Παρατηρήσεις Γης και Τεχνολογίες Πληροφορίας στην υπηρεσία αποτύπωσης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και των επιπτώσεών της στην υγεία

Σύμφωνα με την τελευταία αναφορά των Ηνωμένων Εθνών για τις τάσεις της παγκόσμιας αστικοποίησης (World Urbanization Prospects: 2018 Revision), το 55% του παγκόσμιου πληθυσμού ζει σε αστικές περιοχές, ποσοστό που το 2050 αναμένεται να ανέλθει στο 68%. Επίσης, σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (ΠΟΥ, 2016) το ποσοστό των πολιτών που ζει σε συνθήκες χαμηλής ατμοσφαιρικής ρύπανσης είναι μόλις 10%. Οι διαπιστώσεις αυτές υποδηλώνουν πως η αξιοπιστία των δεδομένων ατμοσφαιρικής ρύπανσης και η άμεση διαθεσιμότητά τους στους ενδιαφερόμενους χρήστες, φορείς και υπηρεσίες είναι απαραίτητη για τη λήψη έγκαιρων και έγκυρων αποφάσεων, με απώτερο στόχο την προστασία της υγείας των πολιτών στις πόλεις.

Το Ευρωπαϊκό πρόγραμμα e-shape (Η2020, GA No 82085), στο οποίο συμμετέχει πλήθος ερευνητών του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (ΕΑΑ), επενδύει στο μεγάλο όγκο πληροφορίας από τις Παρατηρήσεις Γης (Εarth Οbservation – ΕΟ), και σε συνέργεια με τις Τεχνολογίες Πληροφορίας (ΙΤ), δημιουργεί υπηρεσίες για τους πολίτες, τους επιστήμονες, τις εταιρείες και τα κέντρα λήψης αποφάσεων. Σαράντα δύο πιλοτικές εφαρμογές (pilots), υποστηρίζουν τη βιώσιμη ανάπτυξη σε επτά διαφορετικές θεματικές περιοχές (showcases). Περισσότερες πληροφορίες για το πρόγραμμα, μπορείτε να βρείτε εδώ.

Ο ελληνικού ενδιαφέροντος πιλότος διασύνδεσης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης με την υγεία (HSAQ)

Ο πιλότος HSAQ (Health Surveillance Air Quality) του e-shape –που συντονίζει η Ομάδα Ατμοσφαιρικής Φυσικής και Χημείας (http://apcg.meteo.noa.gr/) του Ινστιτούτου Ερευνών Περιβάλλοντος και Βιώσιμης Ανάπτυξης του ΕΑΑ*– εντάσσεται στη θεματική περιοχή «Υγεία» και επενδύει στη χρήση των Παρατηρήσεων Γης για τη διασύνδεση της ρύπανσης με την υγεία. Στους στόχους του περιλαμβάνεται ο συνδυασμός και η συγκέντρωση υφιστάμενων δεδομένων που θα συνεισφέρουν στην καλλιέργεια της γνώσης γύρω από τη σχέση και τις επιπτώσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην υγεία, την αποτίμηση των επιπτώσεων αυτών, τη λήψη αποφάσεων και τον αστικό σχεδιασμό. Οι δράσεις του πιλότου HSAQ εστιάζουν σε επιλεγμένες πόλεις και έχουν βασιστεί σε συ-σχεδιασμό από τους εταίρους και τους ενδιαφερόμενους φορείς, ώστε να εξασφαλιστεί η χρηστικότητά τους. Περισσότερες πληροφορίες για τον πιλότο HSAQ μπορείτε να βρείτε εδώ.

Λίγα λόγια για τις εφαρμογές και Υπηρεσίες του Πιλότου HSAQ

Έκθεση του πληθυσμού στην ατμοσφαιρική ρύπανση – Αθήνα (ΕΑΑ, Ελλάδα)

Στόχευση του πιλότου για την πόλη της Αθήνας είναι η επισκόπηση και χαρτογραφική απεικόνιση της επιβλαβούς ατμοσφαιρικής ρύπανσης στο λεκανοπέδιο της Αττικής για ένα σύγχρονο, αλλά ‘συμβατικό’ (εκτός πανδημίας) έτος. Εστιάζουμε σε δύο (από τους έξι συστηματικά μελετώμενους ρύπους σε παγκόσμιο επίπεδο), το διοξείδιο του αζώτου και λεπτόκοκκα αιωρούμενα σωματίδια PM2.5 (αιωρούμενα σωματίδια αεροδυναμικής διαμέτρου μικρότερης των 2.5μm), με τα δεύτερα να θεωρούνται ιδιαιτέρως επιβλαβή λόγω των υψηλών επιπέδων τους στο αστικό περιβάλλον και του πλήθους των επιδράσεών τους στην υγεία (συμπεριλαμβανομένης της θνησιμότητας).

