Results of the emission inventory EDGAR v4.1 of July 2010    

Introduction 

The  new  version  v4.1  of  the  Emission  Database  for Global  Atmospheric  Research  (EDGAR)  provides independent estimates of  the global anthropogenic emissions and emission  trends, based on publicly available statistics, for the use in atmospheric models and policy evaluation. This scientific independent emission  inventory  is  characterized  by  a  coherent  world  historical  trend.  The  EDGARv4.1  inventory covers for the time period from 1970 to 2005 including the following chemical substances:  

• Updated ‘Kyoto Protocol’ greenhouse gases : CO2 , CH4 , N2O , HFCs , PFCs , SF6 

• And in addition the following air pollutants: CO , NOx , NMVOC, SO2 and NH3 Data are presented  for all countries, with emissions provided per main  source category, and  spatially allocated on a 0.1°x0.1° grid over the globe.  

Note:  Source  categories  for  emissions  per  country  used  the  source  definitions  of  the  1996  IPCC  guidelines  for  National  GHG  Emission Inventories.  Emission  inventory  compilation  and  review  is  further  ongoing  for  aerosols  and  particles  (BC,  OC,  PM10,  PM2.5,  PM1),  other greenhouse gases (NF3 and SO2F2) and ozone depleting substances (CFCs, MCF and HCFCs). 

Global emission trends (1970‐2005) 

Kyoto Protocol Greenhouse Gases The new EDGARv4.1 dataset differs from the previous v4.0 by  less than 3% for CO2, CH4 and N2O, with significant improvements having been made to the CH4 emissions in the waste sector. The new dataset shows  that CO2, CH4 and N2O all  increased annually between 1% and 4%  in  the period 2000 – 2005, contrary  to any of 5 consecutive years  in  the nineties.   Furthermore,  the data compilation  for SF6 has been completed with SF6 production emissions seeing a 7% increase in 2005. A global view on all Kyoto Protocol gases expressed  in CO2‐eq  (GWP‐100 values  from  IPCC’s Second Assessment Report  (SAR))  is given  in Figure 1a  (CO2, CH4, N2O) and 1b  (HFCs, PFCs, SF6).   Please note  that, conform with UNFCCC definition  for  CO2,  these  figures  exclude  CO2  from  savannah  and  agricultural  waste  burning  (IPCC categories 4E and 4F)  as well as CO2 from biomass used as fuel (IPCC sector 1) and from biogenic carbon in waste  incineration (IPCC category 6C). CO2 from  large‐scale biomass burning and post‐burn decay of remaining biomass in IPCC sector 5 (categories 5A1&2 and 5F2) are added separately.   Note: The  latter  sector 5  is often  referred  to as  the  LULUCF  sector  (Land Use,  Land Use Change and Forestry),  for which EDGAR presently reports CO2 emissions related to forests and peatlands, as well as emissions of other substances. The IPCC inventory guidelines assume no net contribution  to  atmospheric  CO2  concentrations  from  biomass  burned  as  fuel  in  IPCC  sector  1  (energy)  nor  from  biomass  burned  in  IPCC categories  4E,  4F,  5C,  5F,  6C),  since  this  is  assumed  to  short‐cycle  carbon  (regrowth  within  a  year).  To  the  extent  that  fuelwood  (and roundwood) produced from forests  is not produced sustainably, this should be accounted for  in the calculation of net CO2 removals  (‘sinks’) from maturing of existing forests or newly forested areas. 

 

              Fig.1a:  Global GHG emissions in Pg CO2‐eq (using the UNFCCC      Fig.1b: Global F‐gas emissions in Pg CO2‐eq              definition for CO2, including LULUCF (categories 5A1&2,                                       (GWP100 values of SAR)                                                                       5F2) (GWP100 values of SAR) 

 

A sector‐specific break‐down for GHG emissions, including LULUCF categories 5A1, 5A2 and 5F, is shown in Figure 2 for 2005.  

 Fig.2: Composition in 2005 of the contributing sectors to global GHG emissions (conform UNFCCC definition). 

The contribution to the total global warming potential by the different UNFCCC direct greenhouse gases differs  strongly  per  emitting  sector.  Figure  3  details  the  subsector  division  of  the main  IPCC  sectors energy  (fuel  combustion  and  fugitive  emissions  from  fuels),  industrial  processes  (non‐combustion), agriculture, LULUCF and waste. 

