Informe disponible en formato PDF - Instituto Nacional de Ecología y

DIRECCIÓN GENERAL DE INVESTIGACIÓN SOBRE LA
CONTAMINACIÓN URBANA Y REGIONAL (DGICUR)
DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN SOBRE LA CALIDAD DEL AIRE
(DICA)
INFORME FINAL DE TRABAJO
Número de proyecto: INE/A1-011/2007
Nombre del proyecto: Identificación de Cuencas Atmosféricas en México
Duración: 6 meses
Preparado por Víctor Magaña y Ernesto Caetano
Fecha. Septiembre 2007
Índice
1. Introducción
2
2. Objetivos del proyecto
3
3. Propuesta metodológica para la definición de cuencas atmosféricas
4
4. Implementación
8
5. Criterios de definición de la cuenca atmosférica
15
6. Acotamiento de cuencas
18
7. Conclusiones
23
8. Siguientes pasos
24
Anexo A
25
2
1. Introducción
El uso de cuencas atmosféricas como unidad espacial permite una mejor gestión de la
calidad del aire. En diversas partes del mundo, el interés de autoridades y sociedad en
mantener niveles de contaminación bajos ha llevado a definir los dominios espaciales de
administración de medidas de control de emisiones y de monitoreo utilizando regiones
definidas bajo consideraciones físicas. Al igual que se trabaja en hidrología por medio
de cuencas, en las cuales el ciclo hidrológico y la administración del agua quedan
delimitados por fronteras topográficas, en la gestión de la calidad del aire se comienza a
pasar en definir dominios de acción en donde los factores geofísicos como la orografía y
la dinámica de la atmósfera sean tomadas en cuenta, mas allá de delimitaciones
puramente políticas.
Una cuenca atmosférica es una parte de la atmósfera que se comporta de manera
coherente con respecto a la dispersión de emisiones. Típicamente forma una unidad de
gestión o de análisis de la calidad del aire. De acuerdo al reglamento de la Ley General
del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente en materia de prevención y control
de la contaminación de la atmósfera, una Cuenca Atmosférica es un espacio
geográfico, el cual está parcial o totalmente delimitado por elevaciones montañosas u
otros atributos naturales con características meteorológicas y climáticas afines, donde la
calidad del aire a nivel estacional está influenciada por las fuentes de emisión
antropogénicas y naturales en el interior de la misma, y en cierto casos, por el transporte
de contaminantes provenientes de otras cuencas atmosféricas.
En muchos casos, el impacto de las emisiones de contaminantes a la atmósfera puede
ser predicho usando modelos de dispersión apropiados. Los modelos de dispersión más
avanzados usan ecuaciones de transporte y transformación de los contaminantes
partiendo de consideraciones de tipo físico, químico y meteorológico. Bajo tales
principios se puede normar la calidad del aire. Sin embargo, el monitoreo de la calidad
del aire requiere con frecuencia de la definición de una cuenca atmosférica en donde
ubicar las estaciones de medición de contaminantes y gestionar los niveles de emisión
de contaminantes.
No existe una metodología única para determinar las características de una cuenca
atmosférica por lo que la extensión de estos dominios de gestión de calidad del aire
puede variar de región en región. En una de las propuestas metodológicas para definir
cuencas atmosféricas se pone énfasis en las características de las circulaciones cerca de
la superficie y su interacción con la topografía. Por ejemplo, Davydova (2004) propone:
1. Se determinen las altitudes de la zona de estudio (e.g., estado de Jalisco).
2. El espesor de la capa límite de la atmósfera, en donde se observa la fricción del flujo
atmosféricos dominante sobre la superficie terrestre (entre 1000 y 1500 m).
3. Se calcule la dirección de los vientos dominantes
4. Se determinen los límites de las cuencas atmosféricas utilizando la información de
vientos dominantes en la superficie, las cuales se corrigen utilizando la información de
altitudes topográficas, para establecer zonas de bajo nivel de ventilación o
estancamiento del flujo.
