Nieuwe methoden voor het testen en simuleren van de luchtkwaliteit moeten worden overwogen om beleidsmakers te helpen een nauwkeuriger begrip te krijgen van hoe emissies de luchtverontreinigingsniveaus beïnvloeden, nieuw onderzoek suggereert.

In een recensie gepubliceerd in de Tijdschrift van de Air &Waste Management Association , de auteurs beweren dat de huidige modelleringssystemen voor luchtkwaliteit die in de VS worden gebruikt om simulaties uit te voeren om ons te helpen begrijpen hoe verontreinigende stoffen in de atmosfeer reageren, een balans moeten vinden tussen voldoende chemische details en onnodige speculatie om nauwkeurige resultaten te produceren om de luchtkwaliteit te helpen verbeteren.

Het nieuwe artikel geeft aanbevelingen voor het produceren van nauwkeurigere beschrijvingen van atmosferische chemische reacties, en in-turn simulaties van de luchtkwaliteit, in de strijd om gevaarlijke emissies te verminderen.

De productie van luchtverontreiniging door motorvoertuigen, industriële elektrische centrales, en de uitstoot van fossiele brandstoffen wordt bepaald door complexe chemische reacties. Om luchtvervuiling nauwkeurig te simuleren, luchtkwaliteitsmodellen lossen reeksen vergelijkingen op die wiskundig de fysische en chemische processen beschrijven die het lot van emissies in de atmosfeer regelen. Hoofdauteur professor William Stockwell van de Universiteit van Texas in El Paso legt uit:nauwkeurige simulaties van luchtverontreinigende stoffen vereisen bijgewerkte en nauwkeurige beschrijvingen van de chemische processen voor de veranderende chemische regimes van de atmosfeer en opkomende verontreinigende stoffen die zorgwekkend zijn.

Onderzoekers vergeleken de huidige technieken die worden gebruikt om atmosferische chemische reacties te beschrijven met meer historische technieken. Ze richtten hun vergelijking op technieken die worden gebruikt in een driedimensionaal model dat vaak wordt gebruikt door milieuagentschappen om ozon, fijnstof, en atmosferische zuurconcentraties, en effectieve emissiereductiestrategieën te ontwikkelen.

Volgens de recensie, vroege ontwikkeling (1970-2000) van technieken voor het beschrijven van atmosferische chemische reacties omvatte het één voor één toevoegen van een chemische reactie aan de wiskundige beschrijving, elk gevolgd door laboratoriumtests met behulp van een milieukamer, en het vergelijken van de simulaties met de resultaten. "We beschouwen dit als een 'bottom-up'-benadering, ', zegt Stockwell.

In vergelijking, de huidige technieken voor het beschrijven van atmosferische reacties worden een "top-down"-benadering genoemd en omvatten eerst het maken van zeer complexe wiskundige beschrijvingen van chemische reacties voorafgaand aan het testen en deze later vereenvoudigen voor gebruik in een luchtkwaliteitsmodel.

De onderzoekers waren zowel verrast als bezorgd toen ze ontdekten dat de top-down-benadering alom wordt aanbevolen, met uitsluiting van de "bottom-up"-benadering" voor het bijwerken van de beschrijvingen van de chemie die wordt gebruikt voor het modelleren van de luchtkwaliteit.

Stockwell stelt dat de ontwikkeling van de wiskundige beschrijving van de chemie begint met een zeer groot aantal reacties die niet goed zijn getest in het laboratorium, kan een onnodige hoeveelheid onzekerheid toevoegen aan de beschrijving van de chemie in het model dat, beurtelings, kan van invloed zijn op de effectiviteit van een model bij het simuleren van luchtvervuiling.

In plaats daarvan, de onderzoekers suggereren dat luchtkwaliteitsmodellen nauwkeuriger zouden zijn als de beschrijvingen van atmosferische chemische reacties werden ontwikkeld door een combinatie van bottom-up en top-down technieken, d.w.z., het toevoegen van een reactie of een kleine groep reacties aan de wiskundige beschrijving (bottom-up techniek), gevolgd door testen aan de hand van complexere wiskundige beschrijvingen (top-down) en een laatste vereenvoudiging voor de invoer van luchtkwaliteitsmodellen.

De onderzoekers bevelen ook aan om meer aandacht te besteden aan alternatieve technieken om de reeksen vergelijkingen te produceren die de chemische processen voor luchtkwaliteitsmodellering wiskundig beschrijven, zoals het gebruik van informatica en luchtkwaliteitsmodelleringssystemen die de onzekerheid in hun simulaties beter karakteriseren.