Determinación de perfiles verticales de Ozono - El …...Por otro lado, el ozono es un gas de...

Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático

Junio de 2015

Determinación de perfiles verticales de Ozono en la ZMVM

Directorio

Dra. María Amparo Martínez Arroyo Directora General del INECC

Dr. J. Víctor Hugo Paramo Figueroa Coordinador General de Contaminación y Salud Ambiental

Dr. Arturo Gavilán García Dirección de Investigación para el Manejo Sustentable de

Sustancias Químicas Productos y Residuos D. R. © instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático Periférico Sur 5000. Col Insurgentes Cuicuilco C. P. 04530. Delegación Coyoacán, México D. F. http://www.inecc.gob.mx

http://www.inecc.gob.mx/

Evaluación de PM2.5, Compuestos Orgánicos Volátiles y Ozono para definir medidas de control en el Área Metropolitana del Valle de México (ZMVM)


Participantes

Por México Por Japón

M en C. Roberto Basaldud, INECC Dr. Shinji Wakamatsu

M en C. Sandy Benítez, INECC Dr. Isao Kanda

M en C. Abraham Ortínez, INECC Ms. Yukiyo Okazaki

Ing. Víctor Ramos Benítez, SMN Mr. Nobuji Horikoshi

Técnicos de apoyo durante las campañas:

Brenda Bárcena

Claudia López

Alejandro Pérez

Cynthia Maricela Bober Gómez

Pedro Castillo, SMN

Makclio Martínez, SMN

Ryuushi Kubo, Univ. de Ehime

Takashi Yoda, Univ. de Ehime

Naruaki Omori, Univ. de Ehime

Agradecemos la valiosa participación durante la realización del presente estudio a la Dra. Beatriz Cárdenas González - Coordinadora del proyecto hasta octubre de 2013 - “Joint Research Project on Formation Mechanism of Ozone, VOC and PM2.5 and Proposal of Countermeasure Scenario”, por parte de México.


Coordinación General de Contaminación y Salud Ambiental

Contenido

1 Antecedentes ............................................................................................................................. 5

2 Introducción ................................................................................................................................ 6

3 Objetivo General ......................................................................................................................... 8

3.1 Objetivos Particulares ......................................................................................................... 8

4 Metodología ................................................................................................................................ 8

5 Equipos empleados durante las campañas ................................................................................ 8

5.1 Radiosondas ....................................................................................................................... 9

5.2 Ozonosondas ...................................................................................................................... 9

5.3 Globos meteorológicos ..................................................................................................... 10

6 Sitio de Lanzamiento ................................................................................................................ 11

7 Resultados ............................................................................................................................... 12

8 Conclusiones ............................................................................................................................ 24



1 Antecedentes

El Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC), antes instituto Nacional de Ecología

(INE), en colaboración con la Universidad de Ehime coordina el “Proyecto de investigación conjunta

sobre los mecanismos de formación de ozono, compuestos orgánicos volátiles y PM2.5 y propuesta

de escenarios de medidas para su control”. Este proyecto iniciado el 2011 con una vigencia de 5

años, considera estudios en las zonas metropolitanas con mayor población del país: Ciudad de

México, Guadalajara y Monterrey.

El proyecto está enfocado en realizar investigación científica aplicada en contaminación

atmosférica, principalmente en contaminantes secundarios. El proyecto está dividido en seis

módulos enfocados a los siguientes aspectos:

o Ozono (evaluar en la vertical, las concentraciones de ozono, temperatura, humedad y

velocidad y dirección del viento)

o Compuestos orgánicos volátiles (se estudiarán los niveles de estos compuestos y su

transformación en la atmósfera a partir de mediciones en campo con equipo analítico de

punta)

o PM2.5 (se estudiarán las especies químicas presentes en estas partículas así como su

interacción con las fuentes de emisión)

o Exposición personal (se estudiará el impacto de contaminantes atmosféricos en salud a

partir del análisis de exposición personal en transporte público).

o Análisis de datos de calidad del aire, inventario de emisiones y modelación. A partir del

análisis de datos de monitoreo de calidad del aire y parámetros meteorológicos e

inventarios de emisiones, se aplicarán modelos para entender el transporte y

transformación de estos contaminantes.

o Análisis de cobeneficios. A partir del análisis de los resultados de los 5 módulos anteriores,

se desarrollarán diferentes escenarios para identificar medidas que contribuyan la reducción

de efectos del cambio climático y contaminantes atmosféricos.



