ANEXO Meteorología P4979B Gestión Integral de Residuos …

ANEXO

Meteorología

P4979B Gestión Integral de Residuos

una Empresa del Grupo Stericycle El Molle

P4979B – Estudio de Impacto Odorante Mayo 2016 Gestión Integral de Residuos – Stericycle – Relleno Sanitario El Molle Página 2 de 39

GLOSARIO www.ecometrika.com

GLOSARIO

Análisis de incertidumbre: Cuantificación de las diferencias (errores del modelo) entre lo estimado y las observaciones. Tiene por objetivo evaluar la capacidad de un modelo de representar una cierta situación

atmosférica.

Altura de mezcla: Es la altura máxima a la cual una porción de aire puede ascender.

Boyancia: Es la capacidad de un cuerpo para sostenerse dentro de un fluido. El principio de Boyancia indica que

el fluido aplicará una fuerza ascendente en el cuerpo inmerso la que será igual al peso del fluido desplazado por

el cuerpo, permaneciendo suspendido dentro del fluido.

Calmet: Modelo meteorológico que simula campos de viento, temperaturas y otras variables meteorológicas (datos observados o de pronóstico), conteniendo análisis y tratamientos parametrizados para efectos de terreno

(tierra y agua) en un dominio de modelación tridimensional.

Calpuff: Modelo de dispersión no estacionario (tipo “puff”) Lagrangiano Gaussiano, capaz de representar el

transporte y dispersión de contaminantes sobre una base de campos de viento construido con Calmet. El modelo evalúa la contribución de un “puff” en la concentración atmosférica de una especie de interés sobre un receptor,

en un instante determinado.

Calpost: Módulo de visualización que permite el procesamiento de los datos de salida de Calpuff, según los

percentiles definidos en el modelo de entrada.

Capa de mezcla: Volumen de aire por debajo de la altura de mezcla donde se produce la dispersión de los contaminantes.

Ciclo de operación: Período de tiempo que indica el funcionamiento efectivo de una unidad de proceso o planta.

Dirección de viento: Punto cardinal desde dónde procede el viento.

Dispersión: Conjunto de procesos complejos de transporte, mezcla y transformaciones químicas que dan lugar a una distribución variable (espacial y temporal) de la concentración de una especie.

Elevaciones de terreno: Representación espacial de unidades geomorfológicas de un dominio determinado (curvas de nivel).

Escenario de modelación: Conjunto de variables que conforman los datos de entrada (input) para un modelo

y que en su combinación representan una condición específica de operación o emisión.

Estación superficial: Conjunto de instrumentos destinados a medir y registrar regularmente diversas variables

meteorológicas. Estos datos se utilizan tanto para la elaboración de predicciones meteorológicas a partir de modelos numéricos como para estudios climáticos.

Estancamiento: El estado que alcanzará un fluido si sufre una desaceleración hasta una velocidad cero, existe

una mínima dispersión.

Meteorología pronóstico: Datos meteorológicos obtenidos a partir de un modelo de predicción que integran

información meteorológica tridimensional abarcando varias capas verticales a una resolución determinada sobre un dominio específico.

Meteorología superficial: Registros de parámetros meteorológicos medidos por una estación superficial.

http://es.wikipedia.org/wiki/Clima


GLOSARIO www.ecometrika.com

Parámetros meteorológicos: Variables atmosféricas medibles, ejemplo velocidad, dirección de viento, temperatura, humedad, entre otras.

Predominio de vientos: Condición determinada por vientos que proceden con mayor frecuencia desde una dirección más que desde otra.

Radio de influencia: Área para la cual una o un conjunto de variables son representativas.

Rosas de viento: Diagrama con líneas radiales la cuales muestran la frecuencia e intensidad de vientos desde

cada dirección para un lugar determinado.

Sentido: Vector que indica hacia dónde va el viento.

Series de tiempo: Distribución de datos continuos de un parámetro determinado en función de un tiempo definido.

Terrenos complejos: Terrenos con un alto grado de heterogeneidad.

Vientos calmos: Vientos caracterizados por tener una velocidad menores a 1 nudo o menos de 0,5 [m/s].


ÍNDICE www.ecometrika.com

ÍNDICE

GLOSARIO .................................................................................................................................................... 2 1 ANÁLISIS METEOROLÓGICO ................................................................................................................... 6

1.1 Rosas y campos de viento ............................................................................................................... 7 1.2 Altura de mezcla........................................................................................................................... 13

2 ANÁLISIS DE INCERTIDUMBRE ............................................................................................................. 16 2.1 Diagnóstico de datos meteorológicos ............................................................................................. 17

Datos meteorológicos ................................................................................................................ 17 Series de tiempo ....................................................................................................................... 20 Ciclos diarios ............................................................................................................................ 22 Ciclos estacionales .................................................................................................................... 30

2.2 Comparación entre pronóstico y observaciones .............................................................................. 32 Análisis cualitativo de serie de pronóstico y observada ................................................................ 32 Análisis cuantitativo de serie de pronóstico y observada .............................................................. 37

3 ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................................................................... 38 4 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................................... 39

ÍNDICE FIGURAS

Figura 1 – Comportamiento de campos de viento .......................................................................................... 12 Figura 2 – Localización de estación meteorológica ......................................................................................... 18

ÍNDICE GRÁFICOS

Gráfico 1 – Altura de mezcla y temperatura – Serie de tiempo ....................................................................... 14 Gráfico 2 – Altura de mezcla – Ciclo estacional .............................................................................................. 15 Gráfico 3 – Serie pronóstico, velocidad del viento [m/s] ................................................................................. 20 Gráfico 4 – Serie observada, velocidad del viento [m/s] ................................................................................. 20 Gráfico 5 – Serie pronóstico, temperatura [°C] .............................................................................................. 21 Gráfico 6 – Serie observada, temperatura [°C] .............................................................................................. 21 Gráfico 7 – Ciclos diarios promedios serie pronóstico ..................................................................................... 22 Gráfico 8 – Ciclos diarios promedios serie observada ..................................................................................... 23 Gráfico 9 – Ciclos diarios de dirección del viento serie pronóstico ................................................................... 24 Gráfico 10 – Ciclos diarios de dirección del viento serie observada ................................................................. 25 Gráfico 11 – Ciclos diarios de la temperatura - serie pronóstico ...................................................................... 26 Gráfico 12 – Ciclos diarios de la temperatura - serie observada ...................................................................... 27 Gráfico 13 – Ciclo estacional serie pronóstico ................................................................................................ 30 Gráfico 14 – Ciclo estacional serie observada ................................................................................................ 31 Gráfico 15 – Ciclos diarios promedios de velocidad del viento, serie pronóstico y observada ............................ 32 Gráfico 16 – Distribución anual de frecuencia de velocidad del viento serie pronóstico y observada .................. 33 Gráfico 17 – Ciclos diarios promedios de temperatura, serie pronóstico y observada ....................................... 33 Gráfico 18 – Ciclos diarios de variación del viento, serie pronóstico ................................................................ 34 Gráfico 19 – Ciclos diarios de variación del viento, serie observada ................................................................ 34 Gráfico 20 – Rosas de viento anual por periodo horario, serie pronóstico y observada ..................................... 35


