L’inquinamento dell’aria è un grande rischio ambientale globale per la nostra salute e la sicurezza alimentare. Si stima che causi circa 3,7 milioni di morti premature in tutto il mondo e distrugga abbastanza raccolti per sfamare milioni di persone ogni anno.
I funzionari sanitari, il pubblico e gli agricoltori hanno bisogno di un preavviso quando i livelli di qualità dell’aria pericolosi sono in aumento. I ricercatori e gli ingegneri del National Center for Atmospheric Research (NCAR), in collaborazione con altre agenzie, si dedicano allo sviluppo di nuove tecnologie che aiutano direttamente i decisori a pianificare i giorni di alto inquinamento.
Questo lavoro permette ai meteorologi e ai pianificatori locali di:
- Prevedere la qualità dell’aria per città e aree rurali con giorni di anticipo.
- Progettare l’impatto dei futuri cambiamenti delle attività umane e del clima sulla qualità dell’aria.
- Quantificare il trasporto transfrontaliero dell’inquinamento atmosferico.
- Quantificare il trasporto regionale di inquinanti atmosferici all’interno di un paese.
- Valutare gli impatti sociali dell’inquinamento atmosferico.
- Migliorare le stime delle emissioni.
- Un sistema avanzato di previsione della qualità dell’aria
- Proiezione della futura qualità dell’aria
- Quantificazione del trasporto transfrontaliero di inquinanti
- Quantificare il trasporto regionale degli inquinanti
- Assegnare gli impatti sociali dell’inquinamento atmosferico
- Migliorare le stime delle emissioni
Un sistema avanzato di previsione della qualità dell’aria
Le attuali previsioni della qualità dell’aria sono limitate. Forniscono una semplice previsione a valore singolo e non specificano l’incertezza associata alla previsione. Dicono anche semplicisticamente se i livelli di ozono saranno alti o bassi. Sono necessari molti più dettagli nelle previsioni e, con il finanziamento della NASA, l’NCAR e i suoi partner stanno sviluppando una nuova capacità di produrre previsioni dettagliate di 48 ore per l’ozono a livello del suolo e le polveri sottili.
Questa nuova capacità di previsione combina osservazioni satellitari e in situ con una modellazione allo stato dell’arte e genererà previsioni della qualità dell’aria in dettaglio. Proprio come una previsione meteorologica, per esempio, potrebbe avvisare di un 80% di possibilità di pioggia nel pomeriggio, le nuove previsioni sulla qualità dell’aria potrebbero avvisare di un 80% di possibilità di alti livelli di ozono durante certe ore del giorno. Tali previsioni migliorate miglioreranno significativamente l’attività decisionale nella gestione della qualità dell’aria. Questo sistema è stato impostato sugli USA ma può essere facilmente applicato a qualsiasi parte del mondo.
Proiezione della futura qualità dell’aria
Per quantificare i futuri cambiamenti della qualità dell’aria dovuti ai cambiamenti del clima futuro e delle attività umane, l’NCAR ha sviluppato un modello climatico globale e regionale accoppiato alla chimica. Questi modelli possono essere usati per esaminare l’impatto di diversi scenari di emissione sulla qualità dell’aria di qualsiasi regione del mondo. Sono stati utilizzati per prevedere i cambiamenti nella qualità dell’aria negli Stati Uniti e in India fino alla metà del secolo (2050).
I risultati del modello mostrano che lo scenario di emissioni antropogeniche RCP 8.5 può migliorare la qualità dell’aria negli Stati Uniti ma non in India.
Quantificazione del trasporto transfrontaliero di inquinanti
A seconda della durata del particolato, gli inquinanti atmosferici possono essere trasportati dai venti atmosferici da un paese all’altro. Quindi, diventa molto importante quantificare il contributo di tale trasporto transfrontaliero durante la progettazione di strategie di mitigazione dell’inquinamento atmosferico.
NCAR ha sviluppato una tecnica di tracciante etichettato per quantificare il contributo transfrontaliero agli inquinanti sia gassosi (monossido di carbonio, CO) che aerosol (black carbon, BC). Usando questa tecnica, si stima che il trasporto transfrontaliero contribuisca fino al 30% all’inquinamento invernale da CO ma meno del 5% all’inquinamento da BC in India, indicando che l’India ha bisogno di collaborare con i paesi vicini per ridurre l’inquinamento da monossido di carbonio. Tuttavia, rivela anche che il paese può controllare l’inquinamento da black carbon.
Lavorare per sviluppare nuove tecnologie che aiutino direttamente i decisori a pianificare i giorni di alto inquinamento.
Quantificare il trasporto regionale degli inquinanti
Proprio come il trasporto transfrontaliero, è anche importante quantificare il contributo del trasporto regionale (definito come emissioni da tutte le regioni del paese escluso quella regione) alla qualità dell’aria di una regione del paese per progettare strategie di mitigazione. Il contributo del trasporto regionale all’inquinamento da CO e BC in diverse regioni dell’Asia meridionale è stato quantificato usando la tecnica del tagged tracer.
NCAR e i suoi partner hanno accoppiato i modelli di trasporto chimico con la produzione agricola e i set di dati sulla popolazione per valutare gli impatti dell’inquinamento atmosferico sulla salute umana e sui raccolti. Per la regione indiana, è stato stimato che l’inquinamento da ozono in superficie distrugge abbastanza cibo per sfamare circa 94 milioni di persone e insieme al particolato fine può portare a circa 0,9 milioni di morti premature ogni anno. I danni economici associati agli impatti sulla salute e sui raccolti dell’inquinamento atmosferico in India sono stimati a più di 2 miliardi di dollari.
Migliorare le stime delle emissioni
Stime di emissioni globali e regionali bottom-up sono attualmente disponibili per valutare l’effetto delle attività umane sulla qualità dell’aria. Tuttavia queste stime delle emissioni sono altamente incerte in alcune regioni del mondo. Per ridurre l’incertezza in queste stime delle emissioni, l’NCAR ha sviluppato algoritmi di modellazione inversa che combinano modelli di trasporto chimico con osservazioni in situ e satellitari degli inquinanti per vincolare le emissioni.