Medio Ambiente

Personal investigador de la Unidad de Modelización Atmosférica del Departamento de Medio Ambiente y de la Unidad de Desarrollo de Aplicaciones y Sistemas Informáticos del Departamento de Tecnología del CIEMAT están trabajando en el desarrollo de un sistema avanzado de predicción de la calidad del aire a muy alta resolución espacial de unos pocos metros cuadrados para la ciudad de Zaragoza, utilizando avanzados modelos atmosféricos y sistemas de información geográfica para mostrar predicciones sobre una plataforma web.

Para prevenir los daños que puede producir la contaminación atmosférica sobre la salud de la ciudadanía, es necesario poder anticipar la ocurrencia de episodios de mala calidad del aire. Esto puede hacerse con modelos de predicción de la calidad del aire. El estado actual de la ciencia atmosférica permite disponer de modelos muy avanzados capaces de simular las condiciones meteorológicas, la dispersión y la química de los contaminantes desde un punto de vista multiescalar, de forma que es posible simular el comportamiento de los contaminantes a escala europea y enfocarse progresivamente en dominios menores y con mejor resolución, llegando a la escala de una ciudad, incluso dentro de sus calles.

Sistema de predicción de la calidad del aire

De esta manera, se puede predecir la calidad del aire que tendremos en los próximos días en las calles de una ciudad (resolución espacial del orden de unos pocos metros cuadrados). Estos modelos son los que CIEMAT está preparando para incorporar en lo que próximamente será el sistema de predicción de la calidad del aire en la ciudad de Zaragoza. Estas predicciones serán visibles para el público en general y para los técnicos medioambientales, gracias a tecnologías de servicio de información geográfica en la web.

A pesar de que, en los últimos 20 años, la calidad del aire en Europa ha mejorado significativamente, la contaminación atmosférica es considerada por la Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA) como la principal amenaza ambiental, especialmente en las zonas urbanas, donde vive la mayor parte de la población. La mayoría de las grandes ciudades del continente se enfrentan a altos niveles de dióxido de nitrógeno, ozono, PM10, PM2,5 y benzo(a)pireno (BaP) (informes de la AEMA) con unos impactos importantes en la salud y en los ecosistemas. España presenta una situación bastante similar al resto de Europa, siendo los contaminantes más problemáticos el ozono troposférico, NO2 y material particulado (informes del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico, MITERD).

Es muy importante poder anticiparse a la aparición de episodios de alta contaminación atmosférica en una ciudad. Por lo tanto, es necesario disponer de herramientas que permitan predecir la concentración de los principales contaminantes, especialmente en zonas urbanas potencialmente más contaminadas. Esto se realiza con modelos matemáticos que son capaces de simular las condiciones atmosféricas, el transporte, la dispersión y la transformación de los contaminantes atmosféricos con bastante fidelidad. La contaminación atmosférica en una ciudad es el resultado de las contribuciones de las emisiones de la propia ciudad y de otras contribuciones de fuentes externas.  Por ello, se necesita un sistema de modelos adecuado que abarque las escalas locales, regionales, continentales y globales para poder predecir los niveles de contaminación en las distintas partes de la ciudad con la mayor fiabilidad y detalle posible.

PRECOZ

En Zaragoza, actualmente, y desde el año 2007, se encuentra operativo un sistema de predicción de la contaminación atmosférica, denominado PRECOZ, que fue desarrollado por CIEMAT con los modelos y herramientas de desarrollo informático existentes en ese momento y cuyo mantenimiento y soporte técnico está siendo realizado también por CIEMAT proporcionando resultados satisfactorios durante estos 15 años.

Sin embargo, desde entonces la ciencia de la modelización de la contaminación atmosférica ha avanzado mucho, desarrollándose nuevos modelos que incorporan más procesos físicos y químicos, por lo que se pueden considerar más contaminantes, y que permiten trabajar a mejor resolución espacial, simulando el comportamiento de los contaminantes en la atmósfera incluso dentro de las calles de las ciudades. De esta manera, estos modelos constituyen una valiosa herramienta como ayuda para una mejor gestión del control de la calidad del aire ambiente en una ciudad. También han avanzado las tecnologías de información geográfica, ofreciendo mayores capacidades de manejo de mapas y de visualización.

PRECOZ 2.0

PRECOZ 2.0 será el nuevo sistema de predicción de la calidad del aire de Zaragoza. Consistirá en una potente herramienta informática para predecir los niveles de contaminantes atmosféricos y permitirá optimizar la gestión de la calidad del aire, gracias a la aplicación de modelos avanzados de dispersión de contaminantes. El sistema será diseñado para transmitir a la ciudadanía la información sobre la calidad del aire mediante tecnologías de información y comunicación (TIC) avanzadas.

Simulando los procesos físicos y químicos de los contaminantes, PRECOZ 2.0 será capaz de predecir a 48 horas vista la concentración de SO2, NO2, CO, O3, PM10 y PM2.5 (dos contaminantes más de los que considera actualmente PRECOZ), contaminantes incluidos en la legislación nacional (RD102/2011) y europea (Directiva EC/50/2008) y cuyo seguimiento día a día es importante para prevenir efectos en la salud. Las predicciones de PRECOZ 2.0 podrán ser muy útiles para prever episodios de contaminación (por ejemplo, por NO2 que es el contaminante de mayor incidencia urbana), y poder adoptar medidas preventivas que puedan mitigarlos (mediante protocolos de actuación contra la contaminación).

Mediante la aplicación de los modelos a mesoscala, WRF para la meteorología y CHIMERE para la dispersión y química de contaminantes, se obtendrán predicciones a escala de toda la ciudad y alrededores con una resolución de hasta 1x1 km2

Simulación

Adicionalmente, PRECOZ 2.0 se basará en simulaciones con un modelo CFD (de las siglas en inglés, Computational Fluid Dynamics) para las predicciones de alta resolución (cien veces más fina que la del actual PRECOZ) dentro de las calles de la ciudad. De esta forma, PRECOZ 2.0 podrá simular explícitamente el efecto de los edificios en la dispersión de contaminantes en las calles de Zaragoza, dando una información muy detallada de cómo se distribuyen los contaminantes dentro de las calles, plazas y parques de la ciudad.

PRECOZ 2.0 permitirá visualizar los resultados en un sistema de información geográfica, que tomando los datos procedentes de los modelos de simulación proporcionará una representación georreferenciada 2D de las predicciones de la calidad del aire en las calles de la ciudad de Zaragoza. Esta información estará accesible tanto para el análisis de los técnicos del ayuntamiento como para su consulta por parte de los ciudadanos en general.

Actualmente PRECOZ 2.0 se encuentra en un estado bastante avanzado de desarrollo y está prevista su instalación y puesta en operación a lo largo del próximo año 2023. Será sometido a un proceso de control de calidad para garantizar su correcta operación y que proporcione las mejores predicciones posibles de la calidad del aire en Zaragoza.  Esta herramienta, una vez entregada e instalada en la Agencia de Medio Ambiente y Sostenibilidad del Ayuntamiento de Zaragoza, se ejecutará diariamente ofreciendo predicciones de calidad del aire a 48 horas vista.