تعليقات

خمس خطوات لتحسين التنبؤات بجودة الهواء

يقول راجيش كومار وزملاؤه إنّ إنشاء شبكة رصد ونمذجة عالمية من شأنه أن يقلل الآثار المدمرة لتلوث الهواء على الصحة وإنتاج الغذاء.

راجيش كومار، وفينسنت-هنري بيش، وجيمس إتش. كروفورد، وجاي براسور
  • Published online:
الضباب الدخاني يغطي مدينة سانتياجو في تشيلي.

الضباب الدخاني يغطي مدينة سانتياجو في تشيلي.

Credit: Ueslei Marcelino/Reuters

هناك سبعة ملايين شخص يموتون سنويًّا بسبب تأثيرات تلوث الهواء. ويُقَدَّر حدوث أكثر من 90% من هذه الوفيات في الدول النامية1. وعَبْر جنوب آسيا، تتخطى مستويات الجسيمات الدقيقة (PM2.5) والأوزون السطحي الحدَّ الذي تقرّه منظمة الصحة العالمية (WHO) في معظم أيام السنة2. وتتسبب أضرار الأوزون على المحاصيل والنباتات – خاصة فول الصويا، والقمح، والذرة – في خسارة تتراوح ما بين 79 و121 مليون طن من المحاصيل على مستوى العالم، بتكلفة تبلغ 11 مليار إلى 18 مليار دولار أمريكي3. ويُذكر أنّ الخسائر التي تتكبدها الهند – وحدها - في المحاصيل يمكن أن تطعِم 94 مليون شخص4. وكل هذا يكلف الاقتصاد العالمي 5 تريليونات دولار أمريكي سنويًّا5.

إنّ تلوث الهواء غالبًا ما يمر دون رصد؛ فهناك مدن تُعتبر هي المدن الأعلى نموًّا في أفريقيا - مثل لاجوس، وكينشاسا، وأبيدجان، وداكار - لا تمتلك أنظمة تنبيه لجودة الهواء. وقد تكون الحكومات غير مستعدة للاعتراف بالمشكلة، أو تفتقر إلى الأدوات اللازمة للتعامل معها. ولا توجد كذلك استراتيجية دولية للتعامل مع القضية. أمّا الأشخاص المدرَّبون على جمْع بيانات جودة الهواء وتفسيرها، فهم قليلون.

ويمكن القول إنّ التحسن قد يستغرق عقودًا.. فقد استغرقت مدينة أتلانتا الأمريكية بولاية جورجيا 15 عامًا لتقليل الانبعاثات من محطات الطاقة بحوالي 80%، ومن وسائل النقل بما يصل إلى 90%، وتجنُّب أكثر من 50 ألف زيارة للمستشفيات؛ بسبب الربو، وأمراض الرئة6. كما استغرقت لوس أنجيليس في كاليفورنيا 50 عامًا لتقليل مستويات الأوزون بمقدار الثلثين7.

وتُعَد التنبؤات بالتلوث الخطير للهواء ضرورية، للمساعدة في الحدّ من التعرض له؛ حيث يستطيع الأشخاص الأكثر تأثرًا تجنُّب الأنشطة المرهقة في الأماكن المفتوحة، أو أنْ يمكثوا في الأماكن المغلقة. وتستطيع المدارس تقييد الأنشطة الرياضية في الأماكن المفتوحة، كما أنّ بإمكان الآباء تقليل الوقت الذي يقضيه أبناؤهم في الخارج، وبإمكان الأطباء أن ينصحوا مرضاهم بالبقاء في بيوتهم عندما تكون مستويات التلوث مرتفعة. ففي كندا - على سبيل المثال - ساعدت التنبؤات اليومية على تقليل عدد زيارات قسم الطوارئ المرتبطة بالربو بنسبة 25% (المرجع 8).