Bajo el esquema anterior, las cuencas quedan definidas básicamente por la dirección
media de los vientos en superficie. brisa del mar-tierra, brisa de montaña, vientos de
3
foehn, etc, Las consideraciones anteriores fueron utilizadas para definir las cuencas
atmosféricas para el estado de Jalisco (Fig. 1)
Fig, 1 Cuencas atmosféricas para el estado de Jalisco (tomado de Davydova 1995)
En nuestro país, el uso más común del concepto de cuenca atmosférica se da en las
ciudades fronterizas, ya que la gestión de la calidad del aire en la zona obliga a criterios
y compromisos transfronterizos. En este sentido, existe claridad en el manejo de cuenca
atmosférica para que vaya más allá de los límites de sólo una ciudad. Ejemplos de
cuencas atmosféricas transfronterizas se tienen en Ciudad Juárez y El Paso, Mexicali y
Valle Imperial entre algunas otras. Sin embargo, es poco claro cuál es la extensión
geográfica-meteorológica de las cuencas, más allá de los criterios de fronteras de los
municipios o condados.
La Cuenca Atmosférica Ciudad Juárez El Paso incluye el área metropolitana del
Municipio de Juárez, Chihuahua, el Condado de El Paso, Texas y aquellas partes del
Condado de Doña Ana, Nuevo México, que están comprendidas dentro de la franja de
100 Kilómetros de la frontera
2. Objetivos del proyecto
En este contexto general, los objetivos de este trabajo fueron:
 Desarrollar, en conjunto con el personal del INE, una propuesta metodológica
para la determinación de cuencas atmosféricas en México
 Identificar de manera preliminar, en conjunto con ele personal del INE, diferentes
cuencas atmosféricas en México a través de la aplicación de la metodología
propuesta
4
3. Propuesta metodológica para la definición de cuencas atmosféricas
Las metodologías anteriores constituyen una posibilidad para definir cuencas
atmosféricas, pero ya sea por los promedios temporales involucrados en el proceso o por
el uso de criterios administrativos, la metodología no contempla con mayor amplitud las
diversas formas de circulación atmosférica. Aunque en el primer caso se considera el
factor meteorológico a través de los vientos y su interacción con la topografía, el esquema
pierde la gran variabilidad que existe por ejemplo bajo condiciones de eventos extremos,
como nortes, frentes fríos, inversiones térmicas, etc. Por otro lado, la versión de cuenca
atmosférica transfronteriza considera un dominio suficientemente amplio para que se
incluyan diversas zonas que, desde el punto de vista social, exponen a su población a los
efectos de los contaminantes.
Algunos grupos consideran que para definir una cuenca se debe tomar en cuenta los
factores meteorológicos y topográficos, pero también los de emisiones y de salud de la
población (eg, Centro Mario Molina). Dicho tratamiento es mucho más complejo que el
de la circulación atmosférica cerca de la superficie solamente.
La presente propuesta metodológica considera factores meteorológicos y topográficos
pero basándose en la dinámica de un flujo tridimensional en la capa límite. La propuesta
intenta que queden insertos en la definición de cuenca factores relacionados con el ciclo
diurno y con eventos meteorológicos extremos.
Así, el esquema de definición de cuenca contempla:
• El uso de trayectorias hacia adelante (forward) de parcelas atmosféricas cerca de
la superficie en zonas urbanas, que cruzan fronteras que se extienden radialmente
(viajando en tres dimensiones).
• Que las parcelas muestra, antes de dispersarse, son arregladas simétricamente en
una malla a distancias de 5km de separación que parten de un nivel cercano a la
superficie, y están distribuidas en la zona de emisiones
• Que la integración de las trayectorias se haga por 24 horas, tiempo en que se
espera viajen una distancia de alrededor de 430 km suponiendo vientos promedio de 5
m/s, y plazo en el que se cumple el ciclo diurno y de actividad de la ciudad.
La dispersión entre trayectorias define el grado de concentración de elementos traza
después de cierto tiempo y su preferencia a concentrarse en determinadas regiones
alrededor de su centro de emisión. El principio básico de la definición de cuencas consiste
así, en encontrar las direcciones preferenciales de las trayectorias dentro de los primeros
mil metros sobre la superficie (aproximación de capa límite). La densidad de trayectorias
que pasen a través de una frontera permitirá definir el flujo de parcelas de aire que afectan
una región determinada.