ÍNDICE www.ecometrika.com

ÍNDICE TABLAS

Tabla 1 – Coordenadas centrales de la instalación Planta Molle ........................................................................ 6 Tabla 2 – Descripción de ciclos de análisis meteorológicos ............................................................................... 6 Tabla 3 – Rosas y campos de viento pronóstico anual ..................................................................................... 7 Tabla 4 – Rosas y campos de viento pronóstico estacional - Verano ................................................................. 8 Tabla 5 – Rosas y campos de viento pronóstico estacional - Otoño .................................................................. 9 Tabla 6 – Rosas y campos de viento pronóstico estacional - Invierno ............................................................. 10 Tabla 7 – Rosas y campos de viento pronóstico estacional - Primavera ........................................................... 11 Tabla 8 – Distribución general de altura de mezcla (ortofotografías) ............................................................... 13 Tabla 9 – Registro de ortofotografías - Isolíneas de altura de mezcla ............................................................. 13 Tabla 10 – Altura de mezcla – promedios por periodo estacional y horario [m] ............................................... 14 Tabla 11 – Coordenada de localización serie de pronóstico WRF .................................................................... 17 Tabla 12 – Porcentaje de datos meteorológicos de pronóstico válidos ............................................................ 17 Tabla 13 – Coordenada de localización estación meteorológica ...................................................................... 18 Tabla 14 – Porcentaje de datos meteorológicos observados válidos ................................................................ 19 Tabla 15 – Porcentaje datos válidos en parámetros evaluados ....................................................................... 19 Tabla 16 – Ciclos diarios promedios serie pronóstico ..................................................................................... 22 Tabla 17 – Ciclos diarios promedios serie observada...................................................................................... 23 Tabla 18 – Ciclos diarios de dirección del viento serie pronóstico .................................................................... 24 Tabla 19 – Ciclos diarios de dirección del viento serie observada .................................................................... 25 Tabla 20 – Ciclos diarios de la temperatura - serie pronóstico ........................................................................ 26 Tabla 21 – Ciclos diarios de la temperatura - serie observada ........................................................................ 27 Tabla 22 – Frecuencia mensual de vientos calmos - serie pronóstico .............................................................. 28 Tabla 23 – Frecuencia horaria de vientos calmos - serie pronóstico ................................................................ 28 Tabla 24 – Frecuencia mensual de vientos calmos - serie observada .............................................................. 29 Tabla 25 – Frecuencia horaria de vientos calmos - serie observada ................................................................ 29 Tabla 26 – Error medio, cuadrático, Coeficiente de correlación y sesgo, velocidad del viento y temperatura ..... 37


ANÁLISIS METEOROLÓGICO www.ecometrika.com

1 ANÁLISIS METEOROLÓGICO

Para evaluar el comportamiento de los parámetros meteorológicos y su interacción a nivel local, se obtuvieron

series de datos horarios para el periodo de un año (2014), a partir de la grilla meteorológica de pronóstico WRF-MMIF, en base a las coordenadas centrales de la instalación donde se encuentran localizadas las fuentes de

emisión. Tabla 1 – Coordenadas centrales de la instalación planta El Molle

Coordenadas UTM [m]

Este Sur Huso Datum

253.714 6.335.531 19 Sur WGS 84

Los parámetros meteorológicos considerados fueron:

Velocidad del viento [m/s].

Dirección del viento [grados].

Altura de capa de mezcla [m].

Temperatura [°C].

El análisis se realizó como sigue:

Rosas de viento y gráficos de distribución de velocidad del viento.

Campos de viento.

Altura de capa de mezcla.

Los resultados se analizaron de acuerdo al comportamiento anual, estacional y horario (ver sección 1.1). La descripción de cada ciclo se indica en la siguiente tabla.

Tabla 2 – Descripción de ciclos de análisis meteorológicos

Ciclo Descripción Huso Anual 12 meses Enero a diciembre

Estacional

Verano 22 de diciembre a 21 de marzo

Otoño 22 de marzo a 21 de junio

Invierno 22 de junio a 23 de septiembre

Primavera 24 de septiembre a 21 de diciembre

Horario

Nocturno 00:00 a 06:59

AM 07:00 a 14:59

PM 15:00 a 23:59

La evaluación de campos de viento incluyó antecedentes bibliográficos topoclimáticos que describen la dinámica

y cinética de las masas de aire que interactúan en la zona de estudio. Esta información permite evaluar la coherencia de las series de datos obtenidas e interpretar los variables de influencia en las condiciones de

dispersión.



1.1 Rosas y campos de viento

Los campos de viento están determinados por la velocidad del viento y las componentes vectoriales de

dirección, producto del comportamiento dinámico de las masas de aire. La interacción de estas componentes, caracteriza el comportamiento del viento y cómo intervienen en la dispersión de contaminantes en el área de

interés. Tabla 3 – Rosas y campos de viento pronóstico anual

Rosa de vientos Distribución de velocidad del viento Características

Anual N

oct

urn

o

En horas de la noche, los campos de viento provinieron mayormente desde el ESE, NE y SE con frecuencias aprox. de 20%, 16% y 14%, respectivamente. Las magnitudes de las masas de aire se concentraron principalmente entre 1 y 4 [m/s]. El promedio de velocidades de los vientos fue de 2,94 [m/s], caracterizados como brisas muy débiles1. Los vientos en calma presentaron una frecuencia de 3,01%.

Anual AM

Durante el horario AM, con mayor predominancia se exhibieron vientos provenientes desde el SSO, SO y S con 18%, 13% y 12%, respectivamente. El intervalo de magnitudes con mayor frecuencia fue entre 3 y 6 [m/s]. La velocidad promedio del viento fue de 4,06 [m/s], denominado brisa débil2. Los vientos calmos no superaron el 1% de frecuencia.

Anual PM

En horas de la tarde, las masas de aire se desplazaron con mayor predominancia desde el SE (16%), SSE (13%), S (11%) y ESE (10%), con magnitudes agrupadas en el intervalo de 2 a 4 [m/s]. En promedio, las velocidades alcanzaron los 3,37 [m/s], vientos descritos como brisas débiles3. Se exhibieron vientos calmos con una frecuencia de 2,44%.

Fuente: Ecometrika, 2016.

El análisis meteorológico anual WRF/MMIF’14 resume lo siguiente:

En general, las masas de aire se manifestaron variables en su dirección, desplazándose en horas de la noche y

PM, principalmente desde direcciones SE y en menor frecuencia con componente NE. Durante el día los vientos predominaron desde SSO. En relación a las velocidades del viento, éstas exhibieron mayores magnitudes en

horario diurno (AM), disminuyendo al pasar de las horas, alcanzando en promedio velocidades cercanas a los 3 [m/s].

Los vientos en calma (<0,5 [m/s])4, se mostraron con mayor frecuencia en periodos de transición (PM-Nocturno) y nocturnos, disminuyendo en horas del día a frecuencias inferiores al 1%.

1 Organización Meteorológica Mundial (2010). Manual de claves, Claves internacional, Volumen I.1 Parte A – Claves alfanuméricas – Escala

Beaufort de Viento. OMM-N°306. OMM. Suiza. 2 Ibíd. 3 Ibíd. 4 Barclay, J. Scire, J. (2011) Generic Guidance and Optimum Model Settings for the CALPUFF Modeling System for Inclusion into the Approved Methods for the Modeling and Assessments of Air Pollutants in NSW, Australia. TRC Environmental Corporation.

3,0

1 6,5

8

20,8

2 26,2

6

19,0

6

13,7

8

6,3

4

2,2

7

0,7

8

1,1

0

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]

0,8

9 3,8

4

12,2

3

13,9

7 16,8

5

19,1

8

17,3

3

10,1

7

3,7

3

1,8

2

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]

2,4

4

4,4

7

14,7

6

21,9

5

22,7

1

16,9

0

10,3

8

4,1

1

1,5

8

0,7

0

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]



Tabla 4 – Rosas y campos de viento pronóstico estacional - Verano Rosa de viento Campos de viento Distribución de velocidad del viento Características

Vera

no N

oct

urn

o

Las masas de aire predominaron desde direcciones ESE y SE con frecuencias aproximadas de 22% y 15%, respectivamente. Adicionalmente, vientos provenientes desde el NE alcanzaron una frecuencia de 14% aprox. Vientos calmos alcanzaron una frecuencia de 3,65%. La velocidad media del viento fue de 2,53 [m/s], caracterizada como brisa del tipo muy débil.

Vera

no A

M

Los campos de viento provinieron con mayor frecuencia desde dirección SSO y SO con frecuencias de 26% 18%, respectivamente. Los vientos calmos exhibieron una frecuencia de 0,56%. La velocidad media del viento fue de 4,62 [m/s], viento denominado brisa de tipo débil.

Vera

no P

M

El viento predominó mayormente desde dirección SE con una frecuencia de 17%. Vientos provenientes desde el SSO, S y SSE alcanzaron frecuencias de 15%, 15% y 12% aprox. La frecuencia de vientos en calma fue de 2,10%. El promedio de velocidad del viento correspondió a 3,61 [m/s], descrito como brisa débil.


3,6

5 6,9

8

23,6

5

32,2

2

18,5

7

11,2

7

3,4

9

0,1

6

0,0

0

0,0

0

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]

0,5

6

1,9

4

7,9

2 10,8

3

12,7

8

20,1

4

21,9

4

15,4

2

5,8

3

2,6

4

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]

2,1

0

3,4

6

12,5

9

19,6

3

22,8

4

18,5

2

10,8

6

6,9

1

2,2

2

0,8

6

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]



Tabla 5 – Rosas y campos de viento pronóstico estacional - Otoño Rosa de viento Campos de viento Distribución de velocidad del viento Características

Oto

ño N

oct

urn

o

Los campos de viento manifestaron predominancia en direcciones con componentes ESE (20%) y NE (16%). En menor frecuencia los vientos se desplazaron desde el E y SE, ambos con frecuencias próximas al 14%. Los vientos calmos reportaron una frecuencia de 2,95%. El promedio de velocidad del viento fue de 3,20 [m/s], caracterizado como brisa muy débil.