ويمكن لمسؤولي المدن كذلك اتخاذ خطوات معينة؛ للحدّ من التلوث. فعلى سبيل المثال.. تفرض مدينة سانتياجو في تشيلي قيودًا على قيادة السيارات، وعلى بعض الصناعات، خلال الفترات التي يُتوقع فيها ارتفاع التلوث. وقد قللت هذه المعايير تركيز الجسيمات الدقيقة PM2.5 بنسبة 20%، وجَنَّبَت حدوث حوالي 8 حالات وفاة يوميًّا9. أمّا في دلهي، فلم يكن لجهود منع السيارات في أيام التلوث تأثير كبير10.

أطفال المدارس يسيرون وسط الضباب الدخاني في نيودلهي.

أطفال المدارس يسيرون وسط الضباب الدخاني في نيودلهي.

Credit: Sajjad Hussain/AFP/Getty

توفر مدنٌ عديدة في أمريكا الشمالية وأوروبا نشرات تنبؤ يومية عن جودة الهواء. أمّا في أغلب أنحاء آسيا، وأفريقيا، وأمريكا الجنوبية، فلا يزال الناس يُفاجأون بالضباب الدخاني، دون إعلان مسبق. فالتنبؤات تتطلب وجود برامج حاسوبية متطورة، وتوافر توقعات جوية إقليمية؛ وهما عنصران مفتقَدان في كافة الدول النامية.

وثمة حاجة إلى أن يكون الوصول إلى مثل هذه الأنظمة متاحًا عالميًّا.. فجودة الهواء المحلية تتأثر بنقل الملوثات الهوائية عبر القارات، وبالظواهر الجوية البعيدة، مثل ظاهرة التذبذب الجنوبي النينيو ENSO. ومن شأن التجميع المكثف لبيانات التلوث أن يخبر مسؤولي جودة الهواء بالأنشطة التي تُعتبر الأكثر خطورة، وبالمصادر التي يأتي منها أسوأ تلوث؛ مثل المَركبات على الطريق، أو الصناعة.

وتغطي غالبية تنبؤات جودة الهواء فترة يومين إلى 5 أيام. ومن شأن زيادة هذه الفترة كي تغطي من 7 إلى 10 أيام – مثل فترات إنذار الأعاصير والفيضانات – أن تمنح المجتمعات والمستشفيات المزيد من الوقت للاستعداد. وتعطي التنبؤات الموسمية المزارِعين فرصة لتغيير مواعيد الزراعة والحصاد، واختيار محاصيل تتسم بالقدرة على المقاومة. وهذا التمديد لفترات التنبؤ، إلى جانب التوقعات التي تغطي مواسم كاملة، سيستفيد من الجهود المستمرة لتحسين التوقعات الجوية والتنبؤ بانبعاثات الحرائق الهائلة.

ويتطلب إنشاء نظام تنبؤ عالمي لجودة الهواء تحقيق تقدم في خمسة جوانب، هي: توسيع شبكات الرصد؛ وتحسين النماذج؛ واستحداث مقاييس وأدوات لقياس مقدار تلوث الهواء؛ ونشر المعلومات؛ وتدريب الخبراء. وتتوافق هذه الخطوات مع أولويات الطقس والمناخ التي وضعتها المنظمة العالمية للأرصاد الجويةWMO 11.

وإننا ندعو المنظمة العالمية للأرصاد الجوية، ومنظمة الصحة العالمية، وبرنامج الأمم المتحدة للبيئة UNEP، ومنظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة FAO، لقيادة جهود تطوير برنامج دولي لمراقبة جودة الهواء والتنبؤ بها. وينبغي على المؤسسات المالية - مثل البنك الدولي، والمنظمات غير الحكومية - أن تدعم مبادرات جودة الهواء.