Para definir la “frontera” por donde pasa un número de parcelas es posible utilizar
polígonos o círculos concéntricos que partan de la región dominio de interés, como puede
ser la zona urbana donde se producen las principales emisiones de contaminantes (Fig. 2).
La cuenca quedará definida por el número de trayectorias que pasen una cara del polígono
después de 24 horas de integración del método. Se puede utilizar un criterio de valor
umbral de cuál es el porcentaje de trayectorias que debe pasar por una cara para que el
dominio de la cuenca se amplíe en esa dirección.
5
La dirección de las trayectorias está en gran medida determinada por las características
del flujo en superficie, pero también por las condiciones de estabilidad atmosférica. En
una atmósfera poco estable, las parcelas tenderán a elevarse y con ello a salir del nivel de
mil metros, con lo que la densidad de parcelas en esa dirección disminuirá, pudiendo
incluso hacerlo a niveles por debajo del valor umbral requerido para expandir la cara del
polígono.
Una de las dificultades del método en cómo contar las líneas de trayectoria que atraviesan
una de las caras del polígono, que permitirá expandir radialmente hacia afuera el tamaño
de la cuenca en esa dirección. Para facilitar la definición de la estructura de la cuenca
desde el punto de vista computacional, el analizar el número de parcelas (puntos) en cada
subdominio a cada paso de tiempo de la integración de la trayectoria hasta alcanzar 24
horas de integración (Figuras 3 y 3a)
Definición de cuenca
atmosférica
mediante criterio de
flujo de parcelas
Cuenca
Atmosférica
Trayectoria de
parcela
Polígono
frontera
Fig. 2 Diagrama esquemático que muestra la densidad de trayectorias pasando por
caras de polígonos concéntricos
Los subdominios parten de una división simétrica radial que muestre la dispersión de los
volúmenes de aire, cuya densidad queda determinada por los puntos que se ubiquen en
esa zona. La integración espacial de los subdominios da como resultado la forma de la
cuenca atmosférica y en cada uno de ellos es posible contar la densidad de parcelas, la
cual tiene que sobrepasar un umbral para ser considerado parte de la cuenca atmosférica
de un centro urbano dado.
6
El método aquí definido requiere del campo tridimensional del viento. Dicho campo de
viento debe ser el resultado de la asimilación de datos, considerando que factores
orográficos, a través de un modelo dinámico de la atmósfera. El uso de sólo los reportes
de estaciones de superficie es limitado para una dispersión de parcelas y definición de
cuencas, pues restringe el flujo a vientos cerca de la superficie (a 2 metros de elevación),
con lo cual se pierde el factor de movimiento vertical. La definición del dominio de
parcelas se basa en las regiones urbanas donde son mayores las emisiones de
contaminantes, de esta forma, se caracteriza la fuente de mejor forma. Finalmente, al
momento de estructurar espacialmente la cuenca, los criterios de selección de
subdominios que la definirán puede considerar factores sociopolíticos como son densidad
y salud de la población o extensión de municipios. De esta forma, los criterios sugeridos
por algunos investigadores, como los del Centro Mario Molina, son considerados para
definir la cuenca. Las redes de monitoreo cubrirán las zonas en donde se pueda presentar
un nivel elevado de contaminantes “traza”.
Definición de cuenca atmosférica mediante
criterio de concentración de parcelas
Parcelas
Posición inicial
Parcelas
Posición inicial
Cuenca Atmosférica
subdominios
Fig. 3 Definición de cuencas a través de número de parcelas por subdominio
La estructura de la cuenca depende de la condición inicial utilizada para el proceso de
integración de la trayectoria. Se pueden definir tantas estructuras como condiciones de
circulación atmosférica inicial existan. La definición final de la cuenca corresponderá a un
promedio de las estructuras de cuenca encontradas en cada caso. La forma final puede
surgir de un procedimiento de agrupamiento de formas por técnicas de cluster (Fig. 4).
