Contenido

• Antecedentes• Objetivo del trabajo

• Método• Condiciones Meteorológicas y dispersión de

contaminantes en Chile Central• Arsénico• Modelación inversa

Objetivo

• Objetivo General– Estudiar la dispersión de As desde

Caletones a Santiago bajo condiciones de bajas costeras tipo A, a través del uso de modelación directa e inversa. De modo de cuantificar el impacto en la cuenca de Santiago y describir los mecanismos meteorológicos que gobiernan el fenómeno.

Antecedentes

• Condiciones sinópticas– Subsidencia de gran escala– Anticiclón del Pacífico

• Clima Templado-Cálido– Precipitación en meses de invierno

– Estación seca en meses de verano

Antecedentes

• Condiciones geográficas y meteorológicas adversas para la ventilación de la capa límite.

Antecedentes• Bajas costeras empeoran las condiciones de

ventilación.• Grandes emisiones en la cuenca de Santiago• Actividad Minera, emisiones de Azufre y

Arsénico (tóxico). Principalmente Caletones.

• Efecto de las emisiones de Caletones sobre la Cuenca de Santiago.

Bajas Costeras

Tipo A– Baja costera en

Chile central

Tipo BPF– Condición prefrontal

Bajas Costeras• La circulación hacia el océano provoca el ingreso de una masa de

aire cálido desde los Andes que fortalece la inversión térmica

Bajas Costeras

0

50

100

150

200

08-04 18-04 28-04 08-05 18-05 28-05 07-06 17-06 27-06 07-07 17-07 27-07 06-08 16-08 26-08

Nivel PM10

Episodios tipo A

• Test de hipótesis de igualdad de medias• Existe evidencia estadística para afirmar que en

episodios de bajas costeras tipo A, aumenta el nivel de PM10 promedio.

Bajas Costeras

• Test de hipótesis de igualdad de medias• Existe evidencia estadística para afirmar que en

episodios de bajas costeras tipo A, aumenta el nivel de As promedio.

0

0,007

0,01 4

0,021

01 -04 1 5-04 29-04 1 3-05 27-05 1 0-06 24-06 08-07 22-07 05-08 1 9-08

Nivel As

E pisodios tipo A

Arsénico

• Características principales• Principales usos• Dispersión a escala global• Dispersión a escala regional

• Color gris acero• Se encuentra como

impureza en minerales y subproductos en producción y refinación de Cu, Zn, Pb, Au, otros.

Arsénico

• Muy tóxico:• Ingreso por vías

digestiva y respiratoria, puede producir la muerte

Arsénico• Principales usos

– Herbicida– Preservante de maderas

• Dispersión a escala global– Emitido a la atmósfera por procesos que involucran elevadas

temperaturas– El polvo es su principal medio de transporte para las emisiones

de origen antrópico

• Dispersión a escala regional– En Chile es un fenómeno de escala regional

Objetivo

• Objetivos Específicos– Verificar el valor de las emisiones de As– Analizar mecanismos de transporte relevantes– Determinar lugares sensibles a la señal de

Caletones– Evaluar la sensibilidad de las estimaciones de

emisión respecto a la resolución de los campos de viento

Método

• Recopilación de antecedentes• Formulación del Problema• Desarrollo del modelo matemático• Implementación de la modelación Inversa• Interpolación de campos de viento• Selección y descripción de los casos de

estudio• Simulación y discusión de los resultados

Método

Discusión de Resultados

• ¿Cuánto difiere la estimación de las Emisión de Caletones del valor nominal informado por CODELCO?

• ¿Cuál es la sensibilidad de estos resultados respecto a la resolución espacial de los datos?

• ¿Es verdadera la hipótesis que las bajas costeras tipo A favorecen el aumento de la concentración de Arsénico en la cuenca de Santiago?, en caso de ser así ¿además de la intensificación de la capa de inversión hay otro proceso que explique este aumento?

Método

Discusión de Resultados

• ¿Qué sitios son más propicios para la instalación de estaciones de monitoreo?

• ¿Cuál de los valores es más coherente con las mediciones de arsénico, el valor nominal de la emisión de Caletones o el valor estimado por la modelación inversa?,

• ¿cambia esta respuesta si aumenta la resolución de los datos?

• ¿Cuál es el impacto de la emisión de Arsénico de Caletones en la cuenca de Santiago?

Formulación del problema

• Ecuación de continuidad de Masa del Arsénico c/t + Vc = E - S• Emisiones: Lejanas (chimeneas), cercanas

(centrales termoeléctricas) • Transporte en material particulado PM10• Sumideros: deposición seca.• Suponemos que el arsénico no sufre

trasnformaciones químicas relevantes• A partir de c y V se debe determinar una

estimación óptima de E

Formulación del problema

• Min J= ||c° –c||2 + ||E||2

• Sa.c/t + Vc = E – SE(x,t)=(x-x0)E0

S= c

Resultado

c/t + Vc+c = -(x-x0) c*/ -c*/t - Vc*+c*= (x-xf) (z-zo)

Formulación del problema

• Ecuación acoplada• Termino inestable (delta)• Difícil de resolver• Otro camino…

Formulación del problema

• Tenemos “n” estaciones de medición• Obtenemos la respuesta del sistema

a una función impulso• Combinamos la información obtenida

por cada estación y estimamos la función de emisión

Formulación del problema

• Producto Punto <f,g>= f g ddT

• Ecuaciones Lc = L*ci*= i

L= c/t + Vc+c

Formulación del problema

• Funciones de Muestra i=

• Medición i=< i,c>=<L*ci*,c>

=<ci*,Lc> =<ci*, >

1, x=xf0, ~

Formulación del problema

• Sea S‖ = < ci*> S=S‖ S

• s S s=s‖ + s , s‖ = i ci*

j=<cj*,s>=<cj*,s ‖>+<cj*,s >= i<cj*, cj*>

= H , con Hij= <cj*, cj*>, si H es invertible

• s ‖= i ci*= H-1 c*

Propiedades de s ‖

• Es sensible al número de estaciones• Estimador de norma mínima• Estima en forma adecuada la

posición de la fuente.

Estimacion de s

Resultados Preliminares

• Retropluma desde Cerrillos