Oto

ño A

M

Las masas de aire se mostraron variables en cuanto a su dirección, predominando aquellos vientos provenientes desde el S y SO, con frecuencias aproximadas al 15% y 12%, respectivamente. La frecuencia de vientos calmos correspondió a 1,49%. La velocidad media del viento alcanzó los 3,75 [m/s], viento descrito como brisa débil.

Oto

ño P

M

Los vientos se desplazaron con mayor predominancia desde el SE (16%), SSE (15%) y ESE (10%). La frecuencia de vientos calmos fue de 2,17%. El promedio de velocidad del viento fue de 3,35 [m/s], descrito como brisa débil.


2,9

5

7,7

6

14,7

5

24,2

2

19,7

2

14,7

5

9,1

6

4,0

4

1,4

0

1,2

4

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]

1,4

9 5,4

3

14,4

0

13,4

5

20,7

9

19,9

7

12,9

1

7,7

4

1,7

7

2,0

4

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]

2,1

7

3,7

4

14,2

5

23,9

1

23,1

9

17,7

5

9,6

6

3,1

4

1,4

5

0,7

2

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]



Tabla 6 – Rosas y campos de viento pronóstico estacional - Invierno Rosa de viento Campos de viento Distribución de velocidad del viento Características

Invie

rno N

oct

urn

o

Los campos de viento predominaron desde dirección NE con un 22% y el ESE con el 21%. Vientos calmos exhibieron una frecuencia 2,13%. La velocidad media del viento fue de 3,36 [m/s] representado por vientos de brisa débil.

Invie

rno A

M

Se exhibieron vientos con variabilidad direccional, predominando aquellos desde las componentes S (13%) y O (11%). Los vientos calmos reportaron una frecuencia igual a 1,33%. El promedio de la velocidad del viento fue de 3,35 [m/s], descrito como brisa débil.

Invie

rno P

M

Los vientos se desplazaron con mayor predominancia desde direcciones SE (13%), ESE (12%) y SSE (12%). Los vientos en calma alcanzaron una frecuencia de 3,31%. En promedio las velocidades de los vientos reportaron 3,21 [m/s], caracterizados como brisas muy débiles.


2,1

3 5,4

7

18,3

9

20,0

6

21,1

2

17,1

7

7,9

0

3,1

9

1,5

2

3,0

4

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]

1,3

3 5,3

2

19,1

5

21,8

1

17,2

9

13,5

6

14,4

9

5,3

2

1,3

3

0,4

0

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]

3,3

1

5,0

8

17,2

6 21,7

5

21,8

7

15,1

3

10,9

9

2,6

0

1,5

4

0,4

7

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]



Tabla 7 – Rosas y campos de viento pronóstico estacional - Primavera Rosa de viento Campos de viento Distribución de velocidad del viento Características

Prim

avera

Noct

urn

o

Los vientos predominaron desde direcciones SE (18%) y ESE (17%). En menor frecuencia se exhibieron vientos provenientes desde el NE 14%. La frecuencia de los vientos en calma fue de 3,37%. El promedio de velocidad del viento fue de 2,63 [m/s], caracterizado como viento de brisa muy débil.

Prim

avera

AM

Se reportaron masas de aire provenientes, mayormente, desde el SSO y SO, con frecuencias de 25% y 19%, respectivamente. La presencia de vientos calmos no superó el 0,2%. En promedio las velocidades de los vientos alcanzaron los 4,55 [m/s], caracterizados como vientos de brisa débil.

Prim

avera

PM

Los vientos se desplazaron con mayor predominancia desde direcciones SE (18%), SSE (15%) y S (14%). Los vientos calmos exhibieron una frecuencia igual a 2,12%. La velocidad de las masas de aire, en promedio, fue de 3,30 [m/s], vientos descritos como brisas muy débiles.


3,3

7 6,1

0

26,8

1

28,8

9

16,6

9

11,7

2

4,6

5

1,6

1

0,1

6

0,0

0

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]

0,1

4 2,5

3 7,0

2 9,4

1

16,4

3

23,3

1

20,2

2

12,5

0

6,1

8

2,2

5

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]

2,1

2 5,6

2

14,8

6

22,4

7

22,9

7

16,2

3

9,9

9

3,8

7

1,1

2

0,7

5

0

5

10

15

20

25

30

35

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]



Figura 1 – Comportamiento de campos de viento


A nivel regional, el área de estudio se inserta en las planicies marinas de la subcuenca costera formada por la intersección de las cuencas hidrográficas del rio Aconcagua y Maipo. Esta unidad se caracteriza por la

presencia de niveles de distintas alturas con separaciones medianamente abruptas. Estas formaciones actuan como barreras a la influencia directa de las masas de aire primarias, suavizando efecto su en zonas

continentales interiores5y6. Así mismo, a nivel local, la dirección de los vientos superficiales es condicionada

en función de la topografía compleja de la zona.

El comportamiento de los vientos en la región es de carácter estacional, provieniendo mayoritariamente desde dirección sur y del suroeste, en los meses de verano y primavera. En invierno, producto del desplazamiento

del anticilón del Pacífico, estos vientos se reducen, incrementando la frecuencia de vientos provenientes

desde el norte. La influencia oceánica se manifiesta también en las temperaturas de la zona, a través de la acción de la corriente de Humboldt, que determina una anomalía de enfriamiento que hace que la zona tenga

una temperatura de 7,1 [°C] menos de lo que correspondería según su latitud. Sin embargo, la influencia oceánica también determina una menor variabilidad en las temperaturas de la zona: la temperatura media

estival es de 17,5 [°C], mientras que la media invernal es de 11,6 [°C], más alta que la del interior7.

A nivel local, se observa predominio de vientos desde orientación SSO y SO, especialmente en horario diurno,

cuando la brisa se desarrolla con mayor intensidad. A medida que se debilita el efecto radiativo del ciclo solar, surgen vientos mayormente desde dirección ENE-E, caracterizados por una baja variabilidad direccional8.

5 Ilustre Municipalidad de Valparaíso. Plan de Desarrollo Comunal: Diagnóstico Comunal. Gobierno Regional. Chile. 6 Oficina Nacional de Emergencia del Ministerio del Interior. (2008). Informe estadístico – Sistemas Frontales: Región de Valparaíso. División

de Protección Civil. Chile. 7 González, M. (2009). Análisis de los Desastres Socio-Naturales en la Ciudad de Valparaíso. Universidad de Chile. Chile. 8 Gestión Integral de Residuos S.A. (2005). Estudio de Impacto Ambiental: Relleno Sanitario El Molle – Línea Base de Calidad del Aire. IGS

Chile. Chile.

https://es.wikipedia.org/wiki/Oficina_Nacional_de_Emergencia_del_Ministerio_del_Interior



1.2 Altura de mezcla

La altura de mezcla depende fuertemente del calentamiento superficial, ya que éste determina el ascenso de

las masas de aire (boyancia) y en consecuencia, la inestabilidad atmosférica que determina la altura a la cual las emisiones se dispersan. Por esta razón, la variación de la altura de mezcla es de ciclo diario y estacional.

A continuación se presentan isolíneas de alturas de mezclas para cuatro períodos estacionales y en los tres ciclos horarios dentro del dominio de modelación.

Tabla 8 – Distribución general de altura de mezcla (ortofotografías)


Los periodos de obtención de las isolíneas de altura de mezcla, desde el modelo de dispersión, se detallan a continuación en la siguiente tabla:

Tabla 9 – Registro de ortofotografías - Isolíneas de altura de mezcla

Ciclo Descripción Huso

Estacional

Verano 19 de enero

Otoño 20 de mayo

Invierno 20 de agosto

Primavera 27 de noviembre

Horario

Nocturno 00:00 a 06:59

AM 07:00 a 14:59

PM 15:00 a 23:59



Gráfico 1 – Altura de mezcla y temperatura – Serie de tiempo


Tabla 10 – Altura de mezcla – promedios por periodo estacional y horario [m]


Del análisis general, se observa que en promedio, las alturas de la capa de mezcla fueron mayores en periodos de verano y primavera, con valores que alcanzaron los 289 [m] y 295 [m], respectivamente. En periodos de

otoño e invierno las alturas de mezcla disminuyeron entre un 19% y 22% aproximadamente, respecto al promedio del periodo estacional de mayor altura. Esto se puede visualizar en la tabla 8, en donde los colores

más fríos representan condiciones de menor altura.

