och Gårda under 2008-2015. Årsvärdena är högre för Gårda än vad de är för Femman. Årsmedelhalterna från Femman överskrider inte MKN på 40 µg/m3 något år. Årsmedelhalterna vid Gårda överskrider däremot

16 MKN (40 µg/m3) alla år förutom 2015. Liknande för percentilberäkningarna så ses en minskande trend även för årsmedelhalterna för Gårda från 2012.

Figur 14. Visar årsmedelvärdet NO2 för Femman och Gårda för hela tidsperioden 2008-2015 och MKN gränsvärdet för årsmedelvärde på 40 µg/m3 .

5.4 NO2 utifrån LWT 5.4.1 Femman

I Figur 15 visas dygnsmedelvärden av NO2 vid Femman under a) anticykloniska och b) cykloniska väderförhållanden för hela tidsperioden 2008-2015. Dygnsmedelvärdet av NO2 halten vid Femman under anticykloniska väderförhållanden är högre jämfört med cykloniska väderförhållanden. Under både anticykloniska och cykloniska väderförhållanden visar trendlinjerna en nedåtgående trend. Förändringen av Femmans dygnsmedelvärde NO2 under anticykloniska väderförhållanden är -0.003 (-0.004 -0.001) µg/m3/dag och under cykloniska väderförhållanden är -0.002 (-0.003 -0.001) µg/m3/dag, och de båda är statistik signifikanta. a)

Figur 15. Här syns dygnsmedelvärden NO2 dess trendlinje för Femman under a) anticykloniska och b) cykloniska väderförhållanden för 2008-2015.

I Figur 16 visas sannolikheten för att NO2 halter vid Femman under a) anticykloniska respektive b) cykloniska väderförhållanden före trängselskattens införande (2008-2012) och efter trängselskatten införande (2009-2015). I a) är det en högre sannolikhet att nå de lägre

NO2 halterna i distributionen 2013-2015 men ingen större förändring ses i de högsta halterna

NO2. I b) är det tydligt att sannolikheten för lägre halter NO2 är högre under 2013-2015 och

sannolikheten för högre halter NO2 är lägre. Skillnaden i medelvärde är vid t-testet (Tabell 4) är statistiskt signifikant för både cykloniska och anticykloniska väderförhållanden för Femman. Skillnad i distribution är vid ks-testet (Tabell 4) statistiskt signifikant under cykloniska väderförhållanden, men inte under anticykloniska väderförhållanden. Det är en tydlig minskning i de 98-percentilerna för Femman för 2013-2015 jämfört med 2008-2012, under båda väderförhållanden men minskningen är större under cykloniska väderförhållanden. (Tabell 4). a) b)

Figur 16. Histogram som visar sannolikheten för dygnsmedelvärdet NO2 för Femman, indelat i år 2008-2012 och 2013-2015 under a) anticykloniska och b) cykloniska väderförhållanden.

Tabell 4. Sammanställning av t-testet och ks-testet där medelvärdet och distributionen för NO2 halter för Femman indelats i åren 2008-2012 och 2013-2015 för cykloniska respektive anticykloniska väderförhållanden. Medelvärdena och de 98-percentilerna för NO2 vid Femman visas också. T-test Ks-test2 2008- 2013- 2008-2012 2013-2015

Förändring förändring 2012 2015 NO2 NO2 3 3 (µg/m ) (µg/m ) NO2 NO2 98%il 98%il medel medel (µg/m3) (µg/m3) (µg/m3) (µg/m3) Anticykloniska 0.037 0.301 26.9 24.8 62.4 52.1 Cykloniska >0.001 >0.001 21.2 16.0 47.5 32.2

5.4.2 Gårda

I Figur 17 visas dygnsmedelvärden av NO2 vid Gårda under a) anticykloniska och b) cykloniska väderförhållanden för hela tidsperioden 2008-2015. Dygnsmedelvärden av NO2 halten vid Gårda under anticykloniska väderförhållanden är högre jämfört med cykloniska väderförhållanden. Under anticykloniska och cykloniska väderförhållanden visar trendlinjerna

en nedåtgående trend. Förändringen för Gårdas dygnsmedelvärden NO2 under anticykloniska väderförhållanden är - 0.003 (-0.005 -0.001) µg/m3/dag och under cykloniska väderförhållanden är förändringen - 0.002 (-0.004 -0.001) µg/m3/dag . a)

Figur 17. Här visas dygnsmedelvärden NO2 och dess trendlinje för Gårda under a) anticykloniska och b) cykloniska väderförhållanden under 2008-2015.

