Αυξανόμενοι κίνδυνοι υγείας από το όζον που προέρχεται από καπνό πυρκαγιών
Καθώς οι πυρκαγιές γίνονται ολοένα και μεγαλύτερες και πιο συχνές στις δυτικές περιοχές των Ηνωμένων Πολιτειών, ερευνητές από το Κολοράντο, την Υόρκη και την Καλιφόρνια εμβαθύνουν στην επίδραση του καπνού στην ατμόσφαιρα και την υγεία μας. Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Atmospheric Environment αποκαλύπτει ότι οι μεγάλες πυρκαγιές, όπως αυτές που έχουν παρατηρηθεί πρόσφατα σε πολιτείες όπως το Κολοράντο, το Όρεγκον και η Καλιφόρνια, απελευθερώνουν σημαντικές ποσότητες όζοντος στην ατμόσφαιρα. Αυτό έχει σοβαρές επιπτώσεις για τους πνεύμονες και άλλες πτυχές της υγείας, ενώ συμβάλλει και στην υπερθέρμανση του πλανήτη.
Η έρευνα και οι επιπτώσεις των πυρκαγιών
Ο καθηγητής μαθηματικών του CU Denver, Jan Mandel, συμμετείχε στην ερευνητική ομάδα, η οποία περιλάμβανε καθηγητές από το Πανεπιστήμιο της Υόρκης και το Πανεπιστήμιο San Jose State. Η μελέτη καθοδηγήθηκε από τον Derek Mallia, ερευνητικό βοηθό καθηγητή Επιστημών της Ατμόσφαιρας στο Πανεπιστήμιο της Υόρκης, ο οποίος συνεργάζεται με τον Mandel για τη μοντελοποίηση πυρκαγιών. Η ομάδα εστίασε σε μεγάλες πυρκαγιές του 2020 που επηρέασαν πολλές περιοχές της Δυτικής ΗΠΑ. Από τις 15 έως τις 26 Αυγούστου 2020, οι πυρκαγιές κατέστρεψαν περισσότερα από 1 εκατομμύριο στρέμματα σε επτά κομητείες της βόρειας Καλιφόρνιας, προκαλώντας ζημιές 12 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Πολλές άλλες πυρκαγιές ξέσπασαν, όπως η πυρκαγιά East Fork στην Υόρκη, που κάλυψε 90.000 στρέμματα, και οι πυρκαγιές Lionshead και Beachie Creek στο Όρεγκον, οι οποίες κατέστρεψαν συνολικά 400.000 στρέμματα. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, εκδόθηκαν πολλές προειδοποιήσεις για την ποιότητα του αέρα στο Κολοράντο, καθώς οι κάτοικοι αντιμετώπισαν καπνισμένες ουρανούς.
Η διαδικασία μοντελοποίησης και τα ευρήματα
Ο Mandel ανέπτυξε το μεγαλύτερο μέρος του υπολογιστικού κώδικα που χρησιμοποιήθηκε για τη μοντελοποίηση των χημικών εκπομπών από τις πυρκαγιές που κατέληξαν στην ατμόσφαιρα. Συνεργάστηκε με τον Mallia και τον Adam Kochanski, αναπληρωτή καθηγητή στο Πανεπιστήμιο San Jose State, οι οποίοι είναι μακροχρόνιοι συνεργάτες. Οι πυρκαγιές δεν εκλύουν όζον άμεσα, αλλά ο καπνός περιέχει χημικές ενώσεις που αντιδρούν με το ηλιακό φως για να παράγουν όζον, συχνά μακριά από την ίδια τη φωτιά. Η μοντελοποίηση αυτής της διαδικασίας απαιτεί προηγμένο λογισμικό ατμοσφαιρικής χημείας και πρόβλεψης καιρού, το οποίο ενσωματώσαμε στο μοντέλο πυρκαγιάς μας.
Η ερευνητική εργασία καταλήγει στο συμπέρασμα ότι, κατά μέσο όρο, η παρουσία καπνού από πυρκαγιές αυξάνει τις συγκεντρώσεις όζοντος κατά 21 μέρη ανά δισεκατομμύριο (ppb). Αυτό έρχεται επιπρόσθετα σε ήδη υψηλά επίπεδα όζοντος στη Δύση, προωθώντας τις συγκεντρώσεις πέρα από το υγειονομικό πρότυπο των 70 ppb που έχει θέσει η Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος των ΗΠΑ. Το όζον αποτελεί κίνδυνο για την υγεία, με το Υπουργείο Δημόσιας Υγείας και Περιβάλλοντος του Κολοράντο να δηλώνει ότι τα συμπτώματα μπορεί να κυμαίνονται από βήχα έως πνευμονικές και καρδιοαγγειακές παθήσεις και, σε ορισμένες περιπτώσεις, πρόωρο θάνατο.
Ο Mandel έχει ειδίκευση στα εφαρμοσμένα και υπολογιστικά μαθηματικά, την υπολογιστική υψηλής απόδοσης, την απορρόφηση δεδομένων και τη μοντελοποίηση πυρκαγιών. Έχει πολλούς τίτλους μαθηματικών από το Πανεπιστήμιο της Πράγας, συμπεριλαμβανομένων στα πεδία της πληροφορικής, των μαθηματικών μοντέλων στην οικονομία και της αριθμητικής μαθηματικής. Πριν ενταχθεί στο CU Denver το 1986, υπηρέτησε ως ανώτερος επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Πράγας. Έχει σχεδόν 200 δημοσιευμένα άρθρα και έχει συμμετάσχει σε πολλές συμβουλευτικές επιτροπές της Εθνικής Υπηρεσίας Επιστημών. Επίσης, έχει προσφέρει συμβουλευτικές υπηρεσίες στη βιομηχανία, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού του σουηδικού μαχητικού Grippen, και έχει αναπτύξει μια υπολογιστική μέθοδο που χρησιμοποιήθηκε στην Ιαπωνία για την ανάλυση των πυρηνικών αντιδραστήρων της Φουκουσίμα στον ταχύτερο υπερυπολογιστή του κόσμου εκείνη την εποχή. Το 2025, ο Mandel αναγνωρίστηκε μεταξύ των κορυφαίων 2% πιο αναφερόμενων επιστημόνων παγκοσμίως, σύμφωνα με το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και την Elsevier. Το 2021, κατατάχθηκε από το research.com μεταξύ των 1000 κορυφαίων επιστημόνων μαθηματικών παγκοσμίως και 2000 στην τεχνολογία και μηχανική. Συνταξιοδοτήθηκε από το CU Denver το 2024, αλλά συνεχίζει ως καθηγητής ερμηνείας, ασχολούμενος με έρευνες σχετικές με τη NASA.
