A légszennyezés az egészségünket és az élelmezésbiztonságunkat fenyegető egyik legnagyobb globális környezeti kockázat. Becslések szerint világszerte mintegy 3,7 millió idő előtti halálesetet okoz, és évente több millió ember élelmezéséhez elegendő terményt pusztít el.
Az egészségügyi tisztviselőknek, a lakosságnak és a gazdálkodóknak előre értesülniük kell, ha a levegőminőség veszélyes szintje emelkedik. A Nemzeti Légkörkutató Központ (NCAR) kutatói és mérnökei más ügynökségekkel együttműködve olyan új technológiák kifejlesztésén fáradoznak, amelyek közvetlenül segítik a döntéshozókat a magas szennyezettségű napok tervezésében.
Ez a munka lehetővé teszi a meteorológusok és a helyi tervezők számára, hogy:
- Napokkal előre megjósolják a városok és vidéki területek levegőminőségét.
- Az emberi tevékenységek és az éghajlat jövőbeni változásainak a levegőminőségre gyakorolt hatásának előrejelzését.
- A légszennyezés határokon átnyúló terjedésének számszerűsítését.
- A légszennyező anyagok országon belüli regionális terjedésének számszerűsítése.
- A légszennyezés társadalmi hatásainak értékelése.
- A kibocsátási becslések javítása.
Egy fejlett levegőminőség-előrejelző rendszer
A jelenlegi levegőminőség-előrejelzések korlátozottak. Egyszerű, egyértékes előrejelzést adnak, és nem határozzák meg az előrejelzéshez kapcsolódó bizonytalanságot. Leegyszerűsítve azt is megmondják, hogy az ózonszint magas vagy alacsony lesz-e. Sokkal részletesebb előrejelzésre van szükség, és a NASA finanszírozásával az NCAR és partnerei új képességet fejlesztenek ki a talajszintű ózon és a finom részecskék 48 órás részletes előrejelzésére.
Ez az új előrejelző képesség a műholdas és helyszíni megfigyeléseket a legmodernebb modellezéssel kombinálja, és finom részletességű levegőminőségi előrejelzéseket készít. Ahogyan például egy időjárás-előrejelzés 80%-os esési eséllyel figyelmeztethet a délutáni esőre, az új levegőminőségi előrejelzések 80%-os eséllyel figyelmeztethetnek a magas ózonszintre a nap bizonyos időszakaiban. Az ilyen továbbfejlesztett előrejelzések jelentősen javítani fogják a levegőminőség-kezeléssel kapcsolatos döntéshozatali tevékenységet. Ezt a rendszert az USA felett állítják fel, de könnyen alkalmazható a világ bármely részén.
Projection of Future Air Quality
A levegőminőség jövőbeli változásainak számszerűsítésére a jövőbeli éghajlat és az emberi tevékenység változásai miatt az NCAR kifejlesztett egy globális és regionális éghajlati modellt, amelyhez kémia kapcsolódik. Ezek a modellek felhasználhatók a különböző kibocsátási forgatókönyvek hatásának vizsgálatára a világ bármely régiójának levegőminőségére. Ezeket a modelleket arra használták, hogy a század közepéig (2050-ig) előre jelezzék a levegőminőség változását az USA és India felett.
A modell eredményei azt mutatják, hogy a reprezentatív koncentrációs útvonal (RCP) 8.5 antropogén kibocsátási forgatókönyv javíthatja a levegőminőséget az USA-ban, de Indiában nem.
A szennyező anyagok határokon átnyúló szállításának számszerűsítése
A részecskék élettartamától függően a légszennyező anyagok a légköri szelek révén egyik országból a másikba kerülhetnek. Ezért a légszennyezés csökkentésére irányuló stratégiák tervezése során nagyon fontossá válik az ilyen határokon átnyúló szállítás hozzájárulásának számszerűsítése.
A NCAR kifejlesztett egy címkézett nyomjelző technikát a gáznemű (szén-monoxid, CO) és aeroszol (fekete szén, BC) szennyezőanyagok határokon átnyúló hozzájárulásának számszerűsítésére. E technika alkalmazásával a határon átnyúló szállítás a becslések szerint akár 30%-kal is hozzájárul a téli CO-szennyezéshez, de kevesebb mint 5%-kal a BC-szennyezéshez Indiában, ami azt jelzi, hogy Indiának a szén-monoxid-szennyezés csökkentése érdekében partnerségre van szüksége a szomszédos országokkal. Ugyanakkor az is kiderül, hogy az ország képes kontrollálni a feketeszén-szennyezést.
Munka olyan új technológiák kifejlesztésén, amelyek közvetlenül segítik a döntéshozókat a nagy szennyezésű napok tervezésében.
A szennyező anyagok regionális szállításának számszerűsítése
A határokon átnyúló közlekedéshez hasonlóan fontos számszerűsíteni a regionális közlekedés (amelyet az ország összes régiójából származó kibocsátásként határoznak meg, kivéve az adott régiót) hozzájárulását az ország egy régiójának levegőminőségéhez, hogy enyhítési stratégiákat lehessen tervezni. A regionális közlekedés hozzájárulását a CO és BC szennyezéshez Dél-Ázsia különböző régióiban a címkézett nyomjelző technikával számszerűsítették.
Assessing Societal Impacts of Air Pollution
Az NCAR és partnerei a kémiai közlekedési modelleket mezőgazdasági termelési és népességi adatsorokkal kapcsolták össze, hogy felmérjék a légszennyezés emberi egészségre és terményekre gyakorolt hatásait. Az indiai régióra vonatkozóan becslések szerint a felszíni ózonszennyezés körülbelül 94 millió ember élelmezéséhez elegendő élelmiszert semmisít meg, és a finom részecskékkel együtt évente körülbelül 0,9 millió idő előtti halálesethez vezethet. Az indiai légszennyezés egészségre és terményekre gyakorolt hatásaihoz kapcsolódó gazdasági károkat több mint 2 milliárd USD-re becsülik.
A kibocsátási becslések javítása
A jelenlegi globális és regionális alulról felfelé történő kibocsátásbecslések rendelkezésre állnak az emberi tevékenységek levegőminőségre gyakorolt hatásának értékeléséhez. Ezek a kibocsátási becslések azonban a világ egyes régióiban igen bizonytalanok. A kibocsátási becslések bizonytalanságának csökkentése érdekében az NCAR olyan inverz modellezési algoritmusokat fejlesztett ki, amelyek a kémiai transzportmodelleket kombinálják a szennyező anyagok in situ és műholdas megfigyeléseivel a kibocsátások korlátozására.