Invånare i New Delhi och närliggande hårt förorenade områden i norra Indien har nu tillgång till luftkvalitetsprognoser som ger viktig information för att minska deras exponering för potentiellt ohälsosam luft.

Det nya prognossystemet, utvecklat av National Center for Atmospheric Research (NCAR) i samarbete med Indian Institute of Tropical Meteorology (IITM) i Pune har börjat tillhandahålla 72-timmarsprognoser för fina partiklar, känd som PM2.5. Dessa små luftburna partiklar, 2,5 mikron eller mindre i diameter, är ett stort problem eftersom de är tillräckligt små för att tränga djupt ner i lungorna eller till och med blodomloppet, potentiellt orsaka betydande andnings- och hjärtproblem.

Luftföroreningarna kan bli så extrema under typiska meteorologiska förhållanden på vintern att tjänstemän i New Delhi har stängt skolor och begränsat trafiken under mycket förorenade dagar. Indiens regering har också formulerat en graderad handlingsplan för att införa tillfälliga kontroller av industrier, kraftproduktion, och byggverksamhet för att förhindra allvarliga luftföroreningsepisoder.

"Genom att utveckla detta prognossystem, vi arbetar för att tillhandahålla aktuell och korrekt information till allmänheten om kommande episoder av dålig luftkvalitet, " sa NCAR:s Rajesh Kumar, huvudforskaren i projektet. "Det är viktigt att informera människor så att de kan planera i förväg för att minska sin exponering för luftföroreningar som kan påverka deras hälsa."

Systemet använder mätningar av föroreningar, datormodellering, och statistiska tekniker. Den uppdaterar prognosen var 24:e timme.

Preliminära resultat indikerar att den exakt förutsäger variationer från dag till dag i PM2,5, ger tjänstemän och invånare förvarning om ovanligt dålig luftkvalitet. Den fångar inte alltid de exakta nivåerna av föroreningen, men Kumar tror att de kan förbättra prognossystemet för att bättre förutsäga det.

Teknologin, vilka forskare kommer att förfina under ett tvåårigt forskningsprojekt i Indien, kan så småningom anpassas för att ge luftkvalitetsprognoser i andra förorenade områden i utvecklingsländer, såväl som i USA.

Ministeriet för geovetenskaper i Indien finansierar projektet.

Ett stort hälso- och ekonomiskt hot

New Delhi rankas bland världens mest förorenade städer, enligt Världshälsoorganisationen. Den lider av särskilt höga nivåer av PM2,5, ett stort hot mot människors hälsa och ekonomisk aktivitet i stora delar av Indien och många delar av utvecklingsvärlden.

Fina partiklar släpps ut från många källor, inklusive jordbruksbränder, motorfordon, och skorstenar. På dagar då atmosfäriska koncentrationer av PM2,5 i New Delhi stiger till många gånger den nivå som anses vara ohälsosam, långvarig exponering för det giftiga diset motsvarar att röka två paket cigaretter om dagen. Under en särskilt allvarlig föroreningsepisod 2017, delstaten Delhis chefsminister twittrade:"Delhi har blivit en gaskammare."

En färsk studie i Lansett fann att fina partiklar och andra föroreningar kan ha orsakat mer än 1 miljon dödsfall i Indien 2017.

Indiska tjänstemän har tidigare vänt sig till luftkvalitetsprognoser som bygger på datormodellering av grundläggande atmosfäriska förhållanden. Men prognoserna var opålitliga eftersom de inte inkluderade detaljerade atmosfäriska mätningar eller exakta inventeringar av utsläpp, De fångade inte heller några av de atmosfäriska processer som producerar partiklar korrekt.

Det nya systemet försöker ta itu med dessa begränsningar genom att inkludera satellitmätningar av partiklar i atmosfären och utsläpp i nästan realtid från stora bränder i samband med skörderester som brinner upp mot Delhi. Den bygger också på inventeringar av utsläpp från transporter, industri, och andra mänskliga aktiviteter. Denna information matas in i en avancerad NCAR-baserad atmosfärskemimodell känd som WRF-Chem (kemikomponenten i Weather Research and Forecasting-modellen).

NCAR-forskare utvecklar ett specialiserat statistiskt system för att kombinera observationerna och WRF-Chem-utdata, ytterligare förbättra noggrannheten i PM2.5-förutsägelser och göra det möjligt för forskare att på ett tillförlitligt sätt kvantifiera osäkerheterna i prognosen. Dessutom, IITM genomför omfattande fältkampanjer och övervakar luftkvaliteten för att bättre förstå processer som påverkar bildandet och rörelsen av partiklar i New Delhis atmosfär.

Kumar och hans kollegor utvecklar också tekniker för att säkerställa att systemet exakt förutsäger toppar i PM2.5 relaterade till speciella händelser, som den årliga Diwali-ljusfestivalen som firas med ljus och fyrverkerier.

Med luftkvaliteten ett akut problem över stora delar av världen, forskargruppen studerar liknande prognostiseringsmetoder i USA och i ytterligare mycket förorenade utvecklingsländer. Detta arbete sker under paraplyet av ett nytt internationellt projekt kallat Monitoring, Analys, och förutsägelse av luftkvalitet (MAP-AQ), ledd av Kumar och av Guy Brasseur, chef för NCAR:s Atmospheric Chemistry Observations and Modeling Laboratory.

"Lektionerna vi lär oss i USA är ganska användbara i Indien, och vice versa, "Sa Kumar. "Denna forskning kan leda till korrekta prognossystem i många regioner, gör det möjligt för miljontals utsatta invånare att vidta nödvändiga åtgärder för att begränsa sin exponering."