Del análisis del período horario, se desprende que en horas de la mañana (AM) las alturas de la capa de

mezcla fueron mayores, alcanzando en promedio, 573 [m] en meses de primavera. Al pasar de las horas las alturas disminuyeron, exhibiendo en horario PM alturas que en promedio no superaron los 227 [m] (verano).

En horarios nocturnos, se presentaron los valores promedios más bajos con 69 [m] en noches de verano.

Al evaluar el comportamiento de las temperaturas durante el año, la tendencia fue similar al de las alturas

de mezcla. Los valores más altos de temperatura se exhibieron en periodos de primavera y verano.

En relación a un análisis de ambas variables, mediante el coeficiente de correlación de Pearson, se determinó una asociación positiva de 0,35 (correlación débil-media)9y10, lo que indica un comportamiento coherente en

el incremento de la altura de mezcla en función del aumento de los valores del perfil térmico en la serie de tiempo.

9 Correlación positiva débil=+0,10, Correlación positiva media=+0,50, Correlación positiva considerable=+0,75. 10 Castejón Sandoval, O. (2011). Diseño y análisis de experimentos con Statistix. Universidad Rafael Urdaneta, Fondo editorial biblioteca.

Venezuela.

0

5

10

15

20

25

30

35

0

250

500

750

1.000

1.250

1.500

1.750

2.000

VERANO OTOÑO INVIERNO PRIMAVERA

[m] [°C]

Altura Capa de Mezcla [m] Temperatura [˚C]

Nocturno AM PM

Verano 288,8 69,2 550,3 227,2

Otoño 238,4 89,5 444,2 171,2

Invierno 230,6 98,7 421,8 163,3

Primavera 295,3 89,4 573,4 208,2

Periodo horarioEstación del año

Promedio

estacional



Gráfico 2 – Altura de mezcla – Ciclo estacional


El gráfico indica el ciclo diario de las alturas de mezcla para los meses del año, en donde se confirma que las horas del día concentran las mayores alturas, principalmente entre las 8:00 y 15:00 horas; y en meses de

verano y primavera, específicamente de septiembre a marzo.


ANÁLISIS DE INCERTIDUMBRE www.ecometrika.com

2 ANÁLISIS DE INCERTIDUMBRE

Los modelos meteorológicos o de calidad del aire utilizados para representar una aproximación a la realidad,

incorporan dentro de sus resultados, incertidumbres. Estas incertidumbres se expresan a través de las diferencias entre lo estimado y las observaciones (o errores del modelo)11.

El objetivo de realizar un análisis de incertidumbre es evaluar la capacidad de un modelo de representar una cierta

situación atmosférica12.

Considerando que la meteorología es el componente principal que determina la variabilidad espacial y temporal

de las concentraciones de contaminantes dentro de un dominio específico, es necesario realizar un análisis de incertidumbre a las variables meteorológicas más relevantes en términos de dispersión como son la velocidad del

viento, la dirección del viento, la temperatura y la humedad relativa13. Aunque se debe tener en cuenta que no siempre es posible contar con registros de las variables más relevantes.

El análisis debiera incorporar incertidumbre de las variables meteorológicas de superficie y de altura, sin embargo,

en Chile, los datos meteorológicos de altura provienen principalmente de los radiosondeos que realiza la Dirección Meteorológica de Chile (DCM) en Antofagasta, Santo Domingo, Puerto Montt y Punta Arenas, lugares que se

encuentran fuera del área de modelación en donde se emplaza la zona de estudio y, por lo tanto, no son representativos de la zona evaluada. Cabe destacar, que en tales casos, la información de altura medida

representa la estructura vertical de la costa y esta difiere de la continental14. Debido a lo anterior, el análisis de incertidumbre solo aborda las diferencias entre los parámetros meteorológicos superficiales (observado) y lo

modelado (estimado).

El análisis consiste en realizar:

a) Diagnóstico de datos meteorológicos: Este diagnóstico tiene por objeto determinar la variabilidad

temporal de cada uno de los parámetros meteorológicos. Debe incluir series de tiempo y ciclos diarios.

b) Comparación entre pronóstico y observaciones: La finalidad de esta comparación es determinar

Error e Incertidumbre en forma cualitativa y cuantitativa.

Análisis cualitativo: Comparaciones gráficas para datos meteorológicos observados y simulados,

principalmente, a través de los ciclos diarios. Análisis cuantitativo: Cálculo de las métricas de estadísticas del sesgo (BIAS), Error medio cuadrático

(RSME) y Coeficiente de correlación entre las variables meteorológicas pronosticadas y observadas.

11 Servicio de Evaluación Ambiental (2012). Guía para el uso de modelos de calidad del aire en el SEIA. Servicio de Evaluación Ambiental.

Santiago, Chile. 12 Ibíd. 13 Ibíd. 14 Ibíd.



2.1 Diagnóstico de datos meteorológicos

Datos meteorológicos

Los datos meteorológicos corresponden a datos de pronóstico y observados. Los datos de pronóstico

son aquellos generados por el modelo numérico de pronóstico WRF15 y los datos observados son los registrados por la estación meteorológica superficial.

De pronóstico, WRF

La serie de pronóstico representa los datos de la meteorología de pronóstico WRF/MMIF del año 2014. La coordenada utilizada corresponde a la misma coordenada de localización de la estación

meteorológica superficial, con el fin de comparar los datos del mismo lugar16. Tabla 11 – Coordenada de localización serie de pronóstico WRF

Coordenadas UTM [m]

Este Sur Huso Datum

264.737 6.354.228 19 Sur WGS 84

Los parámetros meteorológicos considerados para el análisis corresponden a:



Temperatura [°C].

En función del total de horas teóricas (8.760 horas) se determinó el porcentaje de datos existentes

para los datos de pronóstico WRF, los que son considerados válidos. Tabla 12 – Porcentaje de datos meteorológicos de pronóstico válidos

Porcentaje de datos válidos [%]

Mes Velocidad del

viento Dirección del

viento Temperatura

Enero 100% 100% 100%

Febrero 100% 100% 100%

Marzo 100% 100% 100%

Abril 100% 100% 100%

Mayo 100% 100% 100%

Junio 100% 100% 100%

Julio 100% 100% 100%

Agosto 100% 100% 100%

Septiembre 100% 100% 100%

Octubre 100% 100% 100%

Noviembre 100% 100% 100%

Diciembre 100% 100% 100%

15 Weather Research and Forecasting Model. 16 Servicio de Evaluación Ambiental (2012). Guía para el uso de modelos de calidad del aire en el SEIA. Servicio de Evaluación Ambiental.

Santiago, Chile.



Observados, estación meteorológica superficial

La serie observada se obtuvo desde la red SINCA, correspondiendo a datos meteorológicos registrados

por la estación meteorológica Concón17, año 2014, la cual se localiza en las siguientes coordenadas: Tabla 13 – Coordenada de localización estación meteorológica

Coordenadas UTM [m]

Este Sur Huso Datum

264.737 6.354.228 19 Sur WGS 84

Figura 2 – Localización de estación meteorológica


El análisis estadístico de incertidumbre entre las series de datos de pronóstico y observados, requirió

de un contraste de información de los mismos parámetros meteorológicos para ambas series y obtenidas del mismo período. Los parámetros disponibles y considerados por la estación meteorológica

Concón, corresponden a:



Temperatura [°C].

17 Ministerio del Medio Ambiente. (2016). SINCA. Adquirido el 20 de Mayo de 2016, desde http://sinca.mma.gob.cl/. Sistema de Información

Nacional de Calidad del Aire. Chile.

http://sinca.mma.gob.cl/



Los datos de la serie fueron validados siguiendo los lineamientos definidos en la guía “Meteorological Monitoring Guindace for Regulatory Modeling Applications”18, donde se definen distintos niveles de

validación. Para los parámetros meteorológicos considerados se realizó la validación Nivel 3 que implica

un análisis más detallado, debido a que los errores de las mediciones podrían causar inconsistencias en el análisis y modelación de los resultados19. Los porcentajes de datos meteorológicos observados

válidos, calculados en función al total de horas teóricas (8.760 horas en un año), se indican en la tabla a continuación.