Figur 18 visar sannolikheten för NO2 för Gårda under a) anticykloniska och b) cykloniska väderförhållanden indelat i före trängselskattens införande (2008-2012) och efter trängselskatten införande (2009-2015). I a) är det inte är någon förändring i distribution. Skillnaden i distribution och i medelvärde är inte statistiskt signifikant (Tabell 5). I b) är

differensen i distribution av NO2 halter är stor, med en ökad sannolikhet för lägre halter under 2013-2015 och en minskad sannolikhet för högre halter. Skillnaden i distribution och i medelvärde är statistiskt signifikant (Tabell 5). Det är en tydlig minskning i de 98- percentilerna för 2013-2015 jämfört med 2008-2012, under båda väderförhållanden för Gårda men minskningen är större under cykloniska väderförhållanden (Tabell 5).

19 a) b)

Figur 18. Här syns ett histogram som visar sannolikheten för dygnsmedelvärde NO2 för Gårda, indelat i åren 2008-2012 och 2013-2015 under anticykloniska respektive cykloniska väderförhållanden.

Tabell 5. Sammanställning av t-testet och ks-testet där medelvärdet och distributionen för NO2 halter för Gårda indelats i åren 2008-2012 och 2013-2015 för cykloniska respektive anticykloniska

väderförhållanden. Medelvärdena och de 98- percentilerna för NO2 vid Gårda presenteras också. T-test Ks-test2 2008- 2013- 2008-2012 2013-2015

Förändring Skillnad 2012 2015 NO2 NO2 3 3 (µg/m ) (µg/m ) NO2 NO2 98%il 98%il medel medel (µg/m3) (µg/m3) (µg/m3) (µg/m3) Anticykloniska 0.109 0.265 49.6 47.0 108.3 96.9 Cykloniska > 0.001 0.006 41.7 35.3 90.1 71.6

20 6. Diskussion

Resultatet visar att det är negativa trender i dygnsmedelvärdena NO2 för Femman och Gårda. Det är färre höga värden under cykloniska väderförhållanden efter 2012. Det är ingen förändring i de allra högsta NO2 värden under anticykloniska väderförhållanden efter 2012 på varken Femman eller Gårda. Det påverkar inte risken att överskrida MKN då de flesta överskridanden sker vid anticykloniska väderförhållanden. Detta trots att halterna har 3 minskat. Halterna NO2 minskar med -0.003µg/m /dag under anticyklonisk LWT och minskar med -0.002 µg/m3/dag under cykloniska LWT. Minskningen per dag större under anticykloniska jämfört med cykloniska väderförhållanden. Detta skulle kunna bero på att NO2 halterna i stor omfattning är påverkade av lokala emissioner under anticykloniska förhållanden och skulle därmed även visa en tydligare minskning vid t.ex. lokala förändringar i utsläpp så som trafikflödesförändringar. Denna studie visar också att under anticykloniska väderförhållanden i Göteborg är dygnsmedelhalterna högre än vad de är under cykloniska väderförhållanden. Det stämmer överens med studier som undersökt sambandet mellan anticykloniska väderförhållanden och NO2 halter, bl.a. McGregor& Bamzelis, (1995) och Pleijel et al., (2016).

Halterna NO2 vid Femman har enligt denna studie inga svårigheter att klara MKN gränsvärden på någon tidskala. En tendens med lägre NO2 halter år 2015 jämfört med 2008 är synlig. Det är en minskad risk att överskrida MKN, då halterna NO2 vid Femman under både anticykloniska och cykloniska LWT har en lägre 98-percentil NO2 för perioden 2013-2015, jämfört med 2008-2012. Halterna NO2 vid Gårda överskrider MKN på alla tidsskalor och percentiler, förutom årsmedlet 2015. Det är dock en tendens till lägre NO2 halter 2015 jämfört med 2008.

