Inwoners van New Delhi en nabijgelegen zwaar vervuilde gebieden in Noord-India hebben nu toegang tot voorspellingen van de luchtkwaliteit die essentiële informatie verschaffen om hun blootstelling aan mogelijk ongezonde lucht te verminderen.

Het nieuwe voorspellingssysteem, ontwikkeld door het National Center for Atmospheric Research (NCAR) in samenwerking met het Indian Institute of Tropical Meteorology (IITM) in Pune, is begonnen met het verstrekken van 72-uursvoorspellingen van fijnstof, bekend als PM2.5. Deze kleine deeltjes in de lucht, 2,5 micron of minder in diameter, zijn een grote zorg omdat ze klein genoeg zijn om diep in de longen of zelfs de bloedbaan door te dringen, mogelijk aanzienlijke ademhalings- en hartproblemen veroorzaken.

De luchtvervuiling kan zo extreem worden onder typische winterse meteorologische omstandigheden dat ambtenaren in New Delhi scholen hebben gesloten en het verkeer op sterk vervuilde dagen hebben beperkt. De regering van India heeft ook een actieplan voor graduele respons geformuleerd om tijdelijke controles op te leggen aan industrieën, stroomopwekking, en bouwactiviteiten om afleveringen van ernstige luchtverontreiniging te voorkomen.

"Door dit voorspellingssysteem te ontwikkelen, we werken eraan om het publiek tijdig en nauwkeurig te informeren over komende afleveringen van slechte luchtkwaliteit, " zei Rajesh Kumar van NCAR, de hoofdwetenschapper van het project. "Het is van cruciaal belang om mensen te informeren, zodat ze van tevoren kunnen plannen om hun blootstelling aan luchtverontreinigende stoffen die hun gezondheid kunnen beïnvloeden, te verminderen."

Het systeem gebruikt metingen van verontreinigende stoffen, computermodellering, en statistische technieken. Het werkt de voorspelling elke 24 uur bij.

Voorlopige resultaten geven aan dat het de dagelijkse variabiliteit in PM2,5 nauwkeurig voorspelt, door ambtenaren en bewoners vooraf te waarschuwen voor een ongewoon slechte luchtkwaliteit. Het registreert niet altijd de precieze niveaus van de verontreinigende stof, maar Kumar gelooft dat ze het voorspellingssysteem kunnen verbeteren om dat beter te voorspellen.

De technologie, die wetenschappers zullen verfijnen tijdens een tweejarig onderzoeksproject in India, kan uiteindelijk worden aangepast om voorspellingen te doen over de luchtkwaliteit in andere vervuilde gebieden in ontwikkelingslanden, evenals in de Verenigde Staten.

Het ministerie van Aardwetenschappen in India financiert het project.

Een grote bedreiging voor de gezondheid en de economie

New Delhi behoort tot de meest vervuilde steden ter wereld, volgens de Wereldgezondheidsorganisatie. Het lijdt aan bijzonder hoge niveaus van PM2,5, een grote bedreiging voor de menselijke gezondheid en economische activiteit in een groot deel van India en vele delen van de ontwikkelingslanden.

Fijnstof wordt uitgestoten door tal van bronnen, inclusief landbouwbranden, motorvoertuigen, en schoorstenen. Op dagen dat de atmosferische concentraties van PM2,5 in New Delhi tot vele malen het niveau stijgen dat als ongezond wordt beschouwd, langdurige blootstelling aan de giftige waas staat gelijk aan het roken van twee pakjes sigaretten per dag. Tijdens een bijzonder ernstige vervuilingsepisode in 2017, de staatshoofdminister van Delhi twitterde:"Delhi is een gaskamer geworden."

Een recente studie in Lancet ontdekte dat fijne deeltjes en andere verontreinigende stoffen in 2017 mogelijk meer dan 1 miljoen doden hebben veroorzaakt in India.

Indiase functionarissen hebben zich in het verleden gewend tot luchtkwaliteitsvoorspellingen die gebaseerd waren op computermodellering van elementaire atmosferische omstandigheden. Maar de voorspellingen waren onbetrouwbaar omdat ze geen gedetailleerde atmosferische metingen of nauwkeurige inventarissen van emissies bevatten, ook hebben ze sommige atmosferische processen die deeltjes produceren niet correct vastgelegd.

Het nieuwe systeem probeert deze beperkingen aan te pakken door satellietmetingen van deeltjes in de atmosfeer en bijna-realtime-emissies van grote branden in verband met het verbranden van gewasresten boven de wind van Delhi op te nemen. Het maakt ook gebruik van inventarissen van emissies door transport, industrie, en andere menselijke activiteiten. Deze informatie wordt ingevoerd in een geavanceerd NCAR-gebaseerd atmosferisch chemiemodel dat bekend staat als WRF-Chem (de chemiecomponent van het Weather Research and Forecasting-model).

NCAR-wetenschappers ontwikkelen een gespecialiseerd statistisch systeem om de waarnemingen en WRF-Chem-output te combineren, de nauwkeurigheid van PM2,5-voorspellingen verder verbeteren en wetenschappers in staat stellen om de onzekerheden in de voorspelling betrouwbaar te kwantificeren. In aanvulling, IITM voert uitgebreide veldcampagnes en bewaakt de luchtkwaliteit om processen die de vorming en beweging van deeltjes in de atmosfeer van New Delhi beïnvloeden beter te begrijpen.

Kumar en zijn collega's ontwikkelen ook technieken om ervoor te zorgen dat het systeem nauwkeurig pieken in PM2.5 voorspelt die verband houden met speciale gebeurtenissen, zoals het jaarlijkse Diwali-lichtfestival dat wordt gevierd met kaarsen en vuurwerk.

Met luchtkwaliteit een dringende zorg over een groot deel van de wereld, het onderzoeksteam bestudeert vergelijkbare prognosebenaderingen in de Verenigde Staten en in andere sterk vervuilde ontwikkelingslanden. Dit werk vindt plaats onder de paraplu van een nieuw internationaal project genaamd Monitoring, Analyse, en voorspelling van luchtkwaliteit (MAP-AQ), geleid door Kumar en door Guy Brasseur, directeur van NCAR's Atmospheric Chemistry Observations and Modeling Laboratory.

"De lessen die we in de Verenigde Staten leren, zijn heel nuttig in India, en vice versa, "Zei Kumar. "Dit onderzoek kan leiden tot nauwkeurige voorspellingssystemen in veel regio's, waardoor miljoenen kwetsbare bewoners de nodige stappen kunnen ondernemen om hun blootstelling te beperken."