تحاول المدن في جميع أنحاء العالم تحسين جودة الهواء ، والتي بدورها يمكن أن تساعد في التخفيف من آثار تغير المناخ. فما هو الدور الحيوي الذي تلعبه مستشعرات جودة الهواء المدمجة، وكيف يمكن أن يؤدي استخدامها جنبًا إلى جنب مع محطات الطقس وأجهزة المدن الذكية الأخرى إلى زيادة قيمتها.
المرونة والتكيف مع المناخ والاستدامة هي الموضوعات على رأس جدول أعمال المدن في جميع أنحاء العالم وتتردد صداها بشكل متزايد مع كل قسم في المدينة، مثل هذه الموضوعات أساسية لمعالجة عدد من التحديات الحرجة الأخرى التي تواجهها المدن، مثل سوء نوعية الهواء والتلوث والازدحام والاعتماد على الوقود الأحفوري، وستزداد هذه الأمور سوءًا إذا لم يتم التعامل معها وجهاً لوجه اليوم.
43 مدينة ضخمة يزيد عدد سكانها عن 10 ملايين نسمة
وفقًا للأمم المتحدة (UN) ، بحلول عام 2050 ، سيعيش شخصان من كل ثلاثة أشخاص في المناطق الحضرية، ويمكن أن يؤدي الجمع بين التحولات الديموغرافية والنمو السكاني إلى إضافة حوالي 2.5 مليار شخص إلى إجمالي سكان العالم، تتوقع الأمم المتحدة أيضًا أنه بحلول عام 2030 ، يمكن أن يضم العالم 43 مدينة ضخمة يزيد عدد سكانها عن 10 ملايين نسمة ، معظمهم في البلدان النامية.
كل هذا يضيف إلى قدر هائل من الضغط على موارد وخدمات المدن ، مما يؤدي إلى تفاقم المشاكل القائمة ولا شك في خلق مشاكل جديدة ، مما سيكون له تأثير ضار على نوعية حياة المواطنين وكذلك البيئة والكوكب.
يتنفس 99 % من سكان العالم هواءً يتجاوز حدود جودة الهواء
في الواقع ، هناك عدد قليل من حقوق الإنسان الأساسية أكثر من القدرة على استنشاق هواء نظيف، ولكن وفقًا لمنظمة الصحة العالمية(WHO)، يتنفس سكان العالم بالكامل (99 %) هواءً يتجاوز حدود جودة الهواء، والمشكلة هي أسوأ في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل.
يُقدر أن التعرض لتلوث الهواء يسبب سبعة ملايين حالة وفاة مبكرة كل عام، أصدرت منظمة الصحة العالمية إرشادات أكثر صرامة بشأن جودة الهواء(AQGs) في سبتمبر 2021، وأوصت بمستويات جودة الهواء لستة ملوثات بما في ذلك الجسيمات والأوزون وثاني أكسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون، تم تصميم قواعد جودة الهواء كأداة يستخدمها صانعو السياسات لتوجيه التشريعات للحد من مستويات هذه الملوثات.
يعد تأثيره السلبي على الصحة سببًا كافيًا لاتخاذ خطوات لتحسين جودة الهواء، لكن التدابير في هذا المجال تتقاطع أيضًا مع الاستراتيجيات والمشاريع الأخرى التي تندرج تحت راية المرونة والاستدامة مثل التنقل الأكثر ذكاءً، والطاقة النظيفة، والمباني الأكثر اخضرارًا.
في الواقع، كما سنستكشف في هذا التقرير، فإن تحسين جودة الهواء يعني أيضًا التخفيف من تغير المناخ، وبناء المرونة ، وفي النهاية المساعدة في بناء مدن مستقبلية، يعتمد هذا على المدن ليس فقط في قياس جودة الهواء في عزلة، ولكن فهم ما الذي يؤثر عليه وكيف ولماذا ومتى يتغير، والأهم من ذلك، الدور الذي يلعبه الطقس فيه، وهذا كله يبدأ بجمع البيانات.
مدن في الخطوط الأمامية للعمل المناخي
تعد المدن من المصادر الرئيسية لانبعاثات الكربون ، وبالتالي فهي في طليعة تغير المناخ، كما يقول جاكولا، بينما هم جزء من المشكلة “هم أيضًا جزء من العلاج”، مع وجود البنية التحتية المناسبة للمدن الذكية والأنظمة البيئية للأفراد والمؤسسات والتقنيات، يمكن للمدن ضمان وضعهم في الخطوط الأمامية للمعركة ضد تغير المناخ.