Det finns därmed en tendens till att risken att överskrida MKN minskar, på Gårda både vid anticykloniska och cykloniska LWT då det är lägre 98-percentiler NO2 för perioden 2013- 2015 jämfört med 2008-2012. Om Femman och Gårdas trender i NO2 är en tillfällighet eller något ihållande går inte att uttala sig om i denna studie. En stor del av minskningarna i NO2 för Göteborg stad kan förklaras genom meteorologiska förhållanden (Tang et al,. 2011).

Resultat med minskande NO2 halter visas även i Miljöförvaltningens årsrapport för 2014 och 2015 i Göteborg (Miljöförvaltningen, 2014 samt Miljöförvaltningen, 2015).

I denna studie undersöks sambandet mellan trafikflödet och NO2 halter under utvalda väderklasser, men då trafikflödet ökat sedan 2013 och dygnsmedelvärden NO2 minskat kan inte en relation fastställas under perioden 2008-2015. Relationen påverkas fortfarande av generella meteorologiska förutsättningar och även mer lokala processer. Det går inte att svara på frågan om trängselskatten påverkat koncentrationerna av NO2 i centrala Göteborg baserat på endast denna studie, även om det finns indikationer på att trängselskatten påverkat NO2 halterna positivt. Tillsammans med analysen över vind och stabilitetsförhållanden kan slutsatsen dras att alla de meteorologiska förhållanden, trots väderklassificeringen som gjorts, påverkat dygnsmedelvärden NO2 under utvalda LWT.

Analysen trafiken vid samtliga betalstationer visar en tydlig minskning mellan 2012-2013 och en ökning mellan 2013-2014. Ökningen som skett mellan 2013-2015 är ungefär lika stor som minskningen var mellan 2012-2013. Enligt Göteborgs stad (2015) har förändringen i resandet efter 2013 varit små och biltrafiken ökade med 2.3% mellan 2013 och 2014, vilket stämmer överens.

Göteborgs stad menar att ökningen av fordonspassager från 2013 inte är ett undantag utan trafikutvecklingen i Göteborg följer samma mönster som den nationella utvecklingen (Göteborgs stad, 2015). Detta betyder att den positiva effekten av trängselskatten minskat från 2013 på grund av att trafikflödet fortsatt följa den nationella trafikutvecklingen. Om inte trängselskatten införts skulle eventuellt trafiken ökat ytterligare än vad som skett.

Betalstationernas placering spelar roll i analysen av samtliga betalstationer då vissa av betalstationerna är lokaliserade på mindre vägar. Där påverkar trängselskattens införande vägarna betydligt mer än betalstationerna vid Tingstadstunneln och Götatunneln där tunnlarna leder trafik genom och förbi centrala Göteborg. Syftet med passager på innerstadsgator är mer kopplat till staden än vad förbipassager vid större vägar är och innerstadsgator är därför även mer påverkade av stadens regleringar. Vid införande av Trängselskatten i Göteborg antogs att luftkvaliteten skulle förbättras betydligt eftersom trafikflödena förmodades minska, och detta framförallt i centrala delarna av staden (Miljöförvaltningen, 2012). Trafikflödet på innerstadsgator mellan andra kvartalet 2014 jämfört med andra kvartalet 2012 minskade med 11-13% (Västsvenska paketet, 2014). Detta stämmer delvis överens med trafikflödesstudien som utförts i denna uppsats. Partihallsförbindelsen öppnade 2011-12-01 och är en 1150 meter lång bro mellan E20 och E45. Syftet med förbindelsen var att minska trafiken vid Tingstadstunneln och öka framkomligheten vid E6an (Trafikverket, 2016). Det påverkar trafikflödesanalysen som gjorts för Tingstadstunneln och Götatunneln genom förmodade minskade flöden.

Andelen tung trafik har inte heller analyserats vilket också påverkar resultaten. Högst andel tung trafik i Göteborgsområdet har Kungälvsleden (som är en del av E6:an norrut från Gårda) med 14% (Göteborgs stad, 2013). Relationen mellan trafikflöde och dess påverkan på luftföroreningen NO2 blir svårare att göra, då den tunga trafiken har betydligt högre emissionsfaktorer vilket innebär att de släpper ut mer NO per km jämfört med personfordon.

