Influencia de la dinámica de los vientos atmosféricos sobre las concentraciones de PM10 y PM2.5 de la zona de minería de carbón a cielo abierto del departamento del Cesar

Abstract

La zona de minería de carbón a cielo abierto del departamento del Cesar, Colombia, presenta una importante afectación de la calidad del aire de sus centros poblados debido al material particulado PM10 y PM2.5 emitido por las minas de carbón que actualmente operan allí. En este trabajo de investigación se validaron los esquemas de capa limite planetaria YSU (Yonsei University scheme) y MYNN2 (Mellor-Yamada-Nakanishi-Niino 2.5) del modelo WRF y se determinó como la dinámica del viento influye en las concentraciones del material particulado que es monitoreado en la zona minera. Se encontraron rutas de circulación del material particulado PM10 y PM2.5 en un periodo de ENSO neutral y se estimó la influencia de los vientos regionales y locales en dichas rutas, además se analizó el comportamiento de los vientos a diferentes niveles de alturas, tomando como referencia la capa limite planetaria; por último se identificaron en el periodo de estudio patrones de dinámica de vientos a escala local que se podrían implementar para pronosticar episodios de altas concentraciones del material particulado en la zona. Los resultados de las simulaciones dejaron ver que en los días donde los monitoreos mostraron las mayores concentraciones de material particulado PM10 y PM2.5 se presentaron condiciones de estabilidad atmosférica y desplazamiento lento de las masas de aire locales, lo que propició que el material particulado quedara suspendido en la atmosfera del área de estudio por un mayor tiempo, esto sumado a la incidencia de partículas saharianas que contribuyeron para que estas altas concentraciones se presentaran (Texto tomado de la fuente).

The open-pit coal mining area of the Cesar department, Colombia, has a significant impact on the air quality of its population centers due to the PM10 and PM2.5 particulate matter emitted by the coal mines currently operating there. In this research work, the YSU (Yonsei University scheme) and MYNN2 (Mellor-Yamada-Nakanishi-Niino 2.5) planetary boundary layer schemes of the WRF model were validated and it was determined how wind dynamics influence the concentrations of particulate matter monitored in the mining area. Circulation routes of PM10 and PM2.5 particulate matter were found in a neutral ENSO period and the influence of regional and local winds on these routes was estimated. In addition, the behavior of the winds at different height levels was analyzed, taking as reference the planetary boundary layer; Finally, during the study period, local-scale wind dynamics patterns were identified that could be implemented to forecast episodes of high concentration of particulate matter in the area. The results of the simulations on the monitoring days showed that the highest concentrations of PM10 and PM2.5 occurred when the atmosphere presented conditions of atmospheric stability and slow displacement of local air masses, which caused the particulate matter to remain suspended in the atmosphere of the study area for a longer time, this added to the incidence of Saharan particles that contributed to these high concentrations occurring.