2 Introducción

El ozono es un gas que se genera naturalmente en la atmósfera, con una vida media relativamente

corta y que presenta una gran variabilidad tanto en su distribución temporal como espacial, y está

presente en múltiples y complicadas reacciones en las que se producen tanto generación como

destrucción del mismo.

El ozono como constituyente de la atmósfera juega un papel importante en el sistema climático, al

absorber radiación ultravioleta define la estructura térmica de la estratosfera, además de controlar la

capacidad oxidativa de la atmósfera pues determina la formación del radical hidroxilo (OH). Aunque

su proporción es pequeñísima en comparación con otros componentes, ya que existe una relación

de 120 moléculas de ozono por cada 10 millones de moléculas de aire (valor aproximado en el lugar

de máxima concentración dentro de la capa de ozono) en la alta atmósfera, es de vital importancia

porque protege la vida del planeta, absorbiendo los rayos ultravioleta (particularmente la radiación

UV-B en el rango de 290 a 320 nanómetros de longitud de onda) procedentes del sol,

contribuyendo así al calentamiento de la estratosfera, que se manifiesta con el aumento de la

temperatura con la altura. Por otro lado, el ozono es un gas de efecto invernadero (GEI) que

absorbe y emite radiación infrarroja con lo cual contribuye al calentamiento de la troposfera y en la

baja atmósfera y sobre superficie.

El ozono se presenta desde la superficie terrestre hasta una altura aproximada de 70 kilómetros,

pero la mayor cantidad, cerca del 90%, esta en la estratosfera entre los 16 y los 50 kilómetros, con

una máxima concentración entre los 19 y 35 kilómetros. Esta capa de máxima concentración se

conoce como capa de ozono y varía según la época y el lugar geográfico.

Por otra parte el término de ozono superficial hace referencia al ozono que se mide en las

proximidades del suelo. El cual se encuentra bien estudiado en la actualidad, tanto por el número

de estaciones existentes en el mundo como por la apreciable cantidad de medidas de diferentes

variables y componentes relacionados con él que se miden hoy día.

Sin embargo si nos enfocamos a su carácter de gas de efecto invernadero, un incremento en ozono

superficial probablemente tendrá una incidencia mínima sobre dicho efecto, mientras que un

incremento del ozono troposférico, el integrado desde la superficie de la Tierra hasta la tropopausa,

podría modificar el forzamiento radiativo y en última instancia el clima. Desde el punto de vista

fotoquímico, muchos de los procesos de producción de ozono están teniendo lugar en la troposfera

libre, y cada vez con mayor intensidad, debido a que la alta y media troposfera están también

siendo contaminadas con precursores de ozono como los NOx, CO, CH4.



Para conocer la concentración de ozono a diferentes alturas en la troposfera se realizan

ozonosondeos, los cuales consisten en el lanzamiento de un sensor de ozono, acoplado a una

radiosonda que envía continuamente, a un receptor en tierra, información acerca de la

concentración de ozono y parámetros meteorológicos en distintos niveles de la atmósfera, desde la

superficie hasta una altura aproximada de 35 km con una resolución de 10-15 m dependiendo de la

velocidad ascensional del globo

Los perfiles verticales de ozono, desde nivel del mar hasta unos 30 km de altura, además de ser de

gran utilidad en el estudio de la evolución de la capa de ozono, son utilizados cada vez con más

frecuencia para conocer la distribución espacial y temporal del ozono en la troposfera, para mostrar

episodios de producción de ozono por procesos fotoquímicos en la troposfera, o para detectar

procesos de transporte de aire contaminado desde la capa de mezcla a la troposfera.