تُظهر دراسات الحالة هذه عدد المكاسب الممكنة لمدينة عبر المجالات الرئيسية بما في ذلك التنقل والبيئة والمساحة الحضرية والطاقة والصحة والرفاهية، تضيف هذه التحسينات الرئيسية في جودة الحياة للمواطنين ، ولكنها تضيف أيضًا الركائز الرئيسية التي يجب أن تُبنى عليها مدن أكثر مرونة واستدامة تصلح للمستقبل.
تاريخياً ، تم قياس جودة الهواء من خلال محطات مراقبة جودة الهواء التي تستخدم تقنيات المحلل المكرر ومنهجيات المعايرة، هذا يعني أنها دقيقة للغاية، ولكنها باهظة الثمن أيضًا، علاوة على ذلك ، فإن حجمها وتكلفتها يعني أنها تميل إلى أن يتم تثبيتها بأعداد صغيرة في مواقع محدودة بدلاً من الشبكات
أدى ظهور مستشعرات جودة الهواء المدمجة منذ أكثر من 10 سنوات إلى تزويد المدن بأداة تكميلية منخفضة التكلفة لقياس جودة الهواء فوق المحيط. لقد ظهرت بعد وصول تقنيتين رئيسيتين للاستشعار إلى مرحلة النضج للاستخدام الميداني: أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية الأمبيرومترية للكشف عن الملوثات الغازية في مستويات الأجزاء في المليار (ppb) ، وعدادات الجسيمات الضوئية المدمجة للكشف عن الجسيمات في نطاق حجم الميكرون / دون الميكرون.
جمع البيانات والتكامل الحضري
في البداية، كانت هناك مقايضة في أداء القياس المحدود، خاصة في الظروف القاسية ، لكن الباحثين والمصنعين في جميع أنحاء العالم عملوا بجد لتحسين أدائهم، اليوم ، تعتبر المستشعرات حساسة بدرجة كافية لاكتشاف الملوثات حتى في الهواء المحيط النظيف، مما يمنح المستخدمين الثقة في قدرتهم على تحديد التحولات من الهواء النظيف إلى الظروف المتوسطة إلى شديدة التلوث
إن قدرتها على الانتشار في شبكات كثيفة واسعة النطاق تكمل الشبكات المرجعية التقليدية لجودة الهواء ما يجعلها مناسبة بشكل كبير لنشرها في البيئات الحضرية. الأهم من ذلك، عند إضافة محطات الطقس إلى هذه الشبكات لتوفير معلومات عن ظروف الأرصاد الجوية – مثل سرعة الرياح واتجاهها وهطول الأمطار – فإنها توفر صورة أكمل بكثير لجودة وتحركات الهواء الحضري.
على سبيل المثال، يتم نشر أجهزة استشعار جودة الهواء ومحطات الطقس في Vaisala في جميع أنحاء العالم وتلعب البيانات التي تم جمعها من قبلهم دورًا حيويًا في العديد من مشاريع المدن الذكية. تشمل حالات الاستخدام النموذجية إدارة حركة المرور ، ومراقبة غبار الشوارع ، واكتشاف النقاط الساخنة للتلوث ، والمراقبة القريبة من المصدر (مثل المناطق الصناعية الحضرية أو حتى حول المدرسة في أوقات محددة مثل الإنزال والتوصيل) ، ومراقبة المجتمع وكذلك الصحة و برامج الرفاهية.
تصبح البيانات من هذه الشبكات أكثر قوة على الرغم من دمجها ومقارنتها مع تلك الواردة من مصادر أخرى ، مثل إدارات المرور ومقدمي النقل العام والخاص ومؤسسات الرعاية الصحية.
لا تزال هناك تحديات على الرغم من إنشاء مثل هذه الشبكات، مثل الاتصال وقابلية التشغيل البيني، تحتاج المستشعرات إلى كل من الطاقة والاتصال لنقل البيانات ، لذلك نراها منتشرة بشكل متزايد في البنية التحتية للمدن الذكية بالإضافة إلى محطات شبكة الهاتف المحمول (كل من 4G و 5G).
يتقدم اتحاد تقوده نوكيا مع شركاء من بينهم جامعات Vaisala و Destia و Premix وIndagon و Rumble Tools و Orbis وTehomet و Teleste و Spinverse وTampere و Aalto ومركز الأبحاث الفنية في فنلندا، خطوة إلى الأمام ويوضح كيف يمكن للأقطاب الذكية تُستخدم كبنية تحتية أساسية لهذه الشبكات، وكمضيف لمجموعة من الأجهزة والتقنيات الأخرى، علاوة على ذلك، شرع مشروع النظام البيئي LuxTurrim5G في خلق بيئة تجريبية لإثبات تطوير الخدمات القائمة على البيانات للمدن في فنلندا وخارجها.
