Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 181-193.

Transportation plays a vital role in urban development and economic growth, facilitating mobility and accessibility for individuals and goods. However, urban transportation also presents significant challenges, including traffic congestion, air pollution, and inefficient land use. The transportation sector is a major contributor to carbon dioxide (CO₂) emissions, exacerbating climate change and deteriorating air quality. These environmental concerns necessitate a re-evaluation of public transportation policies and the optimization of land use distribution to achieve sustainable urban development.
Urban environments typically feature high population density, growing demand for mobility, and continuous flows of goods and individuals. These dynamics intensify environmental degradation, especially through vehicular emissions containing greenhouse gases and particulate matter. Addressing these challenges requires a shift in urban transport planning toward sustainable mobility options, along with the implementation of policies that align urban growth with environmental protection. To support this transition, decision-makers need scientific tools and predictive models capable of evaluating the environmental impact of transportation systems and guiding effective interventions.
This study highlights the importance of pollution prediction models in informing transportation planning and policy. Through mathematical modeling, policymakers can anticipate environmental outcomes, assess the effectiveness of proposed strategies, and make evidence-based decisions that support sustainability objectives. Such models help pinpoint high-risk areas, project future emissions, and implement proactive measures to minimize environmental damage.
A mathematical model based on the system dynamics approach was developed in this study to evaluate transportation policies in the Greater Cairo Region (GCR). This approach is particularly effective, as it encompasses economic, social, and environmental dimensions. The model offers a comprehensive analytical framework that enables decision-makers to simulate various policy scenarios and predict their long-term environmental impacts. It incorporates key variables such as traffic volume, fuel consumption, emission levels, and policy actions, delivering a data-driven tool for assessing sustainable mobility solutions. The model's application reveals that three evaluated transportation policies can have a significant effect on air quality: road pricing, promoting renewable energy and development in public transportation. For example, investment in public transportation can alleviate congestion and lower emissions, while road pricing can discourage excessive private car use, ultimately improving air quality.

أصبح تلوث المدن مصدر قلق عالمي بالغ، لا سيما في المناطق الحضرية المكتظة بالسكان، حيث أدى التوسع الحضري السريع والتصنيع والنقل الآلي إلى تفاقم التحديات البيئية. ووفقًا لمنظمة الصحة العالمية، فإن تلوث الهواء مسؤول عن 7 ملايين حالة وفاة مبكرة سنويًا، حيث يُسهم النقل الحضري بشكل كبير في تدني جودة الهواء. تواجه المدن في جميع أنحاء العالم تركيزات عالية من أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت والجسيمات الدقيقة والتي تنشأ بشكل رئيسي من انبعاثات المركبات والأنشطة الصناعية والتخطيط الحضري غير الفعال. يلعب قطاع النقل دورًا أساسيًا في التنقل الحضري والنمو الاقتصادي؛ ومع ذلك، فإنه لا يزال مساهمًا رئيسيًا في تلوث الهواء وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتغير المناخ. تُشير وكالة الطاقة الدولية إلى أن النقل البري يُمثل حوالي 24% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، حيث تُساهم المناطق الحضرية بحصة كبيرة. في القاهرة الكبرى، تُشكل انبعاثات المركبات ما يقرب من 40% من إجمالي ملوثات الهواء، مما يؤثر بشكل كبير على الصحة العامة والاستدامة البيئية. شهدت المناطق الحضرية، مثل القاهرة الكبرى ونيودلهي وبكين، مستويات تلوث مثيرة للقلق نتيجةً لزيادة ملكية المركبات، وضعف البنية التحتية للنقل العام، وعدم كفاءة تخطيط استخدام الأراضي.
وقد أظهرت الدراسات أن التعرض لمستويات عالية من الجسيمات الدقيقة PM2.5 يمكن أن يسبب أمراضًا تنفسية، وأمراضًا قلبية وعائية، وانخفاضًا في متوسط العمر المتوقع. في القاهرة، تتجاوز تركيزات PM10 الحدود التي حددتها منظمة الصحة العالمية بأكثر من خمسة أضعاف، مما يجعل تلوث الهواء إحدى أكثر القضايا البيئية إلحاحًا (منظمة الصحة العالمية، 2012/2013). ونظرًا للتأثير البيئي الشديد للنقل، ثمة حاجة ملحة لإعادة تقييم سياسات النقل العام وإعادة هيكلة توزيع استخدام الأراضي لتعزيز التنقل الحضري المستدام. يجب على صانعي السياسات تطبيق استراتيجيات مثل توسيع وتحديث أنظمة النقل العام (الحافلات السريعة، وشبكات المترو)، وتشجيع استخدام المركبات منخفضة الانبعاثات والكهربائية، وتطبيق تسعير الطرق ورسوم الازدحام للحد من الاعتماد على السيارات الخاصة. تُمكّن هذه النماذج مخططي المدن من التنبؤ بالانبعاثات المستقبلية بناءً على سيناريوهات سياسات مختلفة، وتقييم فعالية تدخلات النقل في الحد من التلوث، وتحديد المناطق عالية الخطورة لسياسات بيئية مُستهدفة.
تُسلط هذه الدراسة الضوء على الدور المهم للنمذجة الرياضية في دعم سياسات النقل المستدامة بيئيًا. تُقدم النتائج رؤى قيّمة لمخططي المدن وصانعي السياسات في القاهرة الكبرى، حيث تُوفر أساسًا علميًا لخفض الانبعاثات، وتحسين النقل العام، وتحسين جودة الهواء. من خلال تطبيق استراتيجيات قائمة على البيانات، يُمكن للمدن الانتقال نحو أنظمة نقل حضرية أنظف وأكثر كفاءة واستدامة.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.