Actualmente en la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) el perfil vertical de ozono no se

mide de manera permanente, solo se cuenta con la información generada durante breves

campañas de mediciones, como la generada durante la campaña MILAGRO (por sus siglas en

inglés, Megacities Iniciative: Local and Global Research Observations) realizada en marzo de 2006

y el estudio IONES-06 (por sus siglas en ingles, INTEX Ozonesonde Network Study) realizado

durante los meses de agosto septiembre de 2006, en la figura 1 se presentan los promedios y la

desviación estándar de los perfiles verticales de la temperatura, humedad relativa y la

concentración de ozono determinados en los estudios antes mencionados.

Figura 1 Promedio y su desviación estándar de los perfiles verticales de T, %HR y concentración de ozono medidas durante: marzo de 2006 (izquierda) y Agosto-septiembre de 2006 medidos en la ZMVM.



3 Objetivo General

Generar información técnica y científica, a partir de campañas cortas de mediciones en la Zona

Metropolitanas de la Ciudad de México, referente a los perfiles verticales de la concentración de

ozono, así como, de las variables meteorológicas: temperatura, humedad relativa y velocidad y

dirección del viento.

3.1 Objetivos Particulares

Determinar el perfil vertical de la concentración de ozono, mediante el lanzamiento de

ozonosondas

Determinar el perfil vertical de variables meteorológicas como son: temperatura, humedad

relativa y velocidad y dirección del viento, a partir del lanzamiento de radiosondas

4 Metodología

Durante los días del 17, 22 y 23 de noviembre de 2011, y 7, 8, 9, 12, 13 y 14 y marzo de 2012 se

realizaron dos campañas cortas de lanzamientos de radiosondas y ozonosondas, los lanzamientos

se realizaron en las horas registradas en la tabla 1, siguiendo los protocolos para la calibración de

la celda de ozono (ECC, por sus siglas en ingles Electrochemical Concentration Cell) y el protocolo

de lanzamiento de las distintas sondas.

Tabla 1 Horarios de lanzamientos para radiosondas, ozonosondas y globos piloto

Fecha Radiosonda 1 Radiosonda 2 Ozonosonda 1 Ozonosonda 2

mm-dd-aaaa 08:30 17:00 11:30 14:30

Para la determinación de los días en los cuales se realizaron los lanzamientos, se tomo en cuenta

las actividades de los otros grupos de trabajo de este proyecto con el objetivo de complementar y/o

correlacionar posteriormente la información generada durante las mediciones.

5 Equipos empleados durante las campañas

Para cumplir con el objetivo del presente estudio se empleo un sistema de radiosondeo y

radiosondas RS-06G de la empresa Meisei Electric Co. ®, sensores de ozono (ECC, por sus siglas

en ingles Electrochemical Concentration Cell), de la empresa Droplet Measurement Technologies®

y globos meteorológicos, en las siguientes secciones se amplía la información.



5.1 Radiosondas

Una radiosonda es un dispositivo, de aproximadamente 160 gramos de peso, anclados en globos

meteorológicos, que mientras ascienden, miden parámetros atmosféricos como: presión,

temperatura y humedad relativa y transmitirlos a un aparato receptor/decodificador fijo en superficie

que almacena todas las variables en tiempo real. La fuerza y la dirección del viento se deducen de

los desplazamientos de las radiosondas, que se puede medir de varias maneras: GPS, lo más

habitual.

5.2 Ozonosondas

Usualmente una ozonosonda consta de celda electroquímica para la determinación de ozono

acoplada por medio de una interfaz electrónica a una radiosonda estándar, que además de los

datos de ozono, envía al receptor en tierra datos de temperatura, presión, humedad relativa del aire

y datos sobre dirección y módulo del vector viento obtenidos a partir de un sistema de

posicionamiento GPS.

Figura 2 Conjunto radiosonda-celda de ozono (izq.) y el arreglo del sistema para anclaje a un globo (Der.)

El principio físico del sensor de ozono es el siguiente. A medida que la ozonosonda asciende, el

aire es aspirado a través de un tubo de teflón, haciéndolo llegar al cátodo de la celda, donde

reacciona con la disolución. Por cada molécula de ozono se genera una corriente eléctrica de dos

electrones, que mediante una tarjeta electrónica que actúa de interface, adecua la señal al

protocolo de la radiosonda para ser transmitida a tierra. La velocidad y dirección del viento se

calcula a partir de la medida del desplazamiento Doppler debido al movimiento relativo entre la

sonda y los satélites.



