MODELACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

Gil Capote

MODELOS ¿POR QUÉ? Evaluaciones antes de:

Seleccionar localizaciones óptimas de futuros focos emisores

Definir la altura de emisión necesaria Otorgar licencias ambientales Evaluaciones de escenarios de desarrollo

Estudios de sensibilidad Estrategias de control de emisiones

Identificación de responsabilidades en los niveles de contaminación existentes en cada momento

Menos costosos que las mediciones

FENÓMENOS IMPLICADOS EN EL TRANSPORTE

DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS Elevación del penacho

Momento cinético Temperatura

Advección Viento

Difusión turbulenta Transformaciones

químicas Deposición y

asentamiento de la pluma

TIPOS DE MODELOS

Método de calculo• Determiníst

icos • (Modelos

de caja, Gaussianos, Diferencias finitas)

• Probabilísticos

Alcance espacial• Globales• Regionales • Locales,

de medio y corto alcance.

Resolución temporal• Climatológ

icos• A medio

plazo• Episódicos• Simulación

en tiempo real

Enfoque• Dispersión• Fotoquími

cos• Receptore

s

Escala Local•Gases con permanencia de varias horas, alcanzan de 50-100 km de distancia. Ej. Partículas, hidrocarburos…•Dependencia de la altura emisión•Altamente condicionados por las condiciones meteorológicas

Escala Regional •Gases con permanencia en la atmósfera de varios días , con capacidad para alcanzar unos pocos miles de Km. Ej. SO 2 y NOX.•Generación de contaminantes secundarios. Ej. O3 troposférico

Escala Global •Gases de larga permanencia. Ej. CO2, CH4, N2O•Contaminación atmosférica a largo plazo.

CAPACIDADES ACTUALES

MODELOS DE DISPERSIÓN GAUSSIANOS (AERMOD, CALPUFF)

Modelo regulatorio local EPA.

EstacionarioMeteorología

uniforme en todo el dominio

Efectos de descenso de la pluma por efecto de obstáculos

Perfiles verticales de viento , temperatura y turbulencia

Sistema AERMO

D

MODELOS DE DISPERSIÓN GAUSSIANOS (AERMOD)

Limitaciones

• Situaciones de campos de viento complejos. Ej. Líneas de costa, cambios topográficos bruscos dentro del dominio.

• Un solo contaminante por caso.• Mínimas transformaciones químicas.

MODELOS DE DISPERSIÓN GAUSSIANOS (CALPUFF)

WRF CALMET CALPUFF

Modelo regulatorio EPA de alcance regional (50-200km), resultados aceptables hasta 300km.

Modelo tipo Puff: la pluma continua es calculada como un número discreto de paquetes de material contaminante

MODELOS DE DISPERSIÓN GAUSSIANOS (CALPUFF)

Rejilla meteorológica tridimensional (modelación local en regímenes de vientos complejos)

Múltiples contaminantes

No estacionario (Emisiones variables en el tiempo).

Transformaciones químicas básicas. Se pueden obtener los valores de deposiciones y concentraciones de los sulfatos y los nitratos

Permite evaluar regímenes transitorios, condiciones de emergencia

Se puede usar para Diagnóstico y Pronóstico

MODELOS DE DISPERSIÓN GAUSSIANOS (WRF-CALMET)

•Datos de superficie •Datos de aire superior

CALMET Preprocesad

or meteorológi

co

•Generación rejilla meteorológica en altura

WRF Modelo

meteorológico

Máximas concentraciones horarias NO2

(μg/m3)

WEATHER RESEARCH AND FORECASTING (WRF) Modelo de calculo de variables meteorológicas

Compresible, no hidrostático, altamente configurable y eficiente computacionalmente. Requiere amplias capacidades de cálculo.

Dominios tridimensionales anidados de dos vías.

Aplicable a dominios tanto regionales como globales.

Posibilidad de mejora en los cálculos mediante la utilización de datos de estaciones meteorológicas locales.

MODELOS FOTOQUÍMICOS (CHIMERE)

Emplea modelos de transformaciones químicas mucho más complejos

• Varias fases• Mayor número de especies químicas, incluyendo compuestos orgánicos• Influencia de la radiación solar

Consideran entre las transformaciones químicas la formación de O3

Meteorología considerada de forma más precisa en el modelo

Requieren procesar las condiciones iniciales y de frontera.

Enfoque integrado. Mayores requerimientos de datos que los modelos anteriores. Requiere valores de fondo y emisiones de todas las fuentes en el dominio.

WRF CHIMERE

MODELOS FOTOQUÍMICOS CASOS DE ESTUDIO. (WRF)

CUBA-OCC-HAB

CUBA-CENTRO-CFGO

MODELOS FOTOQUÍMICOS CASOS DE ESTUDIO. (CHIMERE)

MODELOS DE RECEPTORES

COMPLETAMIENTO DEL CICLO ????