Vědci modelují pohyb pylu: Chytré plánování městských parků ochrání před alergiemi

Prodloužená pylová sezóna kvůli změně klimatu zvyšuje riziko alergií. Nový počítačový model simuluje pohyb pylu kolem stromů, což umožní městům lépe plánovat zeleň a snížit expozici obyvatel alergenům.

Prodloužená pylová sezóna, způsobená klimatickou změnou, představuje rostoucí problém pro veřejné zdraví, neboť lidé jsou každoročně vystaveni alergenům po delší dobu. V reakci na tuto výzvu vyvinuli vědci z Embry‑Riddle Aeronautical University, University of Rouen Normandy a University of Lille pokročilý počítačový model proudění vzduchu kolem stromů. Nedávno jej využili ke studiu toho, jak geometrie stromu ovlivňuje dynamiku a rozptyl jeho vzdušných pylových zrn. Jejich práce byla publikována v časopise Physics of Fluids.

„Závětří stromu je velmi složité,“ uvedl autor Talib Dbouk. V rámci závětří ovlivňuje proudění pylu mnoho parametrů, včetně typu stromu, hustoty jeho listové plochy – která se může měnit v závislosti na ročním období – a rychlosti a směru větru. Tyto důležité parametry poskytují informace pro hodnocení rizik a budoucí zmírňující politiky zaměřené na omezení expozice lidí alergickým pylovým zrnům ve vzduchu.

S využitím pokročilých simulačních technik výpočetní dynamiky tekutin modelovali vědci poréznost stromu – tedy procento objemu ohraničeného jeho hranicemi, které je stromem obsazeno. Do modelu začlenili algoritmus citlivý na malé síly větru, zohledňující sílu potřebnou k uvolnění pylového zrna. Většina pylových zrn je pouhým okem neviditelná, takže tyto modely a simulace umožňují vědcům studovat pyl způsobem, který nelze provést experimentálními měřeními na zemi.

Své techniky aplikovali na různé známé struktury, včetně dříve studovaného dubu, a porovnali výsledky se skutečnými daty. Jakmile potvrdili spolehlivost svých simulací, použili metodu ke studiu dalších struktur, včetně skutečné lípy (Tilia cordata) v regionu Rouen v Normandii ve Francii. U lípy vědci zjistili regeneraci turbulence v blízkosti stromu, což je běžný výsledek proudění větru skrze struktury typu koruny. Porovnání lípy a dubu jasně ukázalo, že typ a topologie stromu – jeho tvar, hustota listové plochy nebo poréznost – mohou vést k odlišné dynamice rozptylu pylu v okolním prostředí.

Vědci plánují rozšířit a vylepšit své modely, aby lépe předpovídali dynamiku pylových zrn ve větším měřítku v městském prostředí. „Tato práce poskytuje kvantitativní poznatky, které mohou informovat rozhodnutí o urbanistickém plánování, kde mohou veřejné orgány lépe řídit správu zelených ploch – stromů, parků – v městských prostorech,“ řekl Dbouk. „Tato práce přispívá ke snížení rizik spojených s expozicí vzdušnému alergickému pylu a může tak lépe vést budoucí pokyny a politiky v oblasti veřejného zdraví v hustě osídlených oblastech.“