Para la implementación del método se requiere de datos de viento de alta resolución
espacial y temporal tridimensionales. Esto implica que no basta con información de
7
estaciones de superficie. Es conveniente definir las zonas urbanas de emisión de
contaminantes para que las proyecciones de trayectorias partan de fuentes de
contaminación.
Fig. 3ª. Resumen de la propuesta metodológica empleada en esta primera aproximación
a la identificación de cuencas atmosféricas en México
Fig. 4 Patrón de cuenca atmosférica, promedio de varias zonas de acumulación de
trayectorias con distintas condiciones iniciales.
8
El esquema de definición de cuencas aquí propuesto es sólo una de las varias opciones
que se tienen para llegar a una construir espacialmente el dominio de la cuenca
atmosférica y por lo mismo, tiene ventajas y desventajas, las cuales son enunciadas a
continuación:
Ventajas
•
•
•
•
•
•
Emplea un concepto fácil, similar al de flujo a través de una frontera
tridimensional
Requiere de un esquema numérico fácil de implementar
Permite definir las fronteras de la cuenca utilizando densidad de flujo de
contaminantes
Se puede aplicar a diferentes urbes que lleven a cuencas de diverso tamaño.
Flexibilidad de monitorear cambios interanuales en los tamaños de las cuencas
asociados a cambios en la circulaciones
La cuenca se puede ajustar para quedar definidas en términos de las fronteras
político-administrativas más cercanas
Desventajas
•
•
•
•
Requiere datos de viento (3-d) con buena resolución temporal (1 hr) o un modelo
meteorológico de mesoescala
El uso de modelos de mesoescala requiere capacidad adicional
Se requieren numerosos experimentos para definir la cuenca de forma estadística
que considere además eventos extremos (eg., Nortes, sistemas de alta presión y
poca ventilación)
No considera las variaciones de la altura de la capa de mezcla en la densidad de
las trayectorias
El modelo de integración de trayectorias hacia delante (tridimensional) debe ejecutarse
con un número de parcelas representativo de las trayectorias y dispersión. La forma final
de la parcela debe considerar criterios de extensión de zonas por administrar (porcentaje
del flujo atmosférico (contaminante) que sale por cada cara, densidad de población
afectada, fronteras político administrativas).
4. Implementación
Los datos disponibles para el análisis son básicamente vientos cada 50 mb en la vertical,
preparados por la NOAA en el proyecto North American Regional Reanalysis (NARR),
los cuales están disponibles para el periodo 1979-2007. La resolución temporal de los
datos tiene una frecuencia de 3 horas con lo que se puede representar el ciclo diurno. La
resolución espacial de los datos es de 32 km X 32 km, y las variables incluyen los vientos
zonal, meridional y vertical, es decir u, v, ω, en coordenadas de presión. Las trayectorias
que resultan están descritas en coordenadas de latitud, longitud y altura. Los datos de
NARR presentan un grado de suavizamiento que no refleja adecuadamente la turbulencia
atmosférica cerca de la superficie en la mayoría de los casos. Por ello, las cuencas quedan
definidas de manera muy cercana a la dirección del viento. Bajo tal consideración, se
requiere utilizar información de vientos que refleje de mejor forma los factores de
9
mesoescala topográficos y de uso de suelo. La mejor opción para este desarrollo son los
datos que se generan a través del modelo MM5 integrado con resolución de 27 km X 27
km en todo el país. La frecuencia con la que se puede hacer la integración de la
trayectoria es de 30 minutos. El Grupo de Meteorología Tropical cuenta con por lo menos
un año de datos de predicciones a 48 horas en los cuales la condición inicial incluye
asimilación tanto de los vientos en superficie como en altura, con algunos de los
radiosondeos que se realizan en México. Los datos están en coordenadas sigma con lo
cual se sigue adecuadamente la topografía.
Como ejercicio de definición de patrón de cuencas se presentan los resultados si se
considera el día 1 de abril de 2003 en condiciones iniciales de las 0:00Z y de las 12:00Z.