تغطي مساحة من المقر الرئيسي لشركة Nokia في إسبو إلى محطة سكة حديد Kera القريبة، وتتألف من 19 عمودًا ذكيًا مع محطات 5G الأساسية للاتصال و 250 جهازًا مترابطًا لإنشاء شبكة مستشعرات واسعة النطاق.
كما تم تجهيز القطب الذكي بمستشعرات جودة الهواء والطقس من Vaisala وغيرها ، وكاميرات الفيديو، وأجهزة الرادار (بما في ذلك الليدار) ، وشاشات المعلومات، بالإضافة إلى نقطة شحن السيارة الكهربائية ، ومحطة شحن وهبوط الطائرات بدون طيار في الجزء العلوي من القطب.
يوضح جاسا سالملين ، قائد النظام البيئي، “إنها تخلق العمود الفقري الرقمي للمدينة الذكية. لقد بدأ الناس في فهم مفهوم وقيمة القطب الذكي، تهتم محطات القاعدة 5G المدمجة بالاتصال، يمكننا وضع أجهزة استشعار على كل قطب ذكي على بعد 50 مترًا ، ودمج البيانات ، وإنشاء خدمات جديدة تعتمد على البيانات للمدن لمراقبة البيئة، ولكن أيضًا تغذي مجالات مثل إدارة حركة المرور. ”
رصد جودة الهواء واستراتيجيات المرونة والاستدامة
وستكون القدرة على اتباع هذا النهج المتكامل لرصد جودة الهواء هي التي تجعله مقياسًا عالي القيمة للمدن لتضمينه في استراتيجيات المرونة والاستدامة، على سبيل المثال ، إذا تم استخدامها لرصد المصادر القريبة ، يمكن وضع مستشعرات جودة الهواء بالقرب من مدرسة ودمجها مع بيانات حركة المرور لتقييم التأثير على التلوث في أوقات الالتقاط والتوصيل. هذه المعلومات ، بدورها ، يمكن أن تغذي استراتيجيات السفر النشط ومنطقة الانبعاثات المنخفضة التي تعمل على تحسين الصحة والرفاهية وتقليل البصمة الكربونية للمدينة.
يوضح سالملين ، أن التكنولوجيا موجودة لتحقيق الاستخدام الأمثل لبيانات المراقبة البيئية ولكن في بعض الأحيان تمنع مستودعات الإدارات والبيانات الموجودة استخدام البيانات التي تم جمعها لتحقيق أقصى قدر من التأثير، “يتعلق الأمر بمن يمتلك البيانات وكيف سيتم مشاركتها من خلال أسواق البيانات والنظم البيئية لاستغلال القيمة الحقيقية لمعلومات جودة الهواء بالإضافة إلى بيانات المدينة الأخرى.”
التنبؤ بالطقس وتعظيم إمكانات الموارد
لم تدرك العديد من المدن القيمة المحتملة للجمع بين بيانات جودة الهواء والطقس بالكامل، يؤثر الطقس دائمًا على جودة الهواء ، لذا تكون قياسات جودة الهواء أكثر قيمة عندما تكون مصحوبة ببيانات في الوقت الفعلي حول سرعة الرياح واتجاهها ودرجة الحرارة والرطوبة وعوامل أخرى تؤثر بشكل مباشر على التلوث وكيفية انتقاله في الهواء.
بالإضافة إلى تأثيرها على تشتت التلوث ، تساعد بيانات الطقس أيضًا في إعلام مواقع الشبكة ومتى يتم إنشاء تنبيهات أو إجراء تدخلات في أوقات التلوث الشديد. على سبيل المثال ، يمكن أن يتسبب المطر في غسل الملوثات من الغلاف الجوي إلى أسفل ويمكن أن يقلل من انبعاثات غبار الشوارع والطرق. وفي الوقت نفسه ، يمكن أن تؤثر درجة الحرارة على سلوك الهواء و الغازات والجسيمات الملوثة، يمكن استخدام كل هذه البيانات لإعلام صنع القرار بشكل أفضل عبر عدد من أقسام المدينة.
أنشأت مدينة إسبو ، ثاني أكبر مدينة في فنلندا بعد هلسنكي ، برنامج إسبو المستدام الذي يتضمن عددًا من الأهداف ، بما في ذلك:
- أن نكون رائدين في تنفيذ أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة (SDGs)
- لتحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2030
- لإعطاء المجتمع والمقيمين فرص للعمل بشكل مستدام
- لتكون مدينة نموذجية للتنمية الحضرية المستدامة
- أن نكون أفضل شريك في التنمية للحلول الحضرية المستدامة والذكية.