خمس خطوات

الرصد: تنبغي مراقبة مستويات الأوزون، وجسيمات PM2.5، وأول أكسيد الكربون، وأكاسيد النيتروجين، وثاني أكسيد الكبريت، والهباء الجوي، والملوثات الأخرى، على الصعيد العالمي بصفة يومية على الأقل، وعلى مدار الساعة في أفضل الأحوال. وستكون ثمة حاجة إلى الأقمار الاصطناعية، والطائرات، والمناطيد، والمعدات الأرضية. وستكون البعثات المستقبلية الوشيكة ذات المدار الثابت حول الأرض - مثل برنامج تروبوسفير الأمريكيح الخاص بمراقبة الملوثات؛ ومقياس الرصد البيئي ذي المدار الثابت حول الأرض، التابع للمعهد الكوري لبحوث الفضاء KARI؛ وأدوات «سينتينال-4»، التابعة لبرنامج كوبرنيكوس الأوروبي - قادرة على تعقب الملوثات باستمرار فوق أمريكا الشمالية، وآسيا، وأوروبا. وينبغي على الحكومات أن تطْلِق المزيد من تلك الأقمار الاصطناعية أو الطائرات التي تطير بلا طيار لتغطية القارات الأخرى. وتُعتبر التكلفة (50 إلى 100 مليون دولار أمريكي) صغيرة، مقارنةً بالخسائر الاقتصادية الناجمة عن تلوث الهواء.

وينبغي إنشاء شبكات على الأرض؛ لمراقبة جودة الهواء في أفريقيا، وأمريكا الجنوبية، وجنوب شرق آسيا. وفي ظل وجود محطة واحدة في كل منطقة حضرية، ونحو 100 محطة تُقَدِّم مرجعًا للمقارنة خارج المدن، سيكون من الممكن أن تكتمل المئات من محطات رصد الأرض المقترَحة؛ لتعقب العديد من المُركَّبات البيئية12. وسيحتاج العلماء المحليون إلى التدريب على جمْع البيانات، بدعم من الحكومات وبرامج التبادل متعددة الأطراف الخاصة بالباحثين.

جهاز لرصد تلوث الهواء في نيبال.

جهاز لرصد تلوث الهواء في نيبال.

Credit: Mikkel Ostergaard/Panos

وتنبغي على كافة الدول مشاركة معلومات جودة الهواء التي لديها. وهناك دولًا تفعل ذلك بالفعل، ولكنْ هناك أيضًا دول عديدة لا تفعل ذلك. ولا توجد هيئة دولية تنظم هذا الأمر. وبينما تقوم المنظمة العالمية للأرصاد الجوية بتسهيل مثل هذه المشاركة لبيانات الطقس، ينبغي عليها كذلك تنسيق اتفاق دولي، وصياغة ضوابط للجودة، وإرشادات عمل فيما يخص جودة الهواء. ويجب إضافة البيانات الوصفية (مثل ارتفاع الراصدات عن الأرض، أو بُعْدها عن أقرب مبنى، أو شجرة، أو طريق، أو بؤرة صناعية)، وكذلك أخطاء القياس.

وضع النماذج: على الباحثين تحسين نماذج التنبؤ بجودة الهواء الإقليمي والحضري. ويشمل هذا مكونات الطقس والغلاف الجوي، وسجلات الانبعاثات، والرصد الأرضي والفضائي. ويجب أن تحدد هذه النماذج المصادر الأساسية للتلوث في المدن، من مبانٍ، أو طرق. ويجب أن تقوم النماذج بتتبع الدورات اليومية - على سبيل المثال - في التلوث الناجم عن حركة المرور، إلى جانب التغيرات العقدية في أنماط الطقس، وفي الانبعاثات. ويجب احتساب الانبعاثات الطبيعية، بما فيها تلك الناجمة عن الحرائق الهائلة.

ويجب قياس مقدار البيانات غير المؤكدة؛ لتجنب الإنذارات الكاذبة، أو تفويت الأحداث. وتُعتبر قوائم التجميع التي تضم انبعاثات من مصادر مختلفة (مثل المباني السكنية والصناعية، ومصادر الطاقة، وحركة المرور، والزراعة، وحرائق الغابات) مصدرًا هائلًا للخطأ، خاصة في الدول النامية، حيث تندر التقارير. وغالبًا ما تكون هذه البيانات قديمة. كما أن القياسات المنحازة، والعمليات الكيميائية والفيزيائية غير المفهومة على نحو جيد (مثل الكيمياء العضوية في الغلاف الجوي، والفيزياء المجهرية للهباء الجوي، وآليات الترسيب) تمثل هي الأخرى بيانات غير مؤكدة.