Los datos fuente provienen de los análisis NARR para la parte centro de México. El
viento transporta las parcelas en dirección norte (Fig. 5). En el primer caso ocurren pocas
variaciones de viento hacia las horas locales de la noche por lo que la dispersión entre
parcelas es baja y casi todas ellas permanecen cerca de la superficie. La estructura
resultante esta acotada por la zona verde hacia el norte de la ciudad de México, es decir,
en este caso el factor topográfico es fundamental en definir la estructura espacial del
dominio a considerar como cuenca atmosférica.
Cuando se toman condiciones 12 horas más tarde, es decir a las 6:AM hora local, los
efectos de calentamiento son de mayor importancia y se percibe una mayor dispersión en
las parcelas aunque la estructura básica sigue siendo la misma. El procedimiento se
realiza por varios días y horarios para considerar diversos tipos de flujo y la cuenca
atmosférica patrón es el resultado promedio de los patrones de cada ejercicio de
trayectorias.
1 abril 2003
0:00Z
10
1 abril 2003
12:00Z
Fig. 5 Trayectorias y cuencas atmosféricas en el Valle de México para el 1 de abril de
2003 a las 0:00 y 12:00 Z
Si se utiliza el modelo MM5 se garantiza que los procesos de capa límite quedan
mejor reflejados en la trayectoria (Fig. 6). Para ello, es necesario realizar numerosos
experimentos de pronóstico y aplicar la herramienta de definición y estructuración de
cuencas. Se cuenta con al menos un año de datos con lo que es posible analizar la
influencia de las emisiones de una urbe en otras regiones cercanas.
11
Fig. 6 Trayectorias construidas a partir de una simulación con MM5 para el
14 de septiembre de 2007 12:00Z.
El trabajo completo de definición de cuenca atmosférica para el Valle de México se
completó desarrollando integraciones para diversos meses partiendo de condiciones
iniciales en el transcurso del día. Como se puede observar en la integración para el mes de
enero, partiendo de las condiciones iniciales de las 6:00 AM hora local, la mayoría de las
parcelas tiende a viajar hacia el norte (Fig. 7). La visión tridimensional del viaje de las
parcelas refleja que en general se experimentan condiciones de alta estabilidad
atmosférica por lo que las parcelas tienden a permanecer cercanas a la superficie.
El análisis muestra que la topografía del valle de México juega un papel importante en la
dispersión de los contaminantes cuando las condiciones de estabilidad son altas. Los
municipios conurbanos del estado de México, al norte del Distrito Federal e incluso del
estado de Hidalgo, al noreste del D.F. se ven influenciados por las emisiones de invierno
de la ciudad de México de las primeras horas de la mañana.
12
Fig. 7 Dispersión de trayectorias para enero cuando se parte de
condiciones iniciales de las 06:00 H.L.
13
Hacia las horas de la tarde (6:00 PM hora local) en el mes de enero, el patrón de
dispersión muestra relativamente pocas variaciones, con una clara tendencia de las
parcelas de extenderse hacia municipio al norte de la ciudad de México (Fig. 8). La mayor
diferencia está en el flujo de parcelas hacia el sur de la ciudad de México, en el hueco
topográfico conocido como “Sifón de Yautepec”. La alta subsidencia de la temporada
provoca que las parcelas que se dispersan al sur desciendan hacia el estado de Morelos.
Fig. 8 Como en la Fig. 7, pero para las 06:00 PM hora local.
Otro ejemplo que refleja claramente el efecto de utilizar la dinámica del modelo para
producir las trayectorias de las parcelas que lleven a la definición de cuencas se tiene en la
ciudad de Coatzacoalcos, Veracruz, donde la brisa de mar y la topografía determinan las
trayectorias (Fig. 9). Es claro que existe un efecto de brisa de mar que afecta las
trayectorias de las parcelas en el transcurso del día y que es captado por el esquema de
cuencas atmosféricas. Incluso la presencia de montañas en la zona de San Andrés Tuxtla,
tiene efectos en la preferencia de las parcelas.
14
Fig. 9 Trayectorias de parcelas para Coatzacoalcos, Ver, en mayo con parcelas soltadas
a las 06:00 AM.