Figura 3. Diagrama de una Celda de Ozono en el cual se indican sus principales componentes

5.3 Globos meteorológicos

Los globos sonda o globos meteorológico están fabricados con látex de gran flexibilidad. Son muy

finos y delicados, se pueden inflar con Hidrógeno o con Helio, pero hay un matiz muy importante, el

hidrógeno es un gas flamable, al contrario del helio el cual no es flamable, por lo cual para la

realización de las mediciones del presente proyecto se uso helio.

Los globos meteorológicos pueden alcanzar una altura de 40 km o más, limitado por la disminución

de las presiones que causan que el globo se expanda hasta tal punto (por lo general por un factor

de 100:1) que se desintegra. Durante las distintas campañas realizadas como parte de este

proyecto se emplearon globos con las características descritas en la tabla 2.

Tabla 2 Principales características de los globos meteorologicos, empleados durante las distintas campañas realizadas.

Tamaño Uso Altura máxima al

estallar (Km)

Diámetro al lanzamiento

(cm) Color

100 g Radiosondas 18.8 130 Blanco

1000 g Ozonosondas 34.2 157 Blanco



6 Sitio de Lanzamiento

El sitio elegido para la medición de los perfiles verticales de ozono y variables meteorológicas fue la

azotea de las instalaciones del Servicio Meteorológico Nacional (SMN), el cual cuenta con la

infraestructura adecuada y la seguridad indispensable en este tipo de mediciones, que encuentran

ubicadas en Av. Observatorio 192, Col. Observatorio, Del. Miguel Hidalgo, México D.F., sus

coordenadas son: latitud 19°24'13.35"N, longitud 99°11'47.01"O y una altitud de 2300 metros sobre

el nivel del mar en el suroeste de la ciudad.

Figura 4 Distribución espacial de las concentraciones de ozono en la ZMVM durante el 2010. Fuente Calidad del Aire en la Ciudad de México, Informe 2011.

Para la selección del sitio de lanzamiento se considero que el sitio debida de encontrarse dentro de

la zona urbana, y aunado a lo anterior también se sabe que en la ZMVM la variación de las

concentraciones de ozono superficial están determinadas por diversos factores, principalmente la

topografía así como a los patrones de vientos, predominantemente de norte a sur durante la mayor

parte del día, ya que el viento desplaza a los compuestos precursores desde el norte y centro y

durante el transporte, la radiación solar activa los procesos fotoquímicos responsables de la

formación de ozono.

Aunado a lo anterior en las instalaciones del SMN contaban con las ventajas de tener un permiso

permanente para el lanzamiento de globos meteorológicos así como una base de datos de los

lanzamientos de radiosondas que de forma rutinaria realizan, a las 05:00 y 17:00, los 365 días del

año.



7 Resultados

7.1 Campaña de lanzamientos, Noviembre de 2011

Durante la campaña de mediciones que se realizo durante el mes de marzo del 2011, en la ZMVM,

se realizaron los lanzamientos de 6 radiosondas y 6 ozonosondas, los horarios de lanzamiento se

registran en las tablas 3 y 4 respectivamente. Durante dicho periodo de lanzamientos no se tuvieron

mayores contratiempos por lo que fue posible realizar los lanzamientos que se tenían planeados

para la campaña.

Tabla 3 Resumen de radiosondas lanzadas durante la campaña de mediciones realizada durante noviembre de 2011 en la ZMVM.

Fecha Radiosonda 1 Radiosonda 2

11/17/2011 08:30 17:00

11/22/2011 08:30 17:00

11/23/2011 08:30 17:00

Tabla 4 Resumen de ozonosondas lanzadas durante la campaña de mediciones realizada durante noviembre de 2011 en la ZMVM.

Fecha Ozonosonda 1 Ozonosonda 2

11/17/2011 11:30 14:30

11/22/2011 11:30 14:30

11/23/2011 11:30 14:30

La duración de los sondeo, tiempo en que el globo va en ascenso, fue en promedio de 90 minutos.

