Modelación de la Contaminación Atmosférica Gil Capote

Modelos ¿Por qué? Evaluaciones antes de: Estudios de sensibilidad Seleccionar localizaciones óptimas de futuros focos emisores Definir la altura de emisión necesaria Otorgar licencias ambientales Evaluaciones de escenarios de desarrollo Estudios de sensibilidad Estrategias de control de emisiones Identificación de responsabilidades en los niveles de contaminación existentes en cada momento Menos costosos que las mediciones

Fenómenos implicados en el transporte de contaminantes atmosféricos Elevación del penacho Momento cinético Temperatura Advección Viento Difusión turbulenta Transformaciones químicas Deposición y asentamiento de la pluma

Tipos de modelos Método de calculo Determinísticos (Modelos de caja, Gaussianos, Diferencias finitas) Probabilísticos Alcance espacial Globales Regionales Locales, de medio y corto alcance. Resolución temporal Climatológicos A medio plazo Episódicos Simulación en tiempo real Enfoque Dispersión Fotoquímicos Receptores

Escala Local Gases con permanencia de varias horas, alcanzan de 50-100 km de distancia. Ej. Partículas, hidrocarburos… Dependencia de la altura emisión Altamente condicionados por las condiciones meteorológicas Escala Regional Gases con permanencia en la atmósfera de varios días , con capacidad para alcanzar unos pocos miles de Km. Ej. SO2 y NOX. Generación de contaminantes secundarios. Ej. O3 troposférico Escala Global Gases de larga permanencia. Ej. CO2, CH4, N2O Contaminación atmosférica a largo plazo.

CAPACIDADES ACTUALES Local ISCST3 AERMOD Regional WRF-CALMET-CALPUFF Fotoquímico OZIPR WRF-CHIMERE Modelos de receptores PCA PMF CMB

Modelos de dispersión Gaussianos (AERMOD, CALPUFF) Sistema AERMOD AERSURFACE: Uso de suelos. AERMAP: Topografía datos meteorológicos AERMET: AERMOD: modelo de dispersión Modelo regulatorio local EPA. Estacionario Meteorología uniforme en todo el dominio Efectos de descenso de la pluma por efecto de obstáculos Perfiles verticales de viento , temperatura y turbulencia

Modelos de dispersión Gaussianos (AERMOD) Limitaciones Situaciones de campos de viento complejos. Ej. Líneas de costa, cambios topográficos bruscos dentro del dominio. Un solo contaminante por caso. Mínimas transformaciones químicas.

Modelos de dispersión Gaussianos (CALPUFF) WRF CALMET CALPUFF Modelo regulatorio EPA de alcance regional (50-200km), resultados aceptables hasta 300km. Modelo tipo Puff: la pluma continua es calculada como un número discreto de paquetes de material contaminante

Modelos de dispersión Gaussianos (CALPUFF) Rejilla meteorológica tridimensional (modelación local en regímenes de vientos complejos) Múltiples contaminantes No estacionario (Emisiones variables en el tiempo). Transformaciones químicas básicas. Se pueden obtener los valores de deposiciones y concentraciones de los sulfatos y los nitratos Permite evaluar regímenes transitorios, condiciones de emergencia Se puede usar para Diagnóstico y Pronóstico

Modelos de dispersión Gaussianos (WRF-CALMET) CALMET Preprocesador meteorológico Datos de superficie Datos de aire superior Modelo meteorológico WRF Generación rejilla meteorológica en altura

Máximas concentraciones horarias NO2 (μg/m3)

Weather Research and Forecasting (WRF) Modelo de calculo de variables meteorológicas Compresible, no hidrostático, altamente configurable y eficiente computacionalmente. Requiere amplias capacidades de cálculo. Dominios tridimensionales anidados de dos vías. Aplicable a dominios tanto regionales como globales. Posibilidad de mejora en los cálculos mediante la utilización de datos de estaciones meteorológicas locales.

Modelos fotoquímicos (CHIMERE) WRF CHIMERE Emplea modelos de transformaciones químicas mucho más complejos Varias fases Mayor número de especies químicas, incluyendo compuestos orgánicos Influencia de la radiación solar Consideran entre las transformaciones químicas la formación de O3 Meteorología considerada de forma más precisa en el modelo Requieren procesar las condiciones iniciales y de frontera. Enfoque integrado. Mayores requerimientos de datos que los modelos anteriores. Requiere valores de fondo y emisiones de todas las fuentes en el dominio.

Modelos fotoquímicos Casos de estudio. (WRF) CUBA-OCC-HAB CUBA-CENTRO-CFGO

Modelos fotoquímicos Casos de estudio. (CHIMERE)

Modelos de Receptores Completamiento del ciclo ????