 

 

 

Fig.3a Contribution (in percentage) in 2005 of the three main GHG  and  F‐gases  to  the  subcategories  of  the major  source sector:  energy  and  fossil  fuel  production with  1A1a  (power industry),  1A1bc  (fuel  refineries  and  transformation),  1A2 (industrial combustion), 1A3a (domestic aviation), 1A3b (road transport),  1A3c  (rail  transport),  1A3d  (inland  waterways), 1A3e  (off‐road  transport),  1A4  (residential),  1B1  (fugitive emissions  from  solid  fuel  production  and  distribution),  1B2 (fugitive  emissions  from oil  and natural  gas production  and distribution),  1A3aii  (international  aviation)  and  1A3dii (international shipping). 

 

 

 

Fig.3b Contribution (in percentage) in 2005 of the three main GHG  and  F‐gases  to  the  subcategories  of  the major  source sector:  industrial  processes  and  solvents with  2A1  (cement production),  2A2  (lime  production),  2A7  (other  mineral products), 2B  (chemical  industry), 2C  (metal production), 2D (other production),  2E  (Halocarbon  and  SF6 production),  2F (consumption of Halocarbons  and  SF6),  2G  (other  industrial processes), 3 (solvent and other product use). 

 

 

Fig.3c Contribution (in percentage) in 2005 of the three main GHG  and  F‐gases  to  the  subcategories  of  the major  source sector:  waste  with  4A  (enteric  fermentation),  4B  (manure management),  4C  (rice  cultivation),  4D1  (direct  agricultural soil emissions), 4D2 (manure in pasture/range/paddock), 4D3 (indirect N2O emissions  from agriculture), 4D4  (other direct emissions  from agricultural soils).  (Savannah burning 4E and agricultural  waste  burning  4F  are  not  taken  up  in  the contribution conform with the UNFCCC definition.) 

Fig.3d Contribution (in percentage) in 2005 of the three main GHG  and  F‐gases  to  the  subcategories  of  the major  source sector: waste with 6A (solid waste disposal), 6B (wastewater handling),  6C  (waste  incineration),  6D  (other  waste emissions).  

 

 

GHG trends in industrialized and developing countries (1970‐2005) 

All emissions are detailed at  country  level  following  consistently  the 2006  IPCC methodology, activity data  (statistics)  from  publicly  available  sources  and  to  the  extent  possible  emission  factors  as recommended by the IPCC 2006 guidelines for GHG emission inventories. Thus we provide full and up‐to‐date  inventories  per  country,  also  for  developing  countries  that  go  beyond  the  mostly  highly aggregated UNFCCC reports of these, so‐called, non‐Annex  I countries. Moreover, the time‐series back in time to 1970 provides for the UNFCCC trends a historical evolvement. However, the  latter has to be interpreted with care at the break‐up of some countries such as the former Soviet Union.  

The  very  different  nature  of most  developing  countries  (with many  located  in  the  tropics)  and  the industrialized ones  (mainly  at higher Northern  latitudes)  implies  very different  emissions  from  large‐scale biomass burning. Therefore GHG emissions have been compared in Figure 4 for Annex I and Non‐Annex I countries, including and excluding the LULUCF emissions. Emissions from international shipping and aviation are added separately for completeness. 

Fig.4: Historical GHG emissions trend for Annex I countries, Non‐Annex I countries (both, excluding and including the LULUCF sector), and 

international shipping and aviation. An indication of the uncertainty is given by the error bar for the year 2000.  