Una vez concluido la medición, el receptor en superficie integro la información generada y

automáticamente genero un archivo con los datos de presión parcial del ozono, la temperatura, la

presión, así como la velocidad y dirección del viento en cada nivel.

Para el análisis de los radiosondeos y ozonosondeos, un primer paso fue la elaboración de los

gráficos que permiten visualizar los perfiles verticales de temperatura y humedad relativa, un

ejemplo de dichos gráficos se presentan en la figura 5, en el cual se pueden apreciar los perfiles

hasta una altura de 16 km.

El perfil vertical de ozono generado se encuentra en unidades de presión parcial del ozono. Para

pasar de presión parcial a ppbv, basta con dividir la presión parcial de ozono PO3 entre la presión

ambiental P, teniendo:



El sondeo graficado sobre un diagrama termodinámico permite identificar la estructura vertical de la

temperatura y la humedad de la atmosfera en una localización dada. En la troposfera, la

temperatura decrece en función de la altitud a una tasa de 6.5 °C por km. Sin embargo el perfil de

de temperatura medido puede diferir. Además de este decrecimiento de la temperatura con la

altura, existen otros dos patrones observables, las inversiones térmicas, si la temperatura aumenta

con la altura, y las capas isotermas si la temperatura permanece constante.

0 20 40 60 80

O3 (p p b v)

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80

O3 (p p b v)

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000z

(m

)

0 20 40 60 80

O3 (p p b v)

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

Figura 5 Perfiles de ozono medidos los días 17, 22 y 23 de noviembre de 2011 en la ZMVM. Los perfiles con línea negra fueron medidos a las 11:30 y los de línea roja a las 14:30.

Al realizar una comparación entre los perfiles determinados por la mañana y los de la tarde se

puede apreciar una diferencia considerable lo cual se puede explicar por los procesos de formación

de ozono por la actividad fotoquímica en la atmosfera.



En los perfiles determinados los días 17 y 22 de noviembre se puede apreciar una reducción de la

concentración del ozono sobre los 5000 msnm, lo cual se puede explicar debido a la interferencia

del dióxido de azufre en la celda empleada para la determinación del perfil.

A continuación se presentan los perfiles verticales de temperatura y humedad relativa medidos

durante los días en los cuales se realizaron los lanzamientos, y con ello tener información que nos

permita determinar la estabilidad o equilibrio atmosférico, en la cual los movimientos convectivos no

existen o están restringidos, o la inestabilidad atmosférica, condición de movimientos convectivos

predominantes de una masa de aire.

Una atmósfera estable es aquella cuyas condiciones no favorecen el desarrollo del movimiento

vertical de las corrientes de convección en el aire. Si hubiera movimientos ascendentes de masas

de aire, éstas se enfriarían a medida que ascendiesen, pudiendo llegar un momento en el que

condesaría el vapor de agua, se formarían nubes y, por tanto, podría producirse lluvia. El criterio de

estabilidad / inestabilidad depende de la disminución real de la temperatura del aire con la altura o

gradiente geométrico.

-80 -60 -40 -20 0 20

Te m p e ra tu ra (°C )

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80 100

H u m e d a d re la tiva (% )

-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80 100


Figura 6 Perfiles de temperatura y humedad relativa medidos el 17 de noviembre de 2011 en la ZMVM. Los perfiles fueron medidos a las 11:30 y 14:30 respectivamente.



-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80


-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80



-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80 100


-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80 100





Durante la campaña de lanzamientos se instalo un analizador automático (OA-781, Kimoto Electric,

Japón), en el sitio de lanzamiento para determinar las concentraciones superficiales de ozono. En la

figura 6 se presenta el perfil diurno de ozono durante los días del 17 al 25 de noviembre de 2011

17/11/11 19/11/11 21/11/11 23/11/11 25/11/11

Fe ch a (d d /m m /a a )

0

0.04

0.08

0.12

O3 (

pp

m)

Figura 9 Concentración de ozono medido, en el sitio de lanzamiento, empleando un analizador automático

A partir del análisis de los perfiles de temperatura potencial (θ) para los distintos lanzamientos se

puede determinar la estabilidad de la atmosfera. En la figura 6 se presentan los perfiles medidos a

las 11:30 y 14:30 respectivamente, se presenta un perfil adiabático, lo cual no permite un flujo

convectivo, aunado a que a esta hora el sol deja de ser un factor en le elevación de la temperatura.