En minskning i NO2 kan förklaras av den fordonstekniska utvecklingen vilket även bidragit till minskning av emissioner från tunga fordon. Effektiviseringen av tunga fordons motorer bidrar till en minskning av NO2 utsläpp på ca 4% per år, vilket står i relation till NO2 minskningar under både anticykloniska och cykloniska väderförhållanden (H.Nygren, personlig kommunikation, 11 maj 2016).

22 6.1 Metoddiskussion I denna studie har använt NO2 data, meteorologisk data, och LWT data från studieperioden som varit 2008-2015 använts. Det meteorologiska data har endast analyserats till och med 2015-10-31, och alltså inte november och december för samma år. I analysen inkluderas även fler år innan trängselskatten (2008-2012) än efter trängselskatten (2013-2015), vilket innebär att fler antal sommarvärden före, än efter trängselskatten.

I studien som gjorts har endast trafikdata för 2012-2015 inkluderats, och alltså saknas data för åren 2008-2011. På grund av den tunga trafikens stora utsläpp behövs den inkluderas vid analys av trafikens relation till NO2 halter. Slutsatser kring förändrat trafikflöde i relation till förändrade NO2 halter blir svåra att göra i studien.

Det finns alltid ett visst mått av osäkerhet vid både mätförfarande och rapportering och ett visst fel kan föreligga även i data som använts i denna studie. Under början på 2014 och 2015 saknades data för differenstemperatur data från Skansen Lejonet som orsakats av strömförsörjningsfel. Detta kan ha påverkat all data efter dessa händelser då differenstemperaturen för åren 2014 och 2015 hade starkare inversionsförhållanden och instabilskiktningsförhållanden jämfört med tidigare år. I denna studie har inte NO2 data, meteorologisk data och trafikdata korrigerats då validering förutsätts från källor där data ursprungligen kommer ifrån, men vidare analys skulle kräva noggrannare granskning och eventuella korrigeringar.

Det område för LWT klassificeringen som används i studien är för södra Sverige vilket medför att LWT är en medelvärde för ett större område än vad både inversionsberäkningarna och NO2 halterna representerar. Vid applicering på Göteborg skulle sannolikt en bättre relation mellan LWT och NO2 halter uppnås om LWT beräknades för ett mindre område.

Grundström et al (2015) samt Osborn (2011) visar att högre NO2 koncentrationer sker under förhållanden med negativ NAOI, oavsett vilken LWT som rår. NAOI behöver räknas in i framtida analyser då dess storskaliga cirkulation och variation också påverkar NO2 halterna inom vardera LWT klass.

Det finns parametrar i denna studie som gör det svårt att uttala sig om de väderförutsättningar genom LWT som rått under de analyserade åren. I studien har inte NO2 halter under fler LWT

än de utvalda A och C analyserats, och inte heller någon förändring av de NO2 halterna. Förändringar i antalet LWT under de olika perioderna 2008-2012 och 20013-2015 har inte heller analyserats. Vid inkludering av dessa parametrar skulle en slutsats kunna dras om hur meteorologin spelat roll i att skapa trender under de analyserade åren.

23 7. Slutsats Efter att väderförhållanden beaktas genom LWT är det möjligt att se en statistiskt signifikant minskning i NO2 koncentrationer för Femman och Gårda efter att trängselskatten infördes

2013. För både Femman och Gårda var minskningen i NO2 större under anticykloniska väderförhållanden. Meteorologiska förhållanden har påverkat dygnsmedelvärden NO2 under utvalda LWT, trots väderklassificeringen som gjort. Femman och Gårda har en lägre 98- percentil NO2 efter 2013 och risken för att överskrida MKN visar en minskande trend. De flesta överskridanden av MKN sker under anticykloniska förhållanden och där syns ingen minskning i NO2 halter. Trafikanalysen har inte tagit hänsyn till den tunga trafikens utsläpp eller tekniska utveckling och det är därför svårt att uttala sig om trängselskattens direkta påverkan på förändringar i Göteborgs NO2 halter. Det är komplex att ta in alla parametrar som påverkar NO2 koncentrationerna och denna metod att använda LWT är ett alternativ för att minska mängden data och samtidigt få NO2 koncentrationer från liknande meteorologiska förhållanden. Storskaligt och lokalt väder, trafikförändringar, teknisk utveckling och uppmätta

NO2 halter behöver sammanställas för att se trängselskattens påverkan på Göteborgs luftkvalitet.