La hora con que se inicie la integración de las trayectorias, para el caso de Coatzacoalcos
afecta en menor media la ruta seguida por las parcelas tiene poca importancia, pues el
patrón de brisa de brisa de mar persiste.
Finalmente, si se considera una ciudad como Monterrey, Nuevo León, la presencia de
montañas en la determinación de las trayectorias es fundamental (Fig. 10). En el caso de
los patrones observados en mayo, cuando los vientos dominantes son del este, las parcelas
tienden a sentir el efecto orográfico, afectados por una alta subsidencia promedio. De esta
forma, el efecto de deflexión que mecánicamente impone la Sierra Madre Oriental lleva a
que las afectaciones por emisiones en la ciudad de Monterrey afecten principalmente el
centro de Nuevo León y parte de Coahuila.
En el Anexo A del presente informe, se presentan análisis de trayectorias para diversas
ciudades del país, en diversas épocas del año, consideradas como problemáticas en
términos de condiciones atmosféricas que limitan la dispersión de contaminantes. Los
meses de gran estabilidad atmosférica y de vientos débiles, influyen para que la
ventilación en las ciudades sea limitada y se llegue a condiciones de alta contaminación.
15
Fig. 10 Trayectorias de parcelas para Monterrey, Nuevo León, en mayo con parcelas
soltadas a las 06:00 AM.
5. Criterios de definición de la cuenca atmosférica
Una vez definidas una gran cantidad de trayectorias, es necesario definir un criterio que
lleve a definir cuáles regiones deben quedar incluidas en la cuenca atmosférica.
Evidentemente, regiones en que sólo unas cuantas trayectorias sean observadas no serán
incluidas. Sin embargo, el criterio para definir cuenca atmosférica puede corresponder a
cuantas trayectorias pasan por una región o cuántas parcelas se pueden ubicar en una
región. En cada caso, es necesario establecer porcentaje de trayectorias o parcelas del total
considerado en el ejercicio de trayectorias.
En el presente estudio se decidió determinar el número de parcelas luego de un periodo de
24 horas de integración, incluyendo las parcelas soltadas en diversos horarios para
diferentes épocas del año. Así, si se parte de n parcelas soltadas en total, las m parcelas
que terminan dentro de una región determinan si dicha región queda incluida en la cuenca
atmosférica o no. Evidentemente, el porcentaje de parcelas a incluir (m/n)% disminuirá
mientras más lejano del lugar de emisión se encuentre.
16
Considerando por ejemplo, las parcelas luego de una hora de ser soltadas en la ciudad de
México, la distancia avanzada no parece exhibir una preferencia en una dirección
determinada (Fig. 11). Es sólo después de 24 horas de integración que el patrón de
densidad de parcelas indica las zonas más afectadas por la presencia de parcelas (Fig. 12).
Fig. 11 Densidad de parcelas (%) luego de una hora de integración
Fig. 12 Densidad de parcelas (%) luego de 24 horas de integración
17
Luego de 24 horas la densidad de parcelas, por ejemplo, superior al 20% se ubica
preferentemente hacia el norte y poniente del valle de México, con una pequeña extensión
hacia Morelos a través del Sifón de Yautepec. Aunque algunas parcelas alcanzan incluso
el estado de Veracruz luego de 24 horas, la densidad de parcelas encontradas es
suficientemente baja como para no ser consideradas en la cuenca atmosférica.
Si el análisis anterior se combina con la estructura geográfica de los municipios se puede
llegar a definir que regiones quedan consideradas dentro de la cuenca administrativa
donde se gestionará la calidad del aire (Fig. 13). Es claro que la presencia de un municipio
en la zona de alta densidad de parcelas pudiera no ser suficiente para considerarla en la
cuenca, o quizá el criterio de un umbral porcentual de parcelas pudiera no ser suficiente
cuando la cantidad de personas expuestas a la contaminación es alta. En otras palabras, es
necesario que a continuación se estructuren criterios que combinen el elemento
meteorológico dado por la densidad de parcelas encontradas luego de 24 horas de
integración de trayectorias, con factores socioeconómicos y políticos.