هناك دول نامية عديدة لا تمتلك القدرات الحاسوبية لوضع نماذج لجودة الهواء. لذلك.. تنبغي إضافة هذه القدرات إلى أنظمة التنبؤات الجوية الحالية. وعلى المؤسسات الكبرى التي تمتلك حواسيب فائقة متطورة أن تدير التوقعات العالمية، مثل المركز الأوروبي للتوقعات الجوية متوسطة المدى ECMWF، والمركز الوطني الأمريكي لبحوث الغلاف الجوي NCAR. ويجب على الوكالات الوطنية للأرصاد الجوية وجودة الهواء والخدمات البيئية أن تَبنِي نماذج خاصة ملائمة للاحتياجات المحلية. ويمكن للحوسبة السحابية أن تعمل على توسيع نطاق الوصول، حيث يقوم المركز الأوروبي للتوقعات الجوية متوسطة المدى بتجربة ذلك في توقعاته الجوية.

التفسير: يحتاج الباحثون إلى فهْم العمليات التي تتحكم في تلوث الهواء في مناطق معينة، وعلى المدى الطويل. وينبغي عليهم تطوير أدوات لمساعدة صانعي السياسات ومسؤولي إدارة المدن على تقييم تأثيرات القواعد التنظيمية، والسياسات الاقتصادية، والتحضُّر، على جودة الهواء.

وستكون ثمة حاجة إلى مشارَكات واسعة النطاق. فعلى سبيل المثال.. يجمع مشروع المشارَكة مع الصين في بيانات الفضاء (باندا PANDA) بين علماء ومسؤولي جودة الهواء من أوروبا والصين؛ لتطوير أنظمة تحذير لـ28 مدينة صينية. وثمة مشارَكات مماثلة، بدأت تظهر في أمريكا الجنوبية، والهند، لكنْ لا تزال هناك حاجة إلى تطوير مثل هذه المشارَكات في أفريقيا، وجنوب شرق آسيا.

نشر المعلومات: على الجهات التي تقدِّم الخدمات الوطنية للأرصاد الجوية، وجودة الهواء، والبيئة أن تحسب مؤشرات الصحة وجودة الهواء بناءً على تركيز الملوثات، مثل المؤشرات المستخدَمة في أمريكا الشمالية، وأوروبا. فعلى سبيل المثال.. يُخْبِرنا مؤشر جودة الهواء الذي نشرته وكالة الحماية البيئية الأمريكية بمقدار تلوث الهواء (على معيار من 0 إلى 500)، والتأثيرات الصحية (مثل: (غير صحي للمجموعات الحساسة)، أو (خطر على الجميع)). وينبغي شرح هذه المؤشرات، ونشرها للعامة والمستشفيات، من خلال المواقع الإلكترونية، والرسائل النصية، وما إلى ذلك. فعلى سبيل المثال.. في لندن بالمملكة المتحدة، وريجا في لاتفيا، يجري إرسال رسائل نصية بإشعارات حول جودة الهواء. ومن الممكن إضافة جودة الهواء إلى تطبيقات تنبيهية أخرى، مثل التطبيق الذي ينبه لمخاطر الصواعق في أندرا براديش في الهند. وتبدي شركات التكنولوجيا المزيد من الاهتمام بمراقبة جودة الهواء، والتنبؤ به. وعلى سبيل المثال.. تقوم «جوجل» منذ عام 2014 بوضع خرائط لجودة الهواء، من خلال سياراتها التي تصور الشوارع، كما أطلقت شركة «آي بي إم» مبادرة عالمية تسمَّى «آفاق خضراء» Green Horizons، وتُعتبر توقعات جودة الهواء مكونًا رئيسًا فيها.