24 8. Tack till Först och främst vill jag tacka mina handledare Marie Haeger-Eugensson och David Rayner för möjligheten till studien, för engagemanget de visat och för kunskapen ge gett mig. Jag vill också tacka Hung Nguyen på Miljöförvaltningen i Göteborg för både meteorologi- och luftföroreningsdata, och Karin Björklind på Trafikkontoret i Göteborg för trafikdata. Helene Nygren vill jag också tacka, för hjälp med uträkningar av emissionsfaktorer som jag refererat till i studien. Till sist vill jag vill tacka familj och vänner för stöd, tålamod och nyfikenhet genom hela studien.

25 9. Referenser Capannelli, G., Gollo, E., Munari, S., & Ratto, G. (1977). Nitrogen oxides: analysis of urban pollution in the city of Genoa. Atmospheric Environment (1967), 11(8), 719- 727. Chen, D. (2000). A monthly circulation climatology for Sweden and its application to a winter temperature case study. International Journal of Climatology, 20(10), 1067-1076. Coria, J., Bonilla, J., Grundström, M., & Pleijel, H. (2015). Air pollution dynamics and the need for temporally differentiated road pricing. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 75, 178-195. Cruedata (2016). Lamb Weather Types (LWTs). Hämtad 2016-04-12, från https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/lwt/ Donnelly, A., Misstear, B., & Broderick, B. (2011). Application of nonparametric regression methods to study the relationship between NO 2 concentrations and local wind direction and speed at background sites. Science of the Total Environment, 409(6), 1134-1144. Dockery, D. W., Pope, C. A., Xu, X., Spengler, J. D., Ware, J. H., Fay, M. E., & Speizer, F. E. (1993). An association between air pollution and mortality in six US cities. New England journal of medicine, 329(24), 1753-1759. Earth System Research Laboratory . (2016). NCEP/NCAR Reanalysis 1: Summary. Hämtad 2016-04-17, från Theoretical and Applied Climatology, 42(3), 187-196. Eliasson, I., & Holmer, B. (1990). Urban heat island circulation in Göteborg, Sweden. Flocas, H., Kelessis, A., Helmis, C., Petrakakis, M., Zoumakis, M., & Pappas, K. (2009). Synoptic and local scale atmospheric circulation associated with air pollution episodes in an urban Mediterranean area. Theoretical and Applied Climatology, 95(3-4), 265-277. Grimm, N. B., Faeth, S. H., Golubiewski, N. E., Redman, C. L., Wu, J., Bai, X., & Briggs, J. M. (2008). Global change and the ecology of cities. science, 319 (5864), 756-760. http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.ncep.reanalysis.html Grundström, M., Linderholm, H. W., Klingberg, J., & Pleijel, H. (2011). Urban NO 2 and NO pollution in relation to the North Atlantic Oscillation NAO. Atmospheric Environment, 45(4), 883-888. Grundström, M., Tang, L., Hallquist, M., Nguyen, H., Chen, D., & Pleijel, H. (2015). Influence of atmospheric circulation patterns on urban air quality during the winter. Atmospheric Pollution Research, 6(2), 278-285. Göteborg stad. (2013) Trafik och reseutveckling 2013. Meddelande 1:2014 Trafikkontoret Göteborg stad. (2015). Trafik och reseutveckling 2015. Meddelande 1:2016 Trafikkontoret Göteborg stad. (2016a). Om trängselskatt. Hämtad 2016-04-23, från http://goteborg.se/wps/portal/invanare/trafik-o-gator/gator-och- vagar/trangselskatt/om-trangselskatt/!ut/p/z1/04_Sj9CPykssy0xPLMnMz0v MAfIjo8ziAwy9Ai2cDB0N_N0t3Qw8Q7wD3Py8ffyNLQz1wwkpiAJKG- AAjgb6BbmhigD9jELJ/dz/d5/L2dBISEvZ0FBIS9nQSEh/