 

Main air pollutant emissions in most polluting countries 

The emissions of main air pollutants  considered  in EDGAR are precursors of  tropospheric ozone  (CO, NMVOC, NOx) and acidifying substances (NOx, NH3, SO2), which present a different behaviour than GHG. All  emissions  are  detailed  at  country  level  following  consistently  the  same  technology‐based methodology,  activity  data  (statistics)  from  publicly  available  sources  and  to  the  extent  possible emission  factors  as  recommended  by  the  EMEP/EEA  air  pollutant  emission  inventory  guidebook. Technology mixes per country or region were taken from other data sources or estimated using other sources or countries as proxy. End‐of‐pipe abatement measures included are country‐specific or at least regional (over 4000 are taken into account). When comparing regional air pollution of CO, NMVOC, NOx, NH3,  and  SO2  emissions,  it  is noted  that highest  emitting  countries  are mainly  amongst  non‐Annex  I countries. Table 1 ranks countries with decreasing degree of emissions in 2005. NOx emissions in China show an almost 50% increase in the period 2000‐2005, while in the period 1995‐2000 the increase was modest (5%). Other countries with large growth rates over 2000‐2005 are India and Indonesia. 

Table1: Top 5 emitters of main air pollutants in 2005 (including forest and peat fire emissions) (with annual total in Tg species) 

2005  Tg CO  2005  Tg NMVOC  2005  Tg NO2  2005  Tg NH3  2005  Tg SO2 

China  103.20  China  17.22  China  22.45  China  11.01  China  36.36 

Brazil  96.42  USA  11.56  USA  14.92  India  4.47  USA  10.81 

USA  61.52  Brazil  10.47  Int. shipping  12.98  USA  3.59  Int. shipping  7.87 

India  52.77  Russia  8.39  India  8.19  Brazil  3.23  India  7.41 

Indonesia  49.65  Indonesia  8.22  Russia  4.30  Indonesia  1.66  Russia  6.71 

The air pollutant trends on a regional scale confirm the following observations: 

‐ CO: shows a decrease of 12% for CO. The CO emissions mainly occur in Africa due to the dominating residential (biofuels) and road transport sectors.  

Fig. 5a: Global CO emissions trend 1970‐2005 including LULUCF emissions in Tg CO/yr. 

Fig.5b: Global CO emissions trend 1970‐2005 excluding LULUCF emissions in Tg species CO/yr. 

 

‐ NMVOC: shows globally increases over the decade 1995‐2005 of 5%. These NMVOC emissions are mainly caused by the category fuel production and transmission and are mainly spread over industrialized countries.  

Fig. 6a: Global NMVOC emissions trend 1970‐2005 including LULUCF emissions in Tg NMVOC species per yr. 

Fig.6b: Global NMVOC emissions trend 1970‐2005 excluding LULUCF emissions in Tg NMVOC species per yr. 

‐ NOx: reflects the dominating energy sector with the increasing energy demand and gradual implementation of end‐of‐pipe abatement measures. It shows similar decreases in the early nineties as for SO2, but shortly followed up by further increases of up to 6% again in the newly industrialized countries. In the latter the implementation of end‐of‐pipe abatement measures is only recently started, as the example of the measures for passenger cars in Germany confronted with those in China reveal in Figure 8.  

 

Fig.7a: Global NOx emissions trend 1970‐2005 inclusive LULUCF emissions  in Tg NO2/yr. 

 Fig.7b: Global NOx emissions trend 1970‐2005 excluding LULUCF emissions 

in Tg NO2/yr.  

 Fig. 8: Comparison of NOx control measures for passenger cars using 

motorgasoline over time introduced in Germany (DEU) and in China (CHN). 

‐ NH3: shows globally increases over the decade 1995‐2005 of 15%, similar to NOx, but emitted by completely different sources. In the case of NH3, agriculture‐dependent countries show large emissions in particular from agricultural soils and manure management. 

 

Fig.9a: Global NH3 emission trend 1970‐2005 inclusive LULUCF emissions  in Tg NH3/yr. 

Fig.9b: Global NH3 emission trend 1970‐2005 excluding LULUCF emissions in Tg NH3/yr. 

‐ SO2: shows strong decreases in the nineties up to 4% mainly caused by end‐of‐pipe abatement measures in Europe and North America, but since 2001 presents recent global annual increases of up to 3%, mainly caused by the economically emerging countries and regions such as China, India, the Middle‐East and lastly Brazil aside of the international shipping. 

Fig.10a: Global SO2 emission trend 1970‐2005 inclusive LULUCF emissions  in Tg SO2/yr. 

Fig.10b: Global SO2 emission trend 1970‐2005 excluding LULUCF emissions in Tg SO2/yr. The latter LULUCF sector contributed only about 0.8‐1.0%.