ويعد هذا النظام، إلى جانب نظام نمذجة جودة الهواء المجتمعي متعدد النطاقات (CMAQ)، أكبر نظامين حسابيين لتقييم تلوث الهواء والطقس يتم استخدامهما في الولايات المتحدة الأمريكية وحول العالم بغرض إعداد التشريعات المعنية بجودة الهواء، إذ يساعدان الباحثين على تحليل ظواهر جودة الهواء من خلال محاكاة عمليات الانبعاث والنقل والخلط والتحول الكيميائي للغازات النزرة والهباء الجوي في وقت واحد مع الأرصاد الجوية.

ويُستخدمُ نظام النمذجة (WRF-Chem) في المقام الأول للتحقق من جودة الهواء على النطاق الإقليمي، وتحليل البرامج الميدانية، ورصد التفاعلات بين الغيوم وكيمياء الغلاف الجوي على مستوى السحاب.

وتعتبر الوحدة الجديدة، التي أُطلق عليها اسم ISORROPIA (وهي كلمة يونانية تعني "التوازن")، نموذجًا لتوازن حراري ديناميكي للهباء الجوي، يقوم على حساب تقسيم عدة أنواع من الهباء الجوي شبه المتطاير بين مراحل الغاز والهباء الجوي (سواء الصلبة أو السائلة) مع الأخذ في الاعتبار تشكُّل الأملاح مع مكونات الغبار الرئيسة مثل الكالسيوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم.

وفي المناطق القاحلة وشبه القاحلة، يتألف جزء كبير من جسيمات الغلاف الجوي (أو ما يعرف بالهباء الجوي) من مواد قشرية تكونت من انبعاثات الغبار. ويتكون الهباء الجوي، عدا عن الغبار، أيضًا من الماء والأملاح غير العضوية والمواد العضوية والمعادن النزرة. وتعتبر معرفة التركيب الكيميائي والحالة الفيزيائية للجسيمات الجوية ذات أهمية خاصة في الدراسات التي تقيس تأثير تلوث الهواء على صحة الإنسان.

وفي تعليق له على هذا الإنجاز، قال الدكتور فونتوكيس: "أنا فخور جدًا بإدراج الوحدة النمطية التي ابتكرتها ضمن نظام ’نموذج بحوث وتنبؤات الطقس المقترن بالكيمياء‘. كما أنني سعيدٌ بتفوق ابتكاري هذا على وحدات نمطية منافسة، حيث يجمع بين الدقة والكفاءة الحسابية بشكل فريد، من خلال تطوير نهج ترميز ذكي يعمل على حل المشكلة نفسها عبر أساليب متعددة تختلف في درجة تعقيدها ودقتها، وتقوم الشيفرة بتحديد الوقت المناسب لاستخدام افتراض تبسيطي يستند إلى البيئة الكيميائية للغلاف الجوي في خلية حسابية محددة".

ويستخدم الباحثون في معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة وحدة ISORROPIA لإجراء محاكاة عالية الكفاءة لكل من توزيع جزيئات الغبار في المنطقة، وتغير تركيز الغبار مع مرور الوقت في الأجواء القطرية، إلى جانب التنبؤ يوميًا بمستويات الغبار على الصعيد الإقليمي. وإضافة إلى القياسات الشاملة لجودة الهواء التي يجريها المعهد، والتي تم استخدامها في مواقع مختلفة في الدوحة، تهدف الوحدة إلى تكوين فهم أفضل للظروف الجوية المحلية والإقليمية لتحديد الاستراتيجيات الفعالة للحد من تلوث الهواء وبالتالي دعم تحقيق استدامة ونظافة البيئة في المنطقة.