Poluarea aerului reprezintă un risc global major pentru sănătatea și securitatea alimentară. Se estimează că provoacă aproximativ 3,7 milioane de decese premature în întreaga lume și distruge suficiente culturi pentru a hrăni milioane de oameni în fiecare an.
Oficialii din domeniul sănătății, publicul larg și fermierii au nevoie să fie anunțați din timp atunci când nivelurile periculoase ale calității aerului sunt în creștere. Cercetătorii și inginerii de la Centrul Național pentru Cercetări Atmosferice (NCAR), în colaborare cu alte agenții, sunt dedicați dezvoltării de noi tehnologii care să ajute direct factorii de decizie să planifice zilele cu grad ridicat de poluare.
Această activitate permite meteorologilor și planificatorilor locali să:
- Prevadă calitatea aerului pentru orașe și zone rurale cu câteva zile înainte.
- Proiectați impactul viitoarelor schimbări ale activităților umane și ale climei asupra calității aerului.
- Cantificați transportul transfrontalier al poluării aerului.
- Cantificați transportul regional al poluanților atmosferici în interiorul unei țări.
- Evaluați impactul societal al poluării aerului.
- Îmbunătățiți estimările privind emisiile.
Un sistem avansat de prognoză a calității aerului
Prognozele actuale privind calitatea aerului sunt limitate. Ele oferă o predicție simplă cu o singură valoare și nu specifică incertitudinea asociată cu predicția. De asemenea, acestea spun în mod simplist dacă nivelurile de ozon vor fi ridicate sau scăzute. Este nevoie de mult mai multe detalii în previziuni și, cu finanțare de la NASA, NCAR și partenerii săi dezvoltă o nouă capacitate de a produce previziuni detaliate pe 48 de ore pentru ozonul de la nivelul solului și particulele fine.
Această nouă capacitate de prognoză combină observațiile din satelit și in situ cu modelarea de ultimă generație și va genera prognoze ale calității aerului în detaliu. La fel cum o prognoză meteo, de exemplu, ar putea avertiza asupra unei șanse de 80% de ploaie după-amiaza, noile prognoze privind calitatea aerului ar putea avertiza asupra unei șanse de 80% de niveluri ridicate de ozon în anumite momente ale zilei. Aceste previziuni îmbunătățite vor spori semnificativ activitatea de luare a deciziilor în domeniul gestionării calității aerului. Acest sistem este în curs de înființare în SUA, dar poate fi aplicat cu ușurință în orice parte a lumii.
Proiectarea calității viitoare a aerului
Pentru a cuantifica viitoarele modificări ale calității aerului datorate schimbărilor climatice și activităților umane viitoare, NCAR a dezvoltat un model climatic global și regional cuplat cu chimia. Aceste modele pot fi utilizate pentru a examina impactul diferitelor scenarii de emisii asupra calității aerului din orice regiune a lumii. Ele au fost utilizate pentru a prezice schimbările în calitatea aerului în SUA și India până la jumătatea secolului (2050).
Rezultatele modelului arată că scenariul de emisii antropice RCP (Representative Concentration Pathway) 8,5 poate îmbunătăți calitatea aerului în SUA, dar nu și în India.
Cuantificarea transportului transfrontalier al poluanților
În funcție de durata de viață a particulelor, poluanții atmosferici pot fi transportați de vânturile atmosferice dintr-o țară în alta. Astfel, devine foarte important să se cuantifice contribuția unui astfel de transport transfrontalier la elaborarea strategiilor de reducere a poluării atmosferice.
NCAR a dezvoltat o tehnică de urmărire marcată pentru a cuantifica contribuția transfrontalieră atât a poluanților gazoși (monoxid de carbon, CO), cât și a aerosolilor (carbon negru, BC). Utilizând această tehnică, se estimează că transportul transfrontalier contribuie cu până la 30% la poluarea cu CO în timpul iernii, dar cu mai puțin de 5% la poluarea cu BC în India, ceea ce indică faptul că India trebuie să se asocieze cu țările vecine pentru a reduce poluarea cu monoxid de carbon. Cu toate acestea, arată, de asemenea, că țara poate controla poluarea cu carbon negru.
Se lucrează la dezvoltarea de noi tehnologii care să ajute direct factorii de decizie să planifice zilele cu poluare ridicată.
Cuantificarea transportului regional de poluanți
La fel ca și transportul transfrontalier, este de asemenea important să se cuantifice contribuția transportului regional (definit ca fiind emisiile din toate regiunile țării, cu excepția regiunii respective) la calitatea aerului dintr-o regiune a țării, pentru a concepe strategii de atenuare. Contribuția transportului regional la poluarea cu CO și BC în diferite regiuni din Asia de Sud a fost cuantificată cu ajutorul tehnicii de urmărire cu etichete.
Assessing Societal Impacts of Air Pollution
NCAR și partenerii săi au cuplat modelele de transport chimic cu seturi de date privind producția agricolă și populația pentru a evalua impactul poluării aerului asupra sănătății umane și a culturilor. Pentru regiunea indiană, s-a estimat că poluarea cu ozon de la suprafață distruge suficiente alimente pentru a hrăni aproximativ 94 de milioane de persoane și, împreună cu particulele fine, poate duce la aproximativ 0,9 milioane de decese premature în fiecare an. Pagubele economice asociate cu impactul poluării aerului în India asupra sănătății și culturilor sunt estimate la peste 2 miliarde USD.
Îmbunătățirea estimărilor privind emisiile
Sunt disponibile estimări actuale ale emisiilor globale și regionale ascendente pentru a evalua efectul activităților umane asupra calității aerului. Cu toate acestea, aceste estimări ale emisiilor sunt foarte incerte în unele regiuni ale lumii. Pentru a reduce incertitudinea în aceste estimări ale emisiilor, NCAR a dezvoltat algoritmi de modelare inversă care combină modelele de transport chimic cu observații in situ și prin satelit ale poluanților pentru a constrânge emisiile.