300 320 340 360 380

(°K )

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

300 320 340 360 380

(°K )

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

Figura 10 Perfiles verticales de la temperatura potencial determinados a partir de la mediciones realizadas el 17 de noviembre de 2011 a las 11:30 y 14:30 horas.



7.2 Campaña de lanzamientos, Marzo de 2012

Durante el mes de mayo de 2012 se planeo una campaña más extensa, que la campaña realizada

durante marzo del 2012, en la cual se realizo el lanzamiento de 12 radiosondas así como 12

ozonosondas. Aunado a este periodo se realizo el día 03 de abril de 2012 el lanzamiento de 2

radiosondas y una ozonosonda como parte de un estudio realizado en colaboración con

investigadores del Centro de Ciencias de la Atmosfera de la Universidad Nacional Autónoma de

Mexico. En las tablas 5 y 6, se muestran los horarios de lanzamiento de las radiosondas y las

ozonosondas respectivamente.

Tabla 5 Resumen de radiosondas lanzadas durante la campaña de mediciones realizada durante marzo de 2012 en la ZMVM.

Fecha Radiosonda 1 Radiosonda 2

3/7/2012 10:16 17:00

3/8/2012 08:30 17:00

3/9/2012 08:30 17:00

3/12/2012 08:30 17:00

3/13/2012 08:30 17:00

3/14/2012 08:30 17:00

4/3/2012 08:30 16:58

Tabla 6 Resumen de ozonosondas lanzadas durante la campaña de mediciones realizada durante marzo de 2012 en la ZMVM.

Fecha Ozonosonda 1 Ozonosonda 2

3/7/2012 11:30 14:30

3/8/2012 11:30 14:30

3/9/2012 11:30 14:30

3/12/2012 11:30 14:30

3/13/2012 11:30 14:30

3/14/2012 11:30 14:30

4/3/2012 11:30 --

Durante esta campaña y con el fin de contar con información en superficie, durante los días en los

cuales se realizaron lanzamientos de radiosondas y ozonosondas, se instalaron dos analizadores

automáticos para la medición de ozono y dióxido de azufre. En la figura 7 se pueden observar los

promedios horarios de la concentración de dióxido de azufre en superficie, el cual es asociado

principalmente a la combustión de diesel. En la grafica se pueden identificar dos días en los cuales

se registraron eventos con concentración superior a los 30 ppb.



03/10/2012 03/12/2012 03/14/2012 03/16/2012 03/18/2012 03/20/2012 03/22/2012 03/24/2012

Fecha (mm/dd/aaaa)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

SO

2 (

pp

b)

Figura 11. Promedios horarios de la concentracion de SO2, datos medidos en la estacion de lanzamiento del Servicio Meteorologico Nacional.

En figura 7 y 8 se presenta los perfiles verticales de ozono y temperatura determinados los días del

7, 8, 9, 12 y 14 de marzo de 2012, en ellos se puede apreciar que las concentraciones en la

superficie son mayores a las determinadas durante la campaña de noviembre de 2011, lo anterior

debido a que durante el mes de marzo existe mayor actividad fotoquímica.

0 1 0 0 2 0 0 3 0 0

O3 (p p b v )

2 0 0 0

4 0 0 0

6 0 0 0

8 0 0 0

1 0 0 0 0

1 2 0 0 0

1 4 0 0 0

1 6 0 0 0

z (

m)

0 1 0 0 2 0 0 3 0 0

O3 (p p b v )

2 0 0 0

4 0 0 0

6 0 0 0

8 0 0 0

1 0 0 0 0

1 2 0 0 0

1 4 0 0 0

1 6 0 0 0

z (

m)

0 1 0 0 2 0 0 3 0 0

O3 (p p b v )

2 0 0 0

4 0 0 0

6 0 0 0

8 0 0 0

1 0 0 0 0

1 2 0 0 0

1 4 0 0 0

1 6 0 0 0

z (

m)

