Análisis de la variabilidad de espesor óptico de aerosoles atmosféricos sobre el territorio Colombiano y de las condiciones meteteológicas asociadas con altas concentraciones de Carbono Negro (BC) en una estación de monitoreo en Bogotá

Abstract

En Colombia no se han analizado a escala intranual las mediciones de Carbón Negro, contaminante con tiempo de vida media corto, ya que los estudios realizados corresponden a campañas de corta duración que no superan los tres (3) meses, por ende se desconcen sus ciclos y si estos son similares a los de un contaminante bien caracterizado en el país como material particulado. Por otra parte se desconoce si un reanálisis químico de Carbón Negro puede reproducir los valores de concentración monitoreados en superficie y si las concentraciones de Carbón Negro se relacionan con los valores de profundidad óptica de aerosoles. Respecto a las condiciones meteorológicas que dominan los eventos de máxima concentración de contaminantes atmosféricos, las caracterizaciones de algunos de los sistemas de vigilancia de la calidad del aire de Colombia han evidenciado que los valores de material particulado se reducen con eventos de precipitación, pero esto no se ha verificado para eventos de alta concentración de Carbón Negro en Bogotá, adicionalmente no se ha analizado en detalle el comportamiento de otras variables meteorológicas, ni de la estabilidad atmosférica asociada con eventos de alta concentración de Carbón Negro, de tal manera que la información obtenida de este documento podrá ser útil en la toma de deciciones regulatorias respecto a Carbón Negro. De acuerdo con lo anterior, en este documento se analiza la variabilidad temporal del Carbón Negro en la única estación de monitoreo en superficie que hay actualmente en Bogotá, junto con la variabilidad temporal y espacial de las concentraciones de material particulado (PM10 y PM2.5) reportadas por la Red de Monitoreo de la Calidad del Aire de Bogotá. En este análisis se identifican las características bajo las cuales se presentan eventos de alta concentración de Carbón Negro y material particulado en Bogotá teniendo en cuenta aspectos tales como duración, frecuencia, hora del día y mes del año. A partir de la información obtenida se seleccionaron cuatro casos de estudio, los cuáles se analizan usando radiosondeos, imágenes de satélite del GOES-13 proveniente del canal infrarrojo, la información proveniente del reanálisis MERRA-2 para Carbón Negro y las variables meteorológicas obtenidas de simulaciones con el modelo regional de la atmósfera WRF. Adicionalmente, se analiza la distribución espacial y temporal de AOD con base en información de sensado remoto, para lo cual se emplean imágenes del instrumento MODIS, tomadas a bordo del satélite Terra para el nivel diario (L3). Esta información de profundidad óptica de aerosoles se discute a partir de promedios anuales por un período de tiempo que incluye los últimos 10 años, así como a partir de promedios mensuales y diarios para la serie disponible de Carbón Negro (24 de noviembre 2014 a 24 de noviembre de 2016.) Se encontró que el Carbón Negro y material particulado tienen ciclos estacionales, semanales, diarios y horarios similares, con picos de concentración en las horas de mayor actividad laboral y meses de época seca. Sin embargo se estableció que los picos de concentración más significativos se relacionan con frecuencias de vientos de componente zonal Oeste (W), bajas presiones atmosféricas y características meteorológicas dominadas por condiciones de estabilidad atmosférica; estabilidad que es reforzada con inversiones térmicas que inician en superficie y se extieneden por la columna. Adicionalmente, se estableció que el reanálisis meteorológico MERRA-2 subestima las concentraciones de Carbón Negro en superficie y que las relaciones entre las concentraciones de Carbón Negro y los valores de profundidad óptica de aerosoles, además de ser muy bajas, son inversas.