التدريب والتعليم: في البلدان النامية، يحتاج الطلاب، والمهندسون البيئيون، والعلماء في مقتبل مسيرتهم المهنية إلى التدريب على كيفية قياس جودة الهواء، وتغيُّر المناخ، وتفسير النتائج. ويمكن ترتيب تبادل العلماء بين البلدان المتقدمة والنامية من خلال برامج بعينها، مثل برنامج «ماري سكلودوسكا-كوري»، التابع للمفوضية الأوروبية. كما أن الدورات التدريبية واسعة النطاق، المفتوحة عبر شبكة الإنترنت، تُعتبر فرصة عظيمة للحصول على رؤية مباشرة ومفصلة. ففي شهر أكتوبر عام 2018، على سبيل المثال، كان من المقرر أن تقيم المنظمة الأوروبية لاستغلال الأقمار الاصطناعية للأرصاد الجوية، والمركز الأوروبي للتوقعات الجوية متوسطة المدى، دورةً تدريبية عبر منصة «آيفيرسيتي» المجانية، تسمَّى «مراقبة جودة الهواء من الفضاء»، تشرح المزيد عن البيانات التي يجري جمْعها ونشرها في برنامج «كوبرنيكوس». ويحتاج العامة والسُّلطات إلى فهْم كيفية تغيير السلوكيات، بتجنب قيادة السيارات في أوقات ازدياد التلوث، على سبيل المثال. وثمة حاجة إلى تقديم حوافز، مثل الإعانات المادية للأشخاص الذين يستخدمون وسائل النقل العام.

وكخطوة أولى، يمكن أن تبدأ القمة التي تتبنّاها المنظمة العالمية للأرصاد الجوية، ومنظمة الصحة العالمية، وبرنامج الأمم المتحدة للبيئة، ومنظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة في تصميم استراتيجية عالمية؛ لتقليل الوفيات الناتجة عن تلوث الهواء.

References

  1. World Health Organization. Air pollution; available at https://go.nature.com/2bzdas7 | 
  2. Kumar, R. et al. J. Geophys. Res. Atmos. 123, 1840–1864 (2018). | article
  3. Avnery, S., Mauzerall, D. L., Liu, J. & Horowitz, L. W. Atmos. Environ. 45, 2284–2296, (2011). | article
  4. Ghude, S. D. et al. Geophys. Res. Lett. 41, 5685–5691 (2014). article

  5. World Bank & Institute for Health Metrics and Evaluation. The Cost of Air Pollution: Strengthening the Economic Case for Action (International Bank for Reconstruction and Development/World Bank, 2016); available at https://go.nature.com/2mluupw
  6. Russell, A. G. et al. Impacts of Regulations on Air Quality and Emergency Department Visits in the Atlanta Metropolitan Area, 1999–2013 HEI Research Report 195 (Health Effects Institute, 2018). | article
  7. Parrish, D. D., Xu, J., Croes, B. & Shao, M. Front. Environ. Sci. Eng. 10, 11 (2016).  | article

  8. Chen, H. et al. Lancet Planet. Health 2, e19–e26 (2018). | article
  9. Mullins, J. & Bharadwaj, P. Am. J. Agric. Econ. 97, 1107–1134 (2015). article
  10. Chandra, B. P. et al. Curr. Sci. 114, 1318–1325 (2018). article
  11. Hov, Ø. et al. Nature 552, 168–170 (2017). | article
  12. Kulmala, M. Nature 553, 21–23 (2018). | article

راجيش كومار عالِم في المركز الوطني لبحوث الغلاف الجوي في بولدر بكولورادو في الولايات المتحدة الأمريكية. فينسنت-هنري بيش يترأس هيئة كوبرنيكوس لمراقبة الغلاف الجوي، التي يديرها المركز الأوروبي للتوقعات الجوية متوسطة المدى في ريدينج بالمملكة المتحدة. جيمس إتش. كروفورد اختصاصي أول في الكيمياء التروبوسفيرية في مركز بحوث لانجلي، التابع لناسا في هامبتون بفيرجينيا في الولايات المتحدة الأمريكية. جاي براسور مدير مختبر رصد ونمذجة كيمياء الغلاف الجوي في المركز الوطني الأمريكي لبحوث الغلاف الجوي.

البريد الإلكتروني: rkumar@ucar.edu