Tabla 14 – Porcentaje de datos meteorológicos observados válidos

Porcentaje de datos válidos [%]

Mes Velocidad del

viento Dirección del

viento Temperatura

Enero 95,7% 97,8% 93,8%

Febrero 94,0% 99,6% 96,3%

Marzo 91,9% 97,4% 95,0%

Abril 93,2% 98,3% 94,9%

Mayo 94,0% 100,0% 99,3%

Junio 91,5% 97,5% 96,8%

Julio 96,6% 99,9% 98,7%

Agosto 98,3% 99,9% 98,9%

Septiembre 92,5% 96,4% 96,5%

Octubre 96,2% 99,7% 97,8%

Noviembre 96,5% 99,9% 98,9%

Diciembre 94,4% 99,7% 96,1%

Luego de la validación de la serie de datos, se debe tener en consideración que la “Guía para el Uso de Modelos de Calidad del Aire en el SEIA” señala lo siguiente: “Se recomienda que el porcentaje de datos válidos de las series de tiempo sea siempre superior al 75%...”20. De acuerdo a lo anterior, la serie de datos de la estación meteorológica cumplió con la recomendación, pues los porcentajes de

datos válidos para cada parámetro resultó ser:

Tabla 15 – Porcentaje datos válidos en parámetros evaluados

Parámetro meteorológico evaluado

% datos válidos Cumple con

recomendación SEA (>75%)

Velocidad del viento 94,59

Dirección del viento 98,85

Temperatura 96,93

18 Environmental Protection Agency (2000). Meteorological Monitoring Guidance for Regulatory Modeling Applications. Office of Air and

Radiation. Office of Air Quality Planning and Standards Research Triangle Park, NC 27711. 19 Ibíd. 20 Servicio de Evaluación Ambiental (2012). Guía para el uso de modelos de calidad del aire en el SEIA. Servicio de Evaluación Ambiental.

Santiago, Chile.



Series de tiempo

Con la finalidad de analizar la calidad de la información, se graficaron las series de tiempo completas

de los datos de pronóstico y observados21 para las variables meteorológicas de velocidad del viento [m/s] y temperatura [°C].

Velocidad del viento, [m/s]

Gráfico 3 – Serie pronóstico, velocidad del viento [m/s]

Gráfico 4 – Serie observada, velocidad del viento [m/s]


Santiago, Chile.

0

5

10

15

ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic

[m/s]

0

5

10

15


[m/s]



Temperatura, [°C] Gráfico 5 – Serie pronóstico, temperatura [°C]

Gráfico 6 – Serie observada, temperatura [°C]

De los gráficos de las series de tiempo pronóstico y observada para los parámetros de velocidad del

viento y temperatura, en general, no se visualizan periodos de datos faltantes o valores fuera de rango.

De lo anterior se desprende que los datos de los parámetros de velocidad del viento y temperatura, representarían la situación del año analizado.

0

5

10

15

20

25

30

35


[˚C]

0

5

10

15

20

25

30

35


[˚C]



Ciclos diarios

Para visualizar fluctuaciones típicas de las variables meteorológicas, se obtuvieron los ciclos horarios

promedios de cada parámetro, junto con su variabilidad en términos de los percentiles 5 y 9522.

Velocidad del viento, [m/s] Se graficaron los ciclos diarios promedios de la velocidad del viento [m/s] para cada serie, junto a los

percentiles 5 y 95, para cada horario analizado. Tabla 16 – Ciclos diarios promedios serie pronóstico

Hora Promedio velocidad del viento [m/s] Percentil 5 Percentil 95

00:00 2,28 0,34 6,22 01:00 2,20 0,36 5,63 02:00 2,24 0,32 5,01 03:00 2,28 0,41 4,86 04:00 2,30 0,45 4,89 05:00 2,22 0,47 4,53 06:00 2,17 0,47 4,89 07:00 2,23 0,53 5,09 08:00 2,60 0,56 5,30 09:00 3,40 0,78 6,59 10:00 4,26 1,02 7,74 11:00 5,05 2,08 8,83 12:00 5,74 2,65 9,46 13:00 6,07 2,57 9,88 14:00 6,13 2,63 9,56 15:00 5,82 2,31 9,20 16:00 5,19 1,62 8,90 17:00 4,59 0,96 9,34 18:00 3,99 0,68 9,77 19:00 3,23 0,50 9,51 20:00 2,86 0,52 8,33 21:00 2,46 0,38 7,11 22:00 2,51 0,44 8,16 23:00 2,33 0,34 7,64

Gráfico 7 – Ciclos diarios promedios serie pronóstico


Santiago, Chile.

0

2

4

6

8

10

12

00:0

0

01:0

0

02:0

0

03:0

0

04:0

0

05:0

0

06:0

0

07:0

0

08:0

0

09:0

0

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

[m/s]

Percentil 95 Percentil 5 Promedio de viento pronóstico



Tabla 17 – Ciclos diarios promedios serie observada

Hora Promedio velocidad del viento [m/s] Percentil 5 Percentil 95

00:00 1,63 0,69 3,03 01:00 1,70 0,74 3,30 02:00 1,77 0,74 3,24 03:00 1,82 0,73 3,44 04:00 1,91 0,79 3,43 05:00 1,97 0,79 3,58 06:00 2,00 0,84 3,52 07:00 2,03 0,89 3,72 08:00 2,03 1,03 3,62 09:00 2,24 1,17 3,66 10:00 2,52 1,33 4,19 11:00 2,91 1,34 4,93 12:00 3,28 1,57 5,44 13:00 3,63 1,71 6,21 14:00 3,82 1,77 6,47 15:00 3,72 1,64 6,47 16:00 3,44 1,54 5,96 17:00 3,01 1,23 5,28 18:00 2,61 1,13 4,71 19:00 2,13 0,88 3,79 20:00 1,84 0,83 3,32 21:00 1,71 0,76 3,05 22:00 1,61 0,78 2,78 23:00 1,59 0,70 2,86

Gráfico 8 – Ciclos diarios promedios serie observada

0

2

4

6

8

10

12

00:0

0

01:0

0

02:0

0

03:0

0

04:0

0

05:0

0

06:0

0

07:0

0

08:0

0

09:0

0

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

[m/s]

Percentil 95 Percentil 5 Promedio de viento observado



Dirección del viento, [grados]

Se graficó la frecuencia de la dirección del viento en grados, para un año, durante periodos horarios

de 1 hora para las series de pronóstico y observada. Tabla 18 – Ciclos diarios de dirección del viento serie pronóstico

Dirección del viento [grados]

Hora del día 0

-20

20-4

0

40-6

0

60-8

0

80-1

00

100-1

20

120-1

40

140-1

60

160-1

80

180-2

00

200-2

20

220-2

40

240-2

60

260-2

80

280-3

00

300-3

20

320-3

40

340-3

60

00:00 10 13 14 7 25 27 43 34 38 19 18 26 16 22 10 17 12 14

01:00 23 20 10 17 22 28 58 35 41 19 16 12 14 10 7 8 9 16

02:00 14 12 16 18 32 40 58 44 36 15 14 8 15 12 7 4 6 14

03:00 12 16 11 16 45 41 63 47 34 20 11 12 11 5 3 4 7 7

04:00 17 8 4 6 49 45 80 45 34 15 17 8 5 9 4 6 6 7

05:00 8 9 9 10 34 47 80 49 37 22 20 9 8 5 2 3 4 9

06:00 13 7 8 20 45 51 73 51 30 10 7 5 7 7 5 8 7 11

07:00 5 17 11 29 49 39 42 21 15 13 1 4 5 10 31 32 24 17

08:00 2 5 3 4 15 3 2 3 6 19 11 10 54 54 96 54 14 10

09:00 12 2 1 17 34 14 2 0 6 17 9 7 17 41 88 70 17 11

10:00 2 5 3 4 15 3 2 3 6 19 11 10 54 54 96 54 14 10

11:00 4 0 0 4 3 0 1 1 11 11 7 39 89 50 82 51 6 6

12:00 3 0 0 2 2 0 0 2 7 12 8 71 94 45 66 36 14 3

13:00 1 0 0 1 0 0 0 2 5 15 13 87 92 40 49 40 14 6

14:00 2 0 2 0 0 0 0 0 6 20 23 87 87 37 54 28 10 9

15:00 2 0 0 0 1 0 1 0 9 28 31 89 73 32 46 30 13 10

16:00 8 0 0 0 1 0 0 3 8 54 41 65 56 31 37 33 17 11

17:00 15 2 2 1 0 1 1 3 28 88 29 29 37 28 37 30 23 11

18:00 16 8 8 1 2 2 7 6 44 75 23 18 20 30 30 29 26 20

19:00 29 22 8 8 6 6 11 19 35 51 14 13 15 16 28 37 22 25

20:00 31 15 12 6 9 10 11 21 49 25 16 11 23 26 35 29 16 20

21:00 34 16 7 15 8 9 23 30 45 25 12 16 18 21 25 19 17 25

22:00 34 19 12 13 16 16 32 21 45 18 15 11 16 21 23 21 10 22

23:00 19 14 17 10 27 22 38 31 34 23 16 18 19 21 12 14 16 14

Gráfico 9 – Ciclos diarios de dirección del viento serie pronóstico




Tabla 19 – Ciclos diarios de dirección del viento serie observada

Dirección del viento [grados]