26 Göteborg stad. (2016b). Mätplatser. Hämtad 2016-04-17, från http://goteborg.se/wps/portal/invanare/miljo/miljolaget-i-goteborg/luft/ matplatser/!ut/p/z1/04_Sj9CPykssy0xPLMnMz0vMAfIjo8ziAwy9Ai2cDB0N_ N0t3Qw8Q7wD3Py8ffyd3Qz1w8EKDFCAo4FTkJGTsYGBu7-RfhQx-vEoiMI wHtki_YLc0FAAgtQ2lA!!/dz/d5/L2dBISEvZ0FBIS9nQSEh/#htoc-2 Göteborg stad. (2016c). Rapporter och data. Hämtad 2016-11, från http://goteborg.se/wps/portal/invanare/miljo/miljolaget-i-goteborg/luft/rapporter -och-data/!ut/p/z1/04_Sj9CPykssy0xPLMnMz0vMAfIjo8ziAwy9Ai2cDB0N_ N0t3Qw8Q7wD3Py8ffyDfU30wwkpiAJKG-AAjgb6BbmhigDf-74t/dz/d5/L2d BISEvZ0FBIS9nQSEh/#htoc-3 Haeger-Eugensson, M., Borne, K., Chen, D., & Persson, K. (2002). Development of a New Meteorological Ventilation Index for Urban Air Quality Studies. IVL Report L, 2. Haeger-Eugensson, M., & Holmer, B. (1999). Advection caused by the urban heat island circulation as a regulating factor on the nocturnal urban heat island. International Journal of Climatology, 19(9), 975-988.

IVL Svenska Miljöinstitutet. (2016). NO2 statistik. Hämtad 2016-03-29, från http://www3.ivl.se/db/plsql/dvst_NO2_st$.startup Janhäll, S., Jonsson, Å. M., Molnár, P., Svensson, E. A., & Hallquist, M. (2004). Size resolved traffic emission factors of submicrometer particles. Atmospheric Environment, 38(26), 4331-4340. Janhäll, S., Olofson, K. F. G., Andersson, P. U., Pettersson, J. B., & Hallquist, M. (2006). Evolution of the urban aerosol during winter temperature inversion episodes. Atmospheric Environment, 40(28), 5355-5366. Johansson, C., Burman, L., & Forsberg, B. (2009). The effects of congestions tax on air quality and health. Atmospheric Environment, 43(31), 4843-4854. Jones, A. M., Harrison, R. M., & Baker, J. (2010). The wind speed dependence of the concentrations of airborne particulate matter and NO x. Atmospheric Environment, 44(13), 1682-1690. Jones, P. D., Hulme, M., & Briffa, K. R. (1993). A comparison of Lamb circulation types with an objective classification scheme. International Journal of Climatology, 13(6), 655-663. Kidson, J. W. (1994). Relationship of New Zealand daily and monthly weather patterns to synoptic weather types. International Journal of Climatology, 14(7), 723-737. Lamb (1950). Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 76: 393–438 Lantmäteriet (2016). SLU GEO Extract Tool. Hämtad 2016-04-15 https://atlas.slu.se/get/ Linderson, M. L. (2001). Objective classification of atmospheric circulation over southern Scandinavia. International Journal of Climatology, 21(2), 155-169. Länsstyrelsen Västra Götaland (2001). Frisk luft påväg: förslag till åtgärdsprogram för att uppfylla miljökvalitetsnormen för kvävedioxid i göteborgsregionen. Göteborg: Länsstyrelsen Västra Götaland. McGregor, G. R., & Bamzelis, D. (1995). Synoptic typing and its application to the investigation of weather air pollution relationships, Birmingham, United Kingdom. Theoretical and Applied Climatology, 51(4), 223-236.

