Post on 23-Jan-2016
Contenido
• Antecedentes• Objetivo del trabajo
• Método• Condiciones Meteorológicas y dispersión de
contaminantes en Chile Central• Arsénico• Modelación inversa
Objetivo
• Objetivo General– Estudiar la dispersión de As desde
Caletones a Santiago bajo condiciones de bajas costeras tipo A, a través del uso de modelación directa e inversa. De modo de cuantificar el impacto en la cuenca de Santiago y describir los mecanismos meteorológicos que gobiernan el fenómeno.
Antecedentes
• Condiciones sinópticas– Subsidencia de gran escala– Anticiclón del Pacífico
• Clima Templado-Cálido– Precipitación en meses de invierno
– Estación seca en meses de verano
Antecedentes
• Condiciones geográficas y meteorológicas adversas para la ventilación de la capa límite.
Antecedentes• Bajas costeras empeoran las condiciones de
ventilación.• Grandes emisiones en la cuenca de Santiago• Actividad Minera, emisiones de Azufre y
Arsénico (tóxico). Principalmente Caletones.
• Efecto de las emisiones de Caletones sobre la Cuenca de Santiago.
Bajas Costeras
Tipo A– Baja costera en
Chile central
Tipo BPF– Condición prefrontal
Bajas Costