Análisis de la variabilidad estacional, interanual y tendencia del ozono (O3) y sus precursores, así como la dinámica oxidativa de la atmósfera en Bogotá entre 2010 y 2020

Abstract

En este trabajo se analizó la variabilidad estacional, interanual y la tendencia del ozono troposférico (O3) y sus precursores, así como la dinámica oxidativa de la atmósfera en Bogotá entre 2010 y 2020. Para ello, se realizó un análisis descriptivo y cuantitativo de los factores que inciden en los componentes temporales a través del filtro Kolmogorov Zurbenko, el coeficiente de Pearson y Análisis de Componentes Principales (PCA), para las variables meteorológicas, el ozono (O3) y los óxidos de nitrógeno (NO, NO2, NOX). Luego, por medio de la relación de J1/K3, se realizó para cada estación un diagrama de dispersión de la relación entre O3, NO, NO2 en función de NOx, y la regresión lineal entre OX en función de NOX, para enero y abril, para explicar el comportamiento de la dinámica oxidativa de la atmósfera de la ciudad. El componente de tendencia estuvo marcado por la disminución de NOX para Guaymaral, CDAR, Puente Aranda y Tunal de -1.07 [-1.82, -0.38] ppbv/año para la serie de tiempo y un aumento del O3 del 2017 al 2020 de 1.05 [0.14, 2.19] ppbv/año. El componente estacional, de acuerdo con el comportamiento la zona de convergencia intertropical mostró que las concentraciones de los óxidos de nitrógeno fueron superiores a la media durante el periodo húmedo (S-O-N), mientras que las concentraciones de O3 estuvieron por encima de la media durante el periodo seco (D-E-F), debido al aumento de la actividad fotoquímica. Por otra parte, con las concentraciones medias diarias de los contaminantes y parámetros meteorológicos, se determinó que las variables que tienen incidencia en el O3 son temperatura (73%), velocidad del viento (71%), humedad relativa (70%) y radiación solar (65%). El cociente entre la tasa de fotólisis de NO2 (J1) y la tasa de reacción de NO con O3 (K3) tuvo una media de 9.85 ppbv. Finalmente, las contribuciones regionales aportan concentraciones de fondo de O3 de 28.2, 22.8, 22.3 y 18.6 ppbv para la estación Guaymaral, CDAR, Puente Aranda y Tunal, respectivamente, para el mes de enero. (Texto tomado de la fuente)

This work investigated the seasonal, interannual, and trend variability of tropospheric ozone (O3) and its precursors, as well as the oxidative dynamics of Bogotá’s city atmosphere between 2010 and 2020. To achieve this, a descriptive and quantitative analysis of the factors that affect the temporal components was performed through the Kolmogorov Zurbenko filter, the Pearson coefficient, and Principal Component Analysis (PCA) for meteorological variables, ozone (O3) and nitrogen oxides (NO, NO2, NOX). Then, through the J1/K3 ratio, a dispersion diagram of the relationship between O3, NO, NO2 as a function of NOX was made, and the linear regression between OX as a function of NOX for January and April was analyzed for each meteorological station, to explain the behavior of the oxidative dynamics of the city's atmosphere. The trend component was marked by the decrease in NOX for Guaymaral, CDAR, Puente Aranda, and Tunal of -1.07 [-1.82, -0.38] ppbv/year for the time series, and an increase of O3 from 2017 to 2020 of 1.05 [ 0.14, 2.19] ppbv/year. The seasonal component, according to the behavior of the intertropical convergence zone, showed that the concentrations of nitrogen oxides were higher than the average during the humid period (S-O-N), while the O3 concentrations were above the average during the dry period (D-E-F) due to the increase in photochemical activity. On the other hand, by using the average daily concentrations of pollutants and meteorological parameters, it was found that the variables that have an incidence on O3 are temperature (73%), wind speed (71%), relative humidity (70%,) and radiation. solar (65%). The ratio between the NO2 photolysis rate (J1) and the NO reaction rate with O3 (K3) had a mean of 9.85 ppbv. Finally, the regional contributions provide O3 background concentrations of 28.2, 22.8, 22.3, and 18.6 ppbv for the Guaymaral station, CDAR, Puente Aranda, and Tunal, respectively, for January.