Σε συνέπεια με τους μεθοδολογικούς στόχους του e-shape, τα δεδομένα για την Αθήνα έχουν προκύψει από τη συνέργεια όλων των κατηγοριών παρατηρησιακών πλατφορμών (δορυφορικές εικόνες, επιτόπιες μετρήσεις, αριθμητικές προσομοιώσεις και παρατηρητήρια πολιτών). Συγκεκριμένα, δορυφορικά δεδομένα έχουν χρησιμοποιηθεί για το μετασχηματισμό των Ευρωπαϊκών εκπομπών ρύπων σε δεδομένα υψηλής χωρικής ανάλυσης για την πόλη της Αθήνας. Στη συνέχεια, οι εκτιμήσεις ρύπανσης έχουν προκύψει από ατμοσφαιρικές αριθμητικές προσομοιώσεις, ικανές να απεικονίσουν την έντονη μεταβλητότητα των ρύπων πλησίον του οδικού δικτύου, των βιομηχανιών, αλλά και του συνόλου της αστικής υπό μελέτη περιοχής. Επίγειες μετρήσεις, οι οποίες έχουν εμπλουτιστεί με παρατηρησιακά δεδομένα πολιτών (βαθμονομημένα από το ΙΕΠΒΑ/ΕΑΑ), χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο αξιοπιστίας των προηγούμενων εκτιμήσεων. Αξίζει να σημειωθεί ότι μεγάλο μέρος των δεδομένων εισόδου στο μοντέλο ρύπανσης αντλούνται μέσω των υπηρεσιών και βάσεων δεδομένων της Ευρωπαϊκής υπηρεσίας του Copernicus.

Η οπτικοποίηση των δεδομένων ρύπανσης που προέκυψαν από την εφαρμογή αυτή, γίνεται σε συνδυασμό με πληθυσμιακά δεδομένα, αποδίδοντας την ενδο-αστική μεταβλητότητα της έκθεσης του πληθυσμού στην ατμοσφαιρική ρύπανση. Γνώμονας της οπτικοποίησης (Σχήμα 1) είναι η πρόσφατη, σχετική κατευθυντήρια οδηγία του ΠΟΥ, η οποία βασίστηκε σε 20 χρόνια μελέτης που ανέδειξαν τους ατμοσφαιρικούς ρύπους ως τον 4ο πιο σημαντικό παράγοντα ασθένειας και θνησιμότητας παγκοσμίως.

Μέσω της προσπάθειας προσδιορισμού των πληθυσμιακών περιοχών της πόλης με τις δυσμενέστερες συνθήκες ρύπανσης, ο πιλότος HSAQ προσπαθεί να ευαισθητοποιήσει, ενημερώσει, βοηθήσει και εμπνεύσει Εθνικούς και τοπικούς φορείς, εταιρείες και πολίτες για ουσιαστική συνεργασία και στοχευμένες παρεμβάσεις, με απώτερο σκοπό τις υγιέστερες κοινωνίες και πόλεις. Αξίζει να ειπωθεί ότι οι παραπάνω δράσεις της ομάδας APCG του ΙΕΠΒΑ/ΕΑΑ, βασίστηκαν σε συν-σχεδιασμό με πληθώρα ενδιαφερόμενων εθνικών φορέων, όπως για παράδειγμα τον ΕΟΔΥ, το Δήμο Αθηναίων, την Περιφέρεια Αττικής, το Υπουργείο Περιβάλλοντος και Ενέργειας κ.α.

Σχήμα 1: Αριθμός ημερών έκθεσης σε επίπεδα συγκεντρώσεων PM2.5 άνω του ημερήσιου ορίου που προτείνει ο ΠΟΥ (οδηγία Σεπτ. 2021) κατά τον μήνα α) με τα χαμηλότερα και β) υψηλότερα επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης στο λεκανοπέδιο Αττικής εντός του 2019. Πηγή δεδομένων: αριθμητικές προσομοιώσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης από την ομάδα APCG του ΕΑΑ.

Η δορυφορική πληροφορία στην υπηρεσία της αποτύπωσης και βελτίωσης της ατμόσφαιρας των πόλεων της Β. Ευρώπης (FMI, Φινλανδία)

Σε συνεργασία με το Υπουργείο Περιβάλλοντος της Φινλανδίας, ο πιλότος HSAQ συμβάλει στη χρήση δορυφορικών δεδομένων διοξειδίου του αζώτου (TROPOMI NO2) για τη σύνταξη της επίσημης αναφοράς της χώρας στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Περιβάλλοντος (ΕΕΑ). Ταυτόχρονα, και σε συνέργεια με επιτόπιες μετρήσεις, παρακολουθεί την ατμοσφαιρική ρύπανση πλησίον βιομηχανικών μονάδων, συμβάλλοντας έτσι στην επίσημη αναφορά εκ μέρους τους και στη λήψη μέτρων όπου απαιτείται.