Fig. 13 Densidad de parcelas emitidas en el valle de México luego de 24 horas
de integración y división política municipal en el centro de México.
Una visión más amplia del problema resultará en que las cuencas atmosféricas en el país
se traslapan por lo que aparecen regiones cuya calidad del aire requiere ser gestionada
bajo criterios unificados. A nivel país, la región del altiplano y del Golfo de México
parece unirse en una gran región que, al menos desde el punto de vista meteorológico,
constituye una gran cuenca atmosférica (Fig. 14).
18
Fig. 14 Número de parcelas luego de 24 horas de integración de trayectorias hacia
delante considerando las ciudades con mayores problemas de calidad del aire en
México.
6. Acotamiento de cuencas
Aunque como se ha mencionado con anterioridad aún es necesario continuar con el
desarrollo de trabajos de investigación orientados a identificar y estructurar criterios que
combinen el elemento meteorológico dado por la densidad de parcelas encontradas
después de 24 horas de integración de trayectorias con factores socioeconómicos y
políticos que permitan una definición más clara de las cuencas atmosféricas, se hizo un
primer ejercicio exploratorio de la utilidad de esta información en la que se desplegaron
gráficamente las líneas de la densidad de las trayectorias de las parcelas en un Sistema de
Información Geográfica, usadas como referencia para identificar las isolíneas que incluían
en su interior centros urbanos con poblaciones superiores a los 50,000 habitantes. Los
resultados obtenidos y mostrados en las figuras 15 a 25, indican que, aún sin ser
concluyentes, este tipo de criterios adicionales pueden ser de gran utilidad en el
acotamiento de la extensión territorial de las diferentes cuencas atmosféricas.
Es oportuno hacer hincapié en que las Figuras 15 a 25 ilustran la forma del uso del
tamaño de la población como un criterio adicional en el acotamiento geográfico de una
cuenca. En este caso y sólo como ejercicio exploratorio se usó el criterio de poblaciones
50,000 habitantes potencialmente impactado por la dispersión de las parcelas de aíre. Bajo
esta consideración en el siguiente paso a considerar en el nivel de impacto, lo cual podría
hacerse a través del uso de modelos de calidad del aire en donde a la información
meteorológica de este trabajo sea incorporada a la modelación de la química atmosférica.
19
Figura 15. Límite probable de la cuenca atmosférica de Tijuana bajo el criterio de la existencia de
poblaciones de más de 50,000 habitantes dentro de la zona de dispersión anual predominante del
viento
Patrón de dispersión
Límite probable de la cuenca
Figura 16. Límite probable de la cuenca atmosférica de Mexicali bajo el criterio de la existencia de
poblaciones de más de 50,000 habitantes dentro de la zona de dispersión anual predominante del
viento
Patrón de dispersión
Límites probable de la cuenca
Figura 17. Límite probable de la cuenca atmosférica de Monterrey bajo el criterio de la existencia de
poblaciones de más de 50,000 habitantes dentro de la zona de dispersión anual predominante del
viento
Patrón de dispersión
Límites probable de la cuenca
20
Figura 18. Límite probable de la cuenca atmosférica de Guadalajara bajo el criterio de la existencia
de poblaciones de más de 50,000 habitantes dentro de la zona de dispersión anual predominante del
viento
Patrón de dispersión
Límites probable de la cuenca
Figura 19. Límite probable de la cuenca atmosférica de Salamanca, Guanajuato bajo el criterio de la
existencia de poblaciones de más de 50,000 habitantes dentro de la zona de dispersión anual
predominante del viento
Patrón de dispersión
Límites probable de la cuenca
Figura 20. Límite probable de la cuenca atmosférica de Toluca, Edomex bajo el criterio de la
existencia de poblaciones de más de 50,000 habitantes dentro de la zona de dispersión anual
predominante del viento
Patrón de dispersión
Límites probable de la cuenca
21
Figura 21. Límite probable de la cuenca atmosférica del Distrito Federal bajo el criterio de la