Hora Del día 0

-20

20-4

0

40-6

0

60-8

0

80-1

00

100-1

20

120-1

40

140-1

60

160-1

80

180-2

00

200-2

20

220-2

40

240-2

60

260-2

80

280-3

00

300-3

20

320-3

40

340-3

60

00:00 32 19 10 11 15 34 73 26 16 15 10 14 11 9 16 17 17 16

01:00 36 16 13 4 17 39 83 29 14 15 12 9 13 9 11 11 14 15

02:00 26 20 8 11 15 45 96 36 7 15 10 6 10 5 15 13 6 15

03:00 20 20 14 12 14 57 102 31 10 7 12 9 6 5 8 8 12 13

04:00 22 15 11 11 14 56 121 22 11 9 12 7 7 4 7 3 10 17

05:00 19 21 9 13 9 48 135 26 13 3 9 7 8 8 4 8 7 13

06:00 19 15 9 11 14 61 127 23 7 10 6 4 5 9 7 5 8 21

07:00 31 15 11 16 31 69 96 15 7 7 3 4 4 6 6 11 9 20

08:00 18 5 7 18 20 26 6 3 1 3 2 5 9 31 98 47 28 33

09:00 19 13 10 13 28 55 22 4 5 3 0 6 6 9 74 43 24 26

10:00 18 5 7 18 20 26 6 3 1 3 2 5 9 31 98 47 28 33

11:00 13 7 5 9 12 8 4 2 0 1 2 8 14 42 127 46 35 27

12:00 12 8 0 3 5 4 0 1 1 0 2 14 25 50 115 57 36 29

13:00 10 3 1 2 4 2 1 1 1 0 1 29 37 59 109 46 38 15

14:00 6 5 1 2 3 0 0 2 2 1 0 35 58 59 91 47 28 20

15:00 9 1 1 1 1 0 2 2 1 3 3 46 60 50 81 37 32 29

16:00 12 6 1 3 1 1 3 0 2 4 8 56 44 50 78 34 33 24

17:00 17 10 7 4 2 2 1 2 1 12 15 46 46 43 57 34 39 23

18:00 29 16 7 1 6 2 5 4 11 21 20 35 37 32 31 36 31 37

19:00 40 21 11 3 7 3 8 15 15 25 22 19 27 28 28 26 31 35

20:00 37 29 10 12 4 8 20 14 25 31 10 15 18 19 23 24 25 39

21:00 37 18 17 6 7 17 29 26 21 21 9 15 8 21 22 25 25 39

22:00 41 23 11 8 14 23 34 30 21 17 12 9 10 23 18 24 24 19

23:00 40 22 12 2 13 27 61 33 16 9 12 7 9 11 17 20 25 26

Gráfico 10 – Ciclos diarios de dirección del viento serie observada




Temperatura, [°C]

Se graficaron los ciclos diarios promedios de temperaturas [°C], para las series pronóstico y observada. Tabla 20 – Ciclos diarios de la temperatura - serie pronóstico

Hora Promedio de

temperatura [°C] Percentil 5 Percentil 95

00:00 13,92 10,00 17,86

01:00 13,71 9,79 17,52

02:00 13,49 9,48 17,13

03:00 13,32 9,26 17,26

04:00 13,15 9,12 17,23

05:00 13,08 9,06 17,08

06:00 13,48 9,01 17,46

07:00 14,41 9,03 18,88

08:00 15,72 10,44 20,57

09:00 17,07 11,56 22,74

10:00 18,25 12,64 24,72

11:00 19,02 13,37 25,40

12:00 19,47 13,40 25,98

13:00 19,72 13,77 26,51

14:00 19,80 13,62 26,76

15:00 19,66 13,53 26,39

16:00 19,22 13,10 26,43

17:00 18,20 12,58 24,98

18:00 16,97 11,80 23,17

19:00 15,45 11,10 20,37

20:00 14,99 10,93 19,55

21:00 14,62 10,56 18,72

22:00 14,34 10,30 18,07

23:00 14,10 10,11 17,86

Gráfico 11 – Ciclos diarios de la temperatura - serie pronóstico

0

5

10

15

20

25

30

00:0

0

01:0

0

02:0

0

03:0

0

04:0

0

05:0

0

06:0

0

07:0

0

08:0

0

09:0

0

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

[°C]

Percentil 95 Percentil 5 Promedio de temperatura pronóstico



Tabla 21 – Ciclos diarios de la temperatura - serie observada

Hora Promedio de

temperatura [°C] Percentil 5 Percentil 95

00:00 13,16 9,10 16,79

01:00 12,81 8,67 16,43

02:00 12,52 8,35 16,22

03:00 12,26 8,09 16,00

04:00 12,02 7,58 15,91

05:00 11,84 7,38 15,93

06:00 11,90 7,15 15,87

07:00 12,58 7,16 17,12

08:00 13,72 8,42 18,84

09:00 14,76 9,60 19,60

10:00 15,84 11,40 20,39

11:00 16,71 12,65 21,43

12:00 17,28 13,28 22,04

13:00 17,74 13,55 22,88

14:00 17,88 13,41 22,83

15:00 17,91 13,37 23,39

16:00 17,61 13,21 22,85

17:00 17,18 12,85 22,62

18:00 16,26 12,18 21,63

19:00 15,44 11,57 20,51

20:00 14,87 10,99 19,33

21:00 14,37 10,44 18,49

22:00 13,90 10,04 17,60

23:00 13,51 9,73 17,41

Gráfico 12 – Ciclos diarios de la temperatura - serie observada

0

5

10

15

20

25

30

00:0

0

01:0

0

02:0

0

03:0

0

04:0

0

05:0

0

06:0

0

07:0

0

08:0

0

09:0

0

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

[°C]

Percentil 95 Percentil 5 Promedio de temperatura observado



Vientos calmos, [m/s]

La condición de calma o cuasi-calma (velocidades de viento menores a 0,5 [m/s]23), es de especial

interés en calidad del aire, pues son las condiciones en que el movimiento del aire es casi nulo (estancamiento). Lo anterior puede ser crítico para fuentes emisoras a nivel de superficie, ya que

puede: condicionar la acumulación de contaminantes en su lugar de origen, incrementar en la concentración en el tiempo o que las masas de aire no se renueven en forma efectiva y recirculen24.

La información a continuación indica el período del día y del año en que se presenta el mayor porcentaje de vientos calmos, según la serie observada y de pronóstico.

Tabla 22 – Frecuencia mensual de vientos calmos - serie pronóstico

Mes Frecuencia de vientos calmos

N° días

%

Enero 37 744 5%

Febrero 30 672 4%

Marzo 41 744 6%

Abril 30 720 4%

Mayo 33 744 4%

Junio 15 720 2%

Julio 26 744 3%

Agosto 20 744 3%

Septiembre 31 720 4%

Octubre 25 744 3%

Noviembre 45 720 6%

Diciembre 39 744 5%

Nota: Sumatoria de horas/mes de vientos calmos.

