La contaminación atmosférica es uno de los principales riesgos medioambientales mundiales para nuestra salud y seguridad alimentaria. Se calcula que causa unos 3,7 millones de muertes prematuras en todo el mundo y que destruye suficientes cosechas para alimentar a millones de personas cada año.
Las autoridades sanitarias, el público en general y los agricultores necesitan ser avisados con antelación cuando los niveles de calidad del aire son peligrosos. Los investigadores e ingenieros del Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR), en colaboración con otros organismos, se dedican a desarrollar nuevas tecnologías que ayuden directamente a los responsables de la toma de decisiones a planificar los días de alta contaminación.
Este trabajo permite a los meteorólogos y a los planificadores locales:
- Predecir la calidad del aire en ciudades y zonas rurales con días de antelación.
- Proyectar el impacto de futuros cambios en las actividades humanas y el clima sobre la calidad del aire.
- Cuantificar el transporte transfronterizo de la contaminación atmosférica.
- Cuantificar el transporte regional de contaminantes atmosféricos dentro de un país.
- Evaluar los impactos sociales de la contaminación atmosférica.
- Mejorar las estimaciones de emisiones.
- Un sistema avanzado de previsión de la calidad del aire
- Proyección de la calidad del aire futura
- Cuantificación del transporte transfronterizo de contaminantes
- Cuantificar el transporte regional de contaminantes
- Evaluación de los impactos sociales de la contaminación atmosférica
- Mejorando las estimaciones de las emisiones
Un sistema avanzado de previsión de la calidad del aire
Las previsiones actuales de la calidad del aire son limitadas. Proporcionan una simple predicción de un solo valor y no especifican la incertidumbre asociada a la predicción. También indican de forma simplista si los niveles de ozono serán altos o bajos. Se necesita mucho más detalle en la predicción y, con la financiación de la NASA, el NCAR y sus socios están desarrollando una nueva capacidad para producir previsiones detalladas de 48 horas de ozono a nivel del suelo y de partículas finas.
Esta nueva capacidad de previsión combina observaciones por satélite e in situ con modelos de última generación y generará previsiones de calidad del aire con gran detalle. Al igual que una previsión meteorológica, por ejemplo, podría advertir de un 80% de probabilidad de lluvia por la tarde, las nuevas previsiones de calidad del aire podrían advertir de un 80% de probabilidad de altos niveles de ozono durante ciertas horas del día. Estas previsiones mejoradas mejorarán considerablemente la actividad de toma de decisiones en la gestión de la calidad del aire. Este sistema se está estableciendo sobre los EE.UU. pero puede aplicarse fácilmente a cualquier parte del mundo.
Proyección de la calidad del aire futura
Para cuantificar los futuros cambios en la calidad del aire debidos a los cambios en el clima futuro y a las actividades humanas, el NCAR ha desarrollado un modelo climático global y regional acoplado a la química. Estos modelos pueden utilizarse para examinar el impacto de diferentes escenarios de emisiones en la calidad del aire de cualquier región del mundo. Se han utilizado para predecir los cambios en la calidad del aire en EE.UU. y la India hasta mediados de siglo (2050).
Los resultados del modelo muestran que el escenario de emisiones antropogénicas RCP 8.5 puede mejorar la calidad del aire en EE.UU. pero no en la India.
Cuantificación del transporte transfronterizo de contaminantes
Dependiendo de la vida de las partículas, los contaminantes atmosféricos pueden ser transportados por los vientos atmosféricos de un país a otro. Por ello, resulta muy importante cuantificar la contribución de ese transporte transfronterizo a la hora de diseñar estrategias de mitigación de la contaminación atmosférica.
NCAR ha desarrollado una técnica de trazadores marcados para cuantificar la contribución transfronteriza de los contaminantes gaseosos (monóxido de carbono, CO) y de los aerosoles (carbono negro, BC). Utilizando esta técnica, se estima que el transporte transfronterizo contribuye hasta un 30% a la contaminación invernal por CO, pero menos del 5% a la contaminación por BC en la India, lo que indica que este país necesita asociarse con los países vecinos para reducir la contaminación por monóxido de carbono. Sin embargo, también revela que el país puede controlar la contaminación por carbono negro.
Trabajar en el desarrollo de nuevas tecnologías que ayuden directamente a los responsables de la toma de decisiones a planificar los días de alta contaminación.
Cuantificar el transporte regional de contaminantes
Al igual que el transporte transfronterizo, también es importante cuantificar la contribución del transporte regional (definido como las emisiones de todas las regiones del país excluyendo esa región) a la calidad del aire de una región del país para diseñar estrategias de mitigación. La contribución del transporte regional a la contaminación por CO y BC en diferentes regiones del sur de Asia se ha cuantificado mediante la técnica del trazador marcado.
NCAR y sus socios han acoplado los modelos de transporte químico con conjuntos de datos de producción agrícola y población para evaluar los impactos de la contaminación atmosférica en la salud humana y en los cultivos. En el caso de la región de la India, se ha calculado que la contaminación superficial por ozono destruye suficientes alimentos para alimentar a unos 94 millones de personas y, junto con las partículas finas, puede provocar unos 0,9 millones de muertes prematuras cada año. Los daños económicos asociados a los impactos de la contaminación atmosférica sobre la salud y las cosechas en la India se estiman en más de 2.000 millones de dólares.
Mejorando las estimaciones de las emisiones
Se dispone de estimaciones actuales de emisiones globales y regionales ascendentes para evaluar el efecto de las actividades humanas en la calidad del aire. Sin embargo, estas estimaciones de emisiones son muy inciertas en algunas regiones del mundo. Para reducir la incertidumbre en estas estimaciones de emisiones, el NCAR ha desarrollado algoritmos de modelización inversa que combinan modelos de transporte químico con observaciones in situ y por satélite de los contaminantes para restringir las emisiones.
.