Figura 12 Perfiles verticales de ozono y temperatura medidos los días 7, 8 y 9 de marzo del 2012



0 1 0 0 2 0 0 3 0 0

O3 (p p b v )

2 0 0 0

4 0 0 0

6 0 0 0

8 0 0 0

1 0 0 0 0

1 2 0 0 0

1 4 0 0 0

1 6 0 0 0z

(m

)

0 1 0 0 2 0 0 3 0 0

O3 (p p b v )

2 0 0 0

4 0 0 0

6 0 0 0

8 0 0 0

1 0 0 0 0

1 2 0 0 0

1 4 0 0 0

1 6 0 0 0

z (

m)

0 1 0 0 2 0 0 3 0 0

O3 (p p b v )

2 0 0 0

4 0 0 0

6 0 0 0

8 0 0 0

1 0 0 0 0

1 2 0 0 0

1 4 0 0 0

1 6 0 0 0

z (

m)

Figura 13 Perfiles verticales de ozono y temperatura medidos los días 12 y 14 de marzo, y el 03 de abril del 2012

Al observar los perfiles verticales de ozono medidos durante la realización de las dos campañas se

puede identificar la altura a la cual se encuentra la tropopausa, entre los 12 y 13 km.

El ciclo diario del calentamiento y enfriamiento del suelo bajo la acción de la radiación del sol, así

como la mezcla de masas de aire de procedencia diferente tiene como consecuencia la

modificación del valor de la temperatura del aire en función de la altura. Esta modificación repercute

en la habilidad de la atmósfera en iniciar o inhibir los movimientos verticales del aire.

Para saber qué tipo de equilibrio se tiene y si existe una mayor o menor facilidad de que se

produzcan movimientos ascendentes o descendentes en una cierta región atmosférica, es útil

conocer la distribución vertical de la temperatura y la humedad, para ello a continuación se

presentan los perfiles verticales de temperatura y humedad relativa medidos durante la campaña de

mediciones del perfil vertical de ozono.



-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80 100


-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80 100


Figura 14 Perfiles de temperatura y humedad relativa medidos el 7 de marzo de 2012 en la ZMVM. Los perfiles fueron medidos a las 11:30 y 14:30 respectivamente.

-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80 100


-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80 100





-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80 100


-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80 100



-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80 100


-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80 100





-80 -60 -40 -20 0 20


2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

z (

m)

0 20 40 60 80 100


Figura 20 Perfiles de temperatura y humedad relativa medidos el 3 de abril de 2012 en la ZMVM. Los perfiles fueron medidos a las 11:30



8 Conclusiones

A partir de la medición de los perfiles verticales de ozono y variables meteorológicos se puede

conocer la estructura vertical de la atmosfera y con ello tener los elementos para entender los

procesos dinámicos de formación y transporte de ozono en la zona de estudio. Las columnas

determinadas a partir de los lanzamientos realizados en noviembre presentan una columna más

gruesa que las determinadas durante el mes de marzo y no existe una diferencia significativa con

las determinadas en los estudios realizados durante 2006, citados en el presente informe. Esta

información es vital como insumo para la realización de ejercicios de modelación numérica de

dispersión de contaminantes atmosféricos, además con esta información es posible evaluar la altura

de la capa de mezcla a través del perfil de la temperatura potencial virtual.

Los resultados del presente estudio han y serán empleados por el grupo de trabajo de modelación

del “Proyecto de investigación conjunta sobre los mecanismos de formación de ozono, compuestos

orgánicos volátiles y PM2.5 y propuesta de escenarios de medidas para su control”, para la

validación de las salidas de los modelos y con ello evaluar el desempeño de los mismos.

La experiencia de este estudio, recomienda realizar un programa permanente de mediciones de los

perfiles verticales de ozono y variables meteorológicas para poder tener un mejor análisis del

comportamiento de la atmosfera en la región de estudio, además de generar insumos para los

ejercicios de modelación que permitan identificar los impactos ambientales y sus zonas de

influencia.

Determinación de perfiles verticales de Ozono - El …...Por otro lado, el ozono es un gas de...

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