Tabla 23 – Frecuencia horaria de vientos calmos - serie pronóstico

Hora Frecuencia de vientos calmos

%

00:00 29 8% 01:00 32 9%

02:00 38 10%

03:00 27 7%

04:00 23 6%

05:00 19 5%

06:00 20 5%

07:00 17 5%

08:00 15 4%

09:00 11 3%

10:00 6 2%

11:00 0 0%

12:00 0 0%

13:00 0 0%

14:00 0 0%

15:00 0 0%

16:00 1 0%

17:00 4 1%

18:00 8 2%

19:00 17 5%

20:00 16 4%

21:00 26 7%

22:00 26 7%

23:00 37 10%

Nota: Sumatoria de horas/año de vientos calmos.

23 Barclay, J. Scire, J. (2011). Generic Guidance and Optimum Model Settings for the CALPUFF Modeling System for Inclusion into the Approved

Methods for the Modeling and Assessments of Air Pollutants in NSW, Australia. TRC Environmental Corporation. 24 Servicio de Evaluación Ambiental (2012). Guía para el uso de modelos de calidad del aire en el SEIA. Servicio de Evaluación Ambiental.

Santiago, Chile.

37

30

41

3033

15

26

20

31

25

45

39

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

Ago

Sep

Oct

Nov

Dic

[n/mes]

Distribución mensual de vientos calmos pronóstico

29

32

38

27

23

19 20

1715

11

6

0 0 0 0 0 1

4

8

17 16

26 26

37

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

00:0

0

01:0

0

02:0

0

03:0

0

04:0

0

05:0

0

06:0

0

07:0

0

08:0

0

09:0

0

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

[n/hr]

Distribución horaria de vientos calmos pronóstico



Tabla 24 – Frecuencia mensual de vientos calmos - serie observada

Mes Frecuencia de vientos calmos

N° días

%

Enero 2 744 0%

Febrero 1 672 0%

Marzo 3 744 0%

Abril 0 720 0%

Mayo 0 744 0%

Junio 7 720 1%

Julio 1 744 0%

Agosto 5 744 1%

Septiembre 2 720 0%

Octubre 0 744 0%

Noviembre 0 720 0%

Diciembre 1 744 0%

Nota: Sumatoria de horas/mes de vientos calmos.

Tabla 25 – Frecuencia horaria de vientos calmos - serie observada

Hora Frecuencia de vientos calmos

%

00:00 5 1% 01:00 1 0%

02:00 2 1%

03:00 2 1%

04:00 1 0%

05:00 0 0%

06:00 1 0%

07:00 0 0%

08:00 0 0%

09:00 0 0%

10:00 0 0%

11:00 0 0%

12:00 0 0%

13:00 0 0%

14:00 0 0%

15:00 0 0%

16:00 0 0%

17:00 0 0%

18:00 0 0%

19:00 0 0%

20:00 2 1%

21:00 3 1%

22:00 3 1%

23:00 2 1%

Nota: Sumatoria de horas/año de vientos calmos.

Al analizar los datos de vientos calmos, para las series de pronóstico y observada, se tiene que la presencia de los vientos con velocidades inferiores a 0,5 [m/s] tiende a concentrarse, en general, en

horas de la noche y periodos de transición (inicios de la mañana, nocturno-AM y de la tarde, PM-nocturno). De acuerdo a datos observados, se exhibieron vientos en calma con mayor frecuencia, entre

las 20:00 y las 06:00 horas. En el caso de datos pronosticados, se reportaron mayormente velocidades bajo 0,5 [m/s] entre las 18:00 y 9:00 horas.

En cuanto a su distribución mensual, en la serie de datos observados, se registró mayor frecuencia de

vientos calmos en períodos de invierno, específicamente en los meses de junio y agosto. En el caso de la distribución mensual de los datos pronosticados, se visualizaron vientos calmos a lo largo de todo el

año, principalmente en meses de primavera y verano. Los meses con mayor frecuencia de vientos en calma fueron enero, marzo, noviembre y diciembre.

Por otra parte, existe una clara diferencia entre las frecuencias de vientos calmos de las observaciones y lo pronosticado, siendo mayores las pronosticadas a lo largo del año, representando una de las

condiciones menos favorables de dispersión.

2 13

0 0

7

15

20 0 1

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

Ago

Sep

Oct

Nov

Dic

[n/mes]

Distribución mensual de vientos calmos observado



Ciclos estacionales

Para visualizar variaciones estacionales de los ciclos diarios para las variables meteorológicas

evaluadas, se graficaron los ciclos estacionales de la velocidad del viento [m/s] y dirección del viento [grados], para cada serie.

Los siguientes gráficos muestran en colores los ciclos diarios de la velocidad del viento para cada mes

y en vectores los ciclos diarios de la dirección del viento, los que indican a través de la flecha, la dirección. Gráfico 13 – Ciclo estacional serie pronóstico




Gráfico 14 – Ciclo estacional serie observada


De la gráfica de ciclos estacionales de campos de viento, se desprende que ambas series presentan

velocidades de viento de mayor magnitud en periodos de verano y primavera; y en horas del día, principalmente. Según datos observados, el rango horario de 11:00 a 18:00 horas, sería el que

concentra las velocidades más altas. En el caso de la serie pronosticada, los mayores valores de

velocidad del viento se exhibieron en el rango horario de 8:00 a 19:00 horas.

Además, la serie de pronóstico supera a lo largo de todo el año, las magnitudes de velocidades de la serie observada.



2.2 Comparación entre pronóstico y observaciones

La comparación de las observaciones (serie de datos obtenida de registros de la estación meteorológica

superficial) con las simulaciones del modelo de pronóstico (serie de datos obtenida del modelo numérico WRF) en el punto de medición permite evaluar la incertidumbre de los datos meteorológicos tridimensionales

generados y de los resultados del modelo de dispersión y así poder analizar una posible sobre o subestimación25. Para poder determinar un grado de incertidumbre, se deben evaluar las diferencias de lo

observado versus lo modelado realizando un análisis cuantitativo y cualitativo, según se recomienda en la guía de modelación26.

Análisis cualitativo de serie de pronóstico y observada

Se determinó en base a gráficos de ciclos diarios para las variables de velocidad del viento, dirección del viento y temperatura.

Velocidad del viento, [m/s] Gráfico 15 – Ciclos diarios promedios de velocidad del viento, serie pronóstico y observada

Del gráfico de la comparación de ciclos diarios promedios de velocidades de viento, se desprende que la velocidad del viento pronosticada exhibe una tendencia similar a la observada en términos de

distribución de datos. No obstante, lo pronosticado sobreestima a lo observado durante todo el ciclo diario promedio.

Se estimó una diferencia promedio de 2,1 [m/s] aprox. en el periodo horario de mayor sobreestimación, entre las 10:00 y 17:00 horas. En periodos nocturnos (0:00 a 08:00 horas aprox.) las

velocidades de lo pronosticado tienden a acercarse a los valores observados, periodo en que se calculó una diferencia de 0,4 [m/s] en promedio aprox.


Santiago, Chile. 26 Ibíd.

0

2

4

6

8

00:0

0

01:0

0

02:0

0

03:0

0

04:0

0

05:0

0

06:0

0

07:0

0

08:0

0

09:0

0

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

[m/s]

Promedio velocidad de viento pronóstico Promedio velocidad de viento observado



Gráfico 16 – Distribución anual de frecuencia de velocidad del viento serie pronóstico y observada

WRF, 2014 Estación Concón, 2014

De los gráficos de distribución anual de frecuencias de velocidad del viento, se desprende que los datos

observados denotan menor dispersión respecto a lo pronosticado, concentrándose en intervalos de menor magnitud, registrando vientos con una frecuencia próxima al 63%, entre 1 y 3 [m/s]. La serie

de pronóstico, en cambio, exhibe mayor heterogeneidad en términos de distribución de datos,

describiendo magnitudes que van desde vientos calmos a vientos que sobrepasan los 8 [m/s].

Respecto a los vientos calmos, la serie pronosticada supera la frecuencia registrada por la estación meteorológica en un 4%, reportando un 4,25% de frecuencia de vientos con velocidades que no

superan los 0,5 [m/s].

Temperatura, [°C]

Gráfico 17 – Ciclos diarios promedios de temperatura, serie pronóstico y observada

En términos de distribución de datos, se observa que la temperatura pronosticada reproduce la tendencia de lo observado, exhibiendo una sobreestimación a lo largo de todo el periodo diario,

principalmente en horario diurno (6:00 a 16:00 horas), en donde la sobreestimación alcanza los 2,4

[°C] aproximadamente. En horas de la tarde y noche, la serie de pronóstico se ajusta a lo observado, presentando valores de sobreestimación promedios de temperatura menores a 1 [°C].