Εκτίμηση των κινδύνων υγείας από την έκθεση στην ατμοσφαιρική ρύπανση – Μόναχο (DLR, Γερμανία)

Σε αυτή την περίπτωση, η ερευνητική ομάδα συνεκτίμησε τις τρεις συνιστώσες του ρίσκου που υφίσταται ο άνθρωπος που εκτίθεται στην ατμοσφαιρική ρύπανση σε μια πόλη: την αποτύπωση του κινδύνου (επίπεδα ρύπων στην ατμόσφαιρα), την τρωτότητα (βιβλιογραφικά ιατρικά δεδομένα δόσης-απόκρισης του ανθρώπινου οργανισμού) και τα επίπεδα έκθεσης στον κίνδυνο (πληθυσμιακή αποτύπωση μέσω του Παγκόσμιου Οικιστικού Αποτυπώματος WSF, συζευγμένου με ημερήσια προφίλ κινητικότητας του πληθυσμού και με τις διαφορετικές χρήσεις γης του αστικού ιστού). Το αποτέλεσμα είναι η διαχρονική χωρική αποτύπωση ενός σύνθετου δείκτη επικινδυνότητας στην έκθεση του πληθυσμού στο αστικό μίγμα ατμοσφαιρικών ρύπων, σε χωρική ανάλυση ‘ταχυδρομικού κώδικα’ (per zip code).

Η ατμοσφαιρική ρύπανση στο Μπάρι, με γνώμονα τους Στόχους Βιώσιμης Ανάπτυξης (CNR, Ιταλία)

Με στόχο την εκτίμηση της έκθεσης του πληθυσμού στο Μπάρι, αναπτύχθηκε ένα εργαλείο υπολογισμού της πυκνότητας πληθυσμού σε υψηλή χωρική ανάλυση, εκμεταλλευόμενο δεδομένα από Παρατηρήσεις Γης. Τα δεδομένα αυτά συνδυάστηκαν με τη χαρτογραφική απεικόνιση των επιπέδων αιωρούμενων σωματιδίων PM2.5 και PM10, προκειμένου να υπολογιστεί η έκθεση σε ετήσια βάση, σε συνέπεια με το δείκτη βιώσιμης ανάπτυξης SDG 11.6.2: «Annual mean levels of fine particulate matter (e.g. PM2.5 and PM10) in cities (population weighted)».

Ρύπανση-Υγεία σε μεγαλουπόλεις του κόσμου (DLR, Γερμανία)

Σε παγκόσμια κλίμακα, χρησιμοποιήθηκε η λίστα των μεγαλουπόλεων της UNESCO, για τη διαχρονική και μέση μηνιαία αποτύπωση της διασύνδεσης της ποιότητας της ατμόσφαιρας με δείκτες υγείας. Η απεικόνιση γίνεται μέσω ενός σύνθετου δείκτη, που βασίζεται στην βραχυπρόθεσμη έκθεση.

“Συνεχίζουμε”

Η διαδικτυακή πλατφόρμα του πιλότου HSAQ

Ένα από τα απτά αποτελέσματα του πιλότου HSAQ είναι η δημιουργία μιας ελεύθερης διαδικτυακής πλατφόρμας (Σχήμα 2). Ενώ το πρόγραμμα e-shape εξελίσσεται, η πρώτη έκδοση της πλατφόρμας είναι ήδη διαθέσιμη με τη μορφή ενός teaser. Eκεί διαφημίζονται όλα τα παραπάνω δεδομένα και προϊόντα, ενώ σύντομα θα δημιουργηθεί και το αντίστοιχο portal ελεύθερης διάθεσης των δεδομένων αυτών στο πλαίσιο των αρχών της «ανοιχτής επιστήμης». Το teaser (πλατφόρμα επίδειξης) παραπέμπει σε επιμέρους διαδικτυακές πύλες για την κάθε πόλη-πιλότο. Επισκεφθείτε τον σύνδεσμο https://hsaq-eshape.eu και με χαρά θα δεχθούμε προτάσεις βελτιστοποίησης και εμπλουτισμού της πλατφόρμας, για ενσωμάτωση στην τελική της έκδοση, με το τέλος του προγράμματος.

Σχήμα 2: Επισκόπηση της κεντρικής σελίδας της πρώτης έκδοσης της διαδικτυακής πλατφόρμας HSAQ.

*Συντονιστής και Επιστημονικός Υπεύθυνος HSAQ (S2P3, e-shape): Δρ. Ευάγγελος Γερασόπουλος, Διευθυντής Ερευνών ΙΕΠΒΑ, Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών