Estimation of the impacts of air pollution and climate change on mortality over Europe

Abstract

En la actualidad la población de todo el mundo se encuentra amenazada por los efectos adversos que provocan el cambio climático y la contaminación atmosférica. Ambos fenómenos presentan impactos en salud humana. Esta tesis se plantea como objetivo estimar los impactos de la contaminación atmosférica y el cambio climático en la salud de la población europea, tanto para el periodo presente (1991-2010) como las diferencias esperadas en el futuro a causa del impacto del cambio climático (2031-2050, RCP8.5). Este objetivo nos permite comprender el impacto que el cambio climático tiene por sí solo en la población europea. Esta estimación se realizará a través de distintas metodologías en los distintos capítulos que se presentan y desde distintos enfoques. Se hará uso de herramientas estadísticas como SPSS u hojas de cálculo para establecer correlaciones de Pearson o Poisson, así como el uso de modelos climáticos (WRF-Chem) para crear escenarios futuros de cambio climático. Para la estimación del número de casos, además de las correlaciones, se hace uso de funciones de exposición-respuesta tanto lineales como no-lineales. En cuanto a los resultados obtenidos en la tesis, en el Capítulo 2 haciendo uso de funciones de exposición-respuesta lineales se estima que las grandes ciudades europeas, el Valle del Ruhr y el este de Europa presentan más casos y costes. Además, se espera un aumento de ambas variables en el sur de Europa para el escenario futuro (RCP8.5, 2071-2100). Se estiman 418,700 casos de muerte prematura por año para el periodo presente y un aumento de 94,900 casos para el periodo futuro. Además de unos costes de 173 billones por año a 204 billones por año para finales del siglo. Por otra parte, en el Capítulo 3 se hace uso de funciones de exposición-respuesta no-lineales y se estima un total de 895,000 muertes prematuras anuales debidas a PM2.5 en Europa para el periodo 1991-2010. Las áreas más afectadas se encuentran en el centro de Europa y las grandes ciudades. Además de contar con la acción del cambio climático, si se considera la dinámica poblacional, para el periodo futuro (RCP8.5, 2031-2050) se espera un aumento del 71.96%, es decir, 1,540,000 casos anuales. Las regiones donde espera un mayor aumento son el sur y este de Europa. En el Capítulo 4, los resultados obtenidos para la estimación donde además se tiene en cuenta un escenario de mitigación donde el 80% de la producción energética proviene de fuentes renovables, se estiman 1,480,000 muertes anuales para el mismo periodo futuro, es decir, un aumento del 71.67% en comparación con el presente. En el caso de los resultados obtenidos en el Capítulo 5, donde se estudian los efectos provocados por eventos extremos causados por el cambio climático como los incendios forestales, se ha encontrado correlación entre PM10 y área ardida en algunos NUTS III (regiones) de Portugal, así como una correlación significativa entre área ardida y mortalidad. El norte, centro e interior de Portugal son las áreas más afectadas durante el periodo 2001-2016. En conclusión, la contaminación atmosférica y el cambio climático tienen serios impactos en salud humana provocando el aumento del número de admisiones hospitalarias, enfermedades crónicas o incluso la muerte prematura. Debemos tener en cuenta que los resultados obtenidos son una estimación. Estos resultados están asociados a diferentes variables que en ocasiones son difíciles de proyectar. Los resultados presentados muestran que la acción de los gobiernos y entidades públicas debe enfocarse en la regulación de la contaminación atmosférica y el cambio climático; e implementar políticas de mitigación que conduzcan a mejorar la calidad del aire y, por tanto, el bienestar de los ciudadanos europeos.

Nowadays, the population on the whole world is threatened by the adverse effects caused by climate change and air pollution. Both events have impacts on human health. The main objective of this thesis is to estimate the impact of air pollution and climate change on the health of the European population, both for a present reference period (1991-2010) and for the difference expected on the future scenario under climate change (2031-2050, RCP8.5). This objective allows us to understand the climate change impact has itself on European population. This estimation will be carried out through different methodologies in the different chapters that are presented and from different approaches. Statistical tools such as SPSS or spreadsheets will be used to establish Pearson or Poisson correlations, as well as climate models (WRF-Chem) to create future climate change scenarios have been used. In order to estimate the number of cases, in addition to the correlations, both linear and non-linear exposure-response functions are used. Regards to the results obtained on this Thesis, on Chapter 2 linear exposure-response functions have been used for the estimation of the impacts. European big cities, Ruhr Valley and European eastern are the areas where is presented more cases and costs. Besides, it is expected an increase of both variables on European southern for the future scenario (RCP8.5, 2071-2100). 418,700 cases of annual premature deaths have been estimated for the present period. An increase of 94,900 cases for the future period have been estimated. Moreover, costs will increase from 173 billion per year to 204 billion per year by the end of the century. On the other hand, on Chapter 3 non-linear exposure-response functions have been used. 895,000 annual premature deaths have been estimated in Europe due to PM2.5 for the period 1991-2010. The most affected areas are located in center Europe and European megacities. Besides to take into account the action of climate change, if population dynamics is considered, an increase of 71.96% is expected for the future period (RCP8.5, 2031-2050), 1,540,000 annual cases. The regions where are expected the greatest increase are south and east of Europe. On Chapter 4, the results obtained for the estimation where is considered a mitigation scenario where the 80% of the energy production come from renewable sources, 1,480,000 annual premature deaths have been estimated for the same future period. An increase of 71.67% compared with the present period. In the case of the results obtained in chapter 5, where the effects provoked by extreme events caused by climate change, as wildfires, have been studied. A correlation between PM10 and burned area in some Portugal NUTS III (regions) have been found, as well as a significant correlation between burned area and mortality. The most affected areas are located in northern, central and inland of Portugal. In conclusion, air pollution and climate change have serious impacts on human health provoking the increase of hospital admissions, chronic diseases or even premature deaths. It should be born in mind that these results are an estimation. These results are associated to different variables that sometimes are difficult to project. The results presented show that the action of governments and public entities should focus on the regulation of air pollution and climate change; and implement mitigation policies leading to improving air quality and therefore, the wellness of the European citizens.