Contenido
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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
200
Niv el P M 10
Ep i so d i o s t i p o A
150
100
50
0
08-04
1 8-04
28-04
08-05
1 8-05
28-05
07-06
1 7-06
27-06
07-07
1 7-07
27-07
06-08
1 6-08
• 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.
26-08
Bajas Costeras
0,021
N i v el A s
E pi s odi os ti po A
0,01 4
0,007
0
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
• 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.
Arsénico
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Características principales
Principales usos
Dispersión a escala global
Dispersión a escala regional
Arsénico
• Color gris acero
• Se encuentra como
impureza en minerales y
subproductos en
producción y refinación de
Cu, Zn, Pb, Au, otros.
• 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
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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 + Vc = 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 + Vc = E – S
E(x,t)=(x-x0)E0
S= c
Resultado
c/t + Vc+c = -(x-x0) c*/
-c*/t - Vc*+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 ddT
• Ecuaciones
Lc = 
L*ci*= i
L= c/t + Vc+c
Formulación del problema
• Funciones de Muestra i= 
1, x=xf
0, ~
• Medición i=< i,c>=<L*ci*,c>
=<ci*,Lc> =<ci*, >
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
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