4,2

5

9,5

5

20,2

9

17,6

1

14,2

2

10,0

0

7,0

5

5,1

0

4,0

6 7,8

5

0

10

20

30

40Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%[m

/s]

0,2

5

6,2

0

36,7

5

26,1

3

14,6

6

6,0

5

2,7

5

1,0

7

0,2

4

0,1

7

0

10

20

30

40

Calm

os

0,5

- 1

1 -

2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 -

6

6 -

7

7 -

8

>=

8

%

[m/s]

0

5

10

15

20

25

00:0

0

01:0

0

02:0

0

03:0

0

04:0

0

05:0

0

06:0

0

07:0

0

08:0

0

09:0

0

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

[°C]

Promedio de temperatura pronóstico Promedio de temperatura observado



Dirección del viento, [grados] Gráfico 18 – Ciclos diarios de variación del viento, serie pronóstico


Gráfico 19 – Ciclos diarios de variación del viento, serie observada


Al comparar las variaciones del viento a lo largo del día se observa que, en general para ambas series,

las masas de aire se comportan variables en su dirección, con predominancia desde dirección SE en horas de la noche (1:00 a 6:00) y ONO durante horario AM, principalmente entre 07:00 y 10:00 horas,

en el caso de la serie pronosticada se exhiben, además, campos de viento provenientes desde el OSO. En horas de la tarde (15:00 a 23:00), las direcciones se denotan variables, lo pronosticado demostró

predominancia de vientos desde S-SSO-SO-OSO, mientras que lo observado registró con mayor

frecuencia, desplazamiento desde ONO-NO-NNO-N con algunas exhibiciones de vientos SE al finalizar el horario PM.



Gráfico 20 – Rosas de viento anual por periodo horario, serie pronóstico y observada

Meteorología pronóstico Meteorología observada

Anual Nocturno Anual AM Anual PM

Pro

nóst

ico

Obse

rvado

En términos del comportamiento anual de los vientos, se desprende que ambas series describieron una alta variabilidad de distribución direccional. La serie pronostico exhibe un mayor predominio desde dirección OSO

(11%) y ONO (11%), mientras que para lo observado fue desde ONO (12%) y SE (11%). Con respecto a las velocidades, la serie de pronóstico exhibió velocidades de mayores magnitudes, superando los 8 [m/s],

principalmente en campos de viento provenientes desde el S-SSO-SO-OSO y en horarios AM y PM.



Gráfico – Rosas de viento anual por periodo estacional, serie pronóstico y observada

Verano Otoño Invierno Primavera

Pro

nóst

ico

Obse

rvado


Respecto al periodo estacional, en general, se observa mayor ajuste en periodos de otoño e invierno, en donde los vientos se dirigen principalmente hacia el NO-ONO. Durante periodos de primavera-verano, tendieron a

aumentar masas de aire desplazadas hacia el ESE. En lo pronosticado se sumaron vientos provenientes desde el ONO con velocidades que superan los 8 [m/s]. En relación a las velocidades, la serie de pronóstico exhibió, durante

todo el año, velocidades de vientos de mayor magnitud respecto a lo registrado, sobretodo en periodos de

primavera y verano.



Análisis cuantitativo de serie de pronóstico y observada

Se calcularon las métricas de estadísticas del sesgo (BIAS), error medio cuadrático (RSME) y coeficiente

de correlación entre las variables meteorológicas pronosticadas y observadas.

La verificación del modelo de pronóstico meteorológico, se realizó con una metodología celda-punto, el cual comparó los datos de la meteorología de pronóstico con los registrados por la estación

superficial, de cada dato horario.

El análisis para las variables de velocidad del viento [m/s] y temperatura [ºC] se indica en la siguiente

tabla. Tabla 26 – Error medio, cuadrático, Coeficiente de correlación y sesgo, velocidad del viento y temperatura

Estadístico Descripción Fórmula

Resultado

Velocidad del viento [m/s]

Temperatura [°C]

RMSE

Error medio cuadrático (Root mean square Error), nos indica la medida

de las diferencias en promedio entre valores pronosticados y observados

2,36 2,77

NRMSD

Error medio cuadrático normalizado

(Normalized Root mean square deviation) señala la varianza residual entre los valores

pronosticados y observados

0,22 0,14

NMAE

Error medio absoluto normalizado , toma en cuenta el peso del error

respecto al valor de la variable medida , normaliza el error absoluto

0,15 0,10

BIAS

Sesgo, proporciona información sobre la tendencia del modelo a sobrestimar o subestimar una

variable

1,17 1,18

Coeficiente de correlación de

Pearson

Un índice que mide el grado de

relación de dos variables siempre y cuando ambas sean cuantitativas.

0,59 0,77

De la interpretación de los índices estadísticos RMSE, NRMSD y NMAE para las variables analizadas, los parámetros de velocidad del viento y temperatura exhibieron variaciones de aprox. 2,4 [m/s] y 2,8

[°C], respectivamente.

El sesgo (BIAS) de las variables analizadas, arrojó que la tendencia del modelo pronóstico WRF es

sobreestimar los datos.

En cuanto al coeficiente de correlación, las variables presentan correlaciones positivas, siendo la

temperatura la que tiene mayor grado de asociación con un Coef Pearson = 0,8 aprox. (correlación considerable)27y28.

27 Correlación positiva débil=+0,10, Correlación positiva media=+0,50, Correlación positiva considerable=+0,75. 28 Castejón Sandoval, O. (2011). Diseño y análisis de experimentos con Statistix. Universidad Rafael Urdaneta, Fondo editorial biblioteca.

Venezuela.


ANÁLISIS DE RESULTADOS www.ecometrika.com

3 ANÁLISIS DE RESULTADOS

Del análisis de campos de viento, se desprende que:

Los receptores sensibles situados en el rango de dirección ONO-NNE, respecto de las fuentes de emisión

asociadas al proyecto, presentarían mayor riesgo de percepción odorante, producto de la predominancia

de los vientos locales.

Las condiciones menos favorables de dispersión para el ciclo estacional se presenta en meses de verano

y primavera, debido mayormente al predominio de vientos hacia la zona de receptores.

Las condiciones menos favorables para el ciclo diario, se presentan mayormente en horario Nocturno y

AM (transición horaria), debido a una mayor frecuencia de vientos calmos y presencia de vientos de

carácte débil.

Respecto del análisis de incertidumbre, se concluye que:

La estación meteorológica superficial Concón, cumple con el porcentaje de datos válidos29, requerido por

él SEA (>75%), para la realización del análisis.

Los parámetros meteorológicos de pronóstico presentan una asociación positiva respecto a los valores

registrados por la estación Concón. De las series de pronóstico, la velocidad de los vientos presenta mayor error respecto a los datos

observados.

Los parámetros meteorológicos de pronóstico sobrestiman los valores de ambos parámetros analizados.

La frecuencia de vientos calmos es mayor en la serie de pronóstico, sobreestimando la ocurrencia de este

tipo de eventos meteorológicos. De la evaluación de incertidumbre horaria y estacional, se observa que los mayores valores de presentan

en las estaciones de verano y otoño, siendo el horario Nocturno y AM, los que presentarían mayor riesgo

de percepción odorante en los receptores sensibles situados próximos a la instalación.

29 Environmental Protection Agency (2000). Meteorological Monitoring Guidance for Regulatory Modeling Applications. Office of Air and

Radiation. Office of Air Quality Planning and Standards Research Triangle Park, NC 27711.


BIBLIOGRAFÍA www.ecometrika.com

4 BIBLIOGRAFÍA

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TRC Environmental Corporation.

Castejón Sandoval, O. (2011). Diseño y análisis de experimentos con Statistix. Universidad Rafael Urdaneta,

Fondo editorial biblioteca. Venezuela.

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González, M. (2009). Análisis de los Desastres Socio-Naturales en la Ciudad de Valparaíso. Universidad de

Chile. Chile.

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Chile.

Ministerio del Medio Ambiente. (2016). SINCA. Adquirido el 20 de Mayo de 2016, desde

http://sinca.mma.gob.cl/. Sistema de Información Nacional de Calidad del Aire. Chile.

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Región de Valparaíso. División de Protección Civil. Chile.

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Claves alfanuméricas – Escala Beaufort de Viento. OMM-N°306. OMM. Suiza.

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de Evaluación Ambiental. Santiago, Chile.

https://es.wikipedia.org/wiki/Oficina_Nacional_de_Emergencia_del_Ministerio_del_Interior

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