El modelo de
transporte
químico MOCAGE
Modelos numéricos predictores para gestión medioambiental
La modelización de la composición química de la atmósfera
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La composición química de la
atmósfera terrestre está
continuamente en evolución debido
a los cambios en las emisiones
(tanto naturales como
antropogénicas) así como a la
variabilidad climática natural (El
Niño, Variabilidad
estratosférica,etc)
Como en Meteorología, la
modelización numérica es hoy en
día una de las herramientas mas
útiles para la investigación y las
aplicaciones en el campo de la
composición Química de la
Atmósfera.
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El problema
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Modelizar la atmósfera y su composición es un problema determinista que
consiste en integrar en el tiempo un conjunto de ecuaciones en derivadas
parciales a partir de un estado inicial que se supone conocido y de los flujos de
emisión en superficie y en altura.
La dificultad procede de varios puntos:
• En general no disponemos de solución analítica a este problema.
• Hay que recurrir a métodos numéricos que permitan abordar el
problema de forma compatible con los medios de cálculo disponibles.
La puesta en operación de un modelo químico incluye:
• Elección de los dominios horizontal y vertical
• La elección de los procesos químicos y físicos que se contemplan y la
manera de representarlos
• La elección de una estrategia para la integración de las ecuaciones en
el tiempo
Y están condicionados por el grado de conocimiento del modelizador de los
fenómenos representados y por los medios de cálculo disponibles.
Tiempo químico
• El llamado tiempo químico (chemical weather) es un
campo de creciente interés.
• Varios Institutos meteorológicos (Environment Canadá y
NOAA) emiten predicciones de tiempo meteorológico y
químico.
• Tiempo químico: Conocimiento de las distribuciones a
nivel global, regional y local de gases traza y aerosoles con
su correspondientes variabilidades asociadas (desde
minutos a días)
• 2 enfoques:
• Online: El módulo químico está acoplado a un modelo NWP
• Offline: CTM aislados y forzados por campos meteorológicos
procedentes de modelos NWP
¿Por qué modelizar la composición química?
• La finalidad principal de la modelización química es
conocer con anticipación suficiente la previsión de los
niveles de polución de forma que sea posible tomar las
medidas puntuales de reducción de emisiones que limite el
impacto de los posible episodios susceptibles de ser
peligrosos para la salud de los ciudadanos.
• Pero también son herramientas para prever la evolución
futura de la composición química de la atmósfera y de su
impacto en el clima y para comparar diferentes escenarios
de emisiones antropogénicas. Aunque sus incertidumbres
son elevadas, son la mejor herramienta de la que
disponemos en la actualidad.
• AEMET ha iniciado un acuerdo de
colaboración con Méteo France relativa a la
modelización química.
• En virtud de este acuerdo AEMET utilizara el
modelo MOCAGE, desarrollado por Météo
France, con el fín de proporcionar
predicciones de tiempo químico así como de
disponer de una herramienta para la
simulación realista de emisiones accidentales
susceptibles de ser peligrosas para la
población.
MOCAGE: Modélisation de la Chimie Atmosphérique
Grande Echelle
MOCAGE es un modelo de transporte químico (CTM) 3D que proporciona
simulaciones numéricas de las interacciones entre los procesos dinámicos, físicos y
químicos en la atmósfera (troposfera y baja estratosfera)
Resuelve la ecuación de continuidad para cada especie
Es flexible: Es global y permite hasta un máximo de 3 niveles de anidamiento.
Permite asimilación de datos
(3DVAR, 4DVAR)
Estructura vertical: 47 niveles
híbridos (60 en modo clima)
Esquema químico: RACMOBUS:
REPROBUS en estratosfera
(Lefevre et al, 1994 1998)
RACM en troposfera
(Stockwell et al, 1997)
RACMOBUS tiene en cuenta 119
especies y 372 reacciones
MOCAGE: Modélisation de la Chimie Atmosphérique
Grande Echelle
PRINCIPALES PARAMETRIZACIONES FÍSICAS:
Esquema de advección SL (Rasch & Williamson, 1987)
Esquema de difusión turbulenta de LOUIS (1979)
Esquema de convección TIEDKE o KFB (2001)
Deposición seca de WESELY (1989)
El modelo diferencia entre precipitación convectiva y de gran escala
para el esquema de deposición húmeda de especies hidrosolubles.
EMISIONES:
TNO-GEMS a nivel europeo (Resolución ~7 km)
EMEP
IPCC
FORZAMIENTOS METEOROLOGICOS:
ECMWF a nivel global
HIRLAM-INM:
ONR
HNR
CNN
MOCAGE: Estructura vertical
Estratosfera
(28 niveles)
~ 50 km
PBL (8 niveles)
Configuración MOCAGE en AEMet
Global
ECMWF
2x2
Atlántico
Europeo
ONR 0.5x0.5
Península
HNR 0.1x0.1
MOCAGE: Ventajas para AEMET
Cuando MOCAGE esté operativo en AEMet estaremos en condiciones de proporcionar:
Predicciones hasta H+48 de (entre otros)
SO2
NO
NO2
O3
CO
Radiación UV  UVI (en condiciones nubosas)
MOCAGE: Modo ACCIDENTE
MOCAGE es también capaz de trabajar en modo ACCIDENTE
En este caso la química está desactivada
Únicamente el transporte, las deposiciones secas y húmedas y (en su caso) el
decaimiento radioactivo están activados
Se pueden definir hasta un máximo de 10 fuentes puntuales y el modelo calcula su
evolución.
Precisa los forzamientos meteorológicos de presión en superficie (2D) y T, q, u, v y w
(3D).
Permite anidamientos (Global + hasta 3 dominios anidados)
Nos permite simular liberaciones accidentales de material (pasivo o radioactivo) y
conocer con anticipación la evolución de la nube tóxica
Gracias por su atención
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Plantilla Identidad AEMET v3