existencia de poblaciones de más de 50,000 habitantes dentro de la zona de dispersión anual
predominante del viento
Patrón de dispersión
Límites probable de la cuenca
Figura 22. Límite probable de la cuenca atmosférica de Puebla bajo el criterio de la existencia de
poblaciones de más de 50,000 habitantes dentro de la zona de dispersión anual predominante del
viento
Patrón de dispersión
Límites probable de la cuenca
Figura 23. Traslape de las probables cuencas atmosféricas de Toluca, Ciudad de México y Puebla
bajo el criterio de la existencia de poblaciones de más de 50,000 habitantes dentro de la zona de
dispersión anual predominante del viento
22
Figura 24. Límite probable de la cuenca atmosférica de Coatzacoalcos, Veracruz bajo el criterio de la
existencia de poblaciones de más de 50,000 habitantes dentro de la zona de dispersión anual
predominante del viento
Patrón de dispersión
Límites probable de la cuenca
Figura 25. Límite probable de la cuenca atmosférica de Campeche bajo el criterio de la existencia de
poblaciones de más de 50,000 habitantes dentro de la zona de dispersión anual predominante del
viento
Patrón de dispersión
Límites probable de la cuenca
23
7. Conclusiones
Entre las conclusiones más importantes del trabajo se deben destacar:
1. Se puede desarrollar el trabajo de definición de trayectorias de parcelas con datos
de NARR para una primera aproximación de cuencas
2. La definición de cuencas atmosféricas es mejor al asimilar datos con experimentos
numéricos de MM5 a 24 horas con campos en coordenadas sigma que sigan la
topografía y generen procesos turbulentos que lleven a mayor dispersión
3. Se puede trabajar con al menos dos años de datos diarios de MM5 que incluyan
viento (27 km X 27 km de resolución espacial y 30 minutos temporal)
4. Los campos de viento tridimensionales deben ser resultado de un procesos
dinámico de asimilación
5. Los experimentos con MM5 requieren de al menos un par de meses para llegar a
construcción de cuencas
6. Los efectos de topografía y estabilidad atmosférica son capturados de forma
adecuada por MM5, lo que se refleja en la estructura de la dispersión de
trayectorias.
7. El modelo captura los elementos de la dinámica atmosférica de cada región (brisas
de mar, barreras topográficas, alta estabilidad, magnitud de vientos).
8. Los criterios de definición de la cuenca pueden partir de la densidad de parcelas
que tienden a localizarse en una región en el transcurso de 24 horas.
9. El requisito básico para evaluar la calidad del aire en una región o cuenca
atmosférica es contar con un sistema moderno y confiable de monitoreo
atmosférico construido con consideraciones de cuenca atmosférica. La definición
de cuencas atmosféricas permitirá revisar la ubicación de las estaciones de
monitoreo.
8. Siguientes pasos
Los resultados lleva a considerar que la parte meteorológica para la gestión de calidad del
aire en cuencas atmosféricas ha sido cubierta, restando ahora considerar y desarrollar
criterios adicionales que permitan definir con precisión las fronteras geográficas y
administrativas de cada una de las cuencas atmosféricas que se identifiquen en el país. En
este sentido quizá se deba explorar la utilidad de información sobre:
1.
2.
3.
4.
Población
Emisiones
Geo-políticos
Calidad del aire
Otro aspecto importante que se debe tener en mente una vez que se acoten las fronteras
geográficas y/o político administrativas de cada cuencas atmosférica es la correspondiente
a estimar su capacidad de carga.
24
Anexo A: Mapas de trayectorias para varias ciudades
Fig. A1 trayectorias en Guadalajara, Jal, para mayo soltadas a las 0:00 HL
25
Fig. A2 Trayectorias en Monterrey, N.L., en mayo, soltadas a las 0:00 AM
26
Fig. A3 Como en la Fig. A2 pero parcelas soltadas a las 12:00 HL
27
Fig. A4 Trayectorias para Salamanca Gto., mayo con parcelas soltadas a las 0:00 AM
28
Fig. A5 Como en la Fig. A4 pero para parcelas soltadas a las 6AM HL
29
Fig. A6 Como en la Fig. A5 pero para enero
30