27 Michanek, G., & Zetterberg, C. (2012). Den svenska miljörätten. (sida 156-169) Miljöbalken 5 kap. Miljöförvaltningen. (2012). Luftkvaliteten i Göteborgsområdet. Årsrapport 2012. Göteborg. Miljöförvaltningen. (2014). Luftkvaliteten i Göteborgsområdet. Årsrapport 2014. Göteborg. Miljöförvaltningen. (2015). Luftkvaliteten I Göteborgsområdet. Årsrapport 2015. Göteborg. Naturvårdsverket. (2016). Åtgärdsprogram för luft. Hämtad 2016-04-03, från http://www.naturvardsverket.se/Stod-i-miljoarbetet/Vagledningar/ Miljokvalitetsnormer/Miljokvalitetsnormer-for-utomhusluft/Atgardsprogram- for-luft/ Oke, T. R. (2002). Boundary layer climates. London: Routledge. Osborn, T. J. (2011). Winter 2009/2010 temperatures and a record-breaking North Atlantic Oscillation index. Weather, 66(1), 19-21. Pleijel, H., Grundström, M., Karlsson, G. P., Karlsson, P. E., & Chen, D. (2016). A method to assess the inter-annual weather-dependent variability in air pollution concentration and deposition based on weather typing. Atmospheric Environment, 126, 200-210. Pleijel, H., Karlsson, G. P., & Gerdin, E. B. (2004). On the logarithmic relationship between NO 2 concentration and the distance from a highroad. Science of the Total Environment, 332(1), 261-264.

Pleijel, H., Klingberg, J., & Bäck, E. (2009). Characteristics of NO2 Pollution in the City of Gothenburg, South-West Sweden—Relation to NO x and O3 Levels, Photochemistry and Monitoring Location. Water, Air, & Soil Pollution: Focus, 9(1-2), 15-25. Rotach, M. W. (1995). Profiles of turbulence statistics in and above an urban street canyon. Atmospheric Environment, 29(13), 1473-1486. Seaman, N. L. (2000). Meteorological modeling for air-quality assessments. Atmospheric environment, 34(12), 2231-2259. SFS 2010:477. Luftkvalitetsförordning. Stockholm: Miljö-energidepartementet Sjöberg, K., Persson, K., & Brodin, Y. (2005). Luftkvalitet i tätorter 2004. Sjöberg, K. (2004). Quantification of general population exposure to nitrogen dioxide in Sweden. Stockholm: IVL Swedish Environmental Research Institute. Sjödin, Å., Pihl-Karlsson, G., Johansson, M., AB, I. S. M., Forsberg, B., Ahlvik, P., & AB, A. (2004). Vägtrafikens utsläpp av kväveoxider: reglering, utsläpp och effekter. IVL Svenska miljöinstitutet. Svensson, M. K., & Eliasson, I. (2002). Diurnal air temperatures in built-up areas in relation to urban planning. Landscape and urban planning, 61(1), 37-54. Tang, L., Haeger-Eugensson, M., Sjöberg, K., Wichmann, J., Molnár, P., & Sallsten, G. (2014). Estimation of the long-range transport contribution from secondary inorganic components to urban background PM 10 concentrations in south- western Sweden during 1986–2010. Atmospheric Environment, 89, 93-101.

28 Tang, L., Karlsson, P. E., Gu, Y., Chen, D., & Grennfelt, P. (2009). Synoptic weather types and long-range transport patterns for ozone precursors during high-ozone events in Southern Sweden. AMBIO: A Journal of the Human Environment, 38(8), 459- 465. Tang, L., Rayner, D., & Haeger-Eugensson, M. (2011). Have Meteorological Conditions Reduced NO2 Concentrations from Local Emission Sources in Gothenburg?. Water, Air, & Soil Pollution, 221(1-4), 275-286. Trafikverket. (2016). Partihallsförbindelsen – en del av Marieholdsförbindelsen. Hämtad 2016-05-25, från http://www.trafikverket.se/nara-dig/vastra-gotaland/projekt-i- vastra-gotalands-lan/ marieholmsforbindelsen/partihallsforbindelsen/ Transportstyrelsen. (2016). Betalstationernas placering. Hämtad 2016-05-18, från https://www.transportstyrelsen.se/sv/vagtrafik/Trangselskatt/Trangselskatt-i- goteborg/Betalstationerna/Betalstationernas-placering/Detaljkartor/ Västsvenska paketet. (2014). Uppföljning av bil- och kollektivtrafik, andra kvartalet 2014. Göteborg. Weathertypes. (2016). Lamb weather types. Hämtad 2016-04-12, från http://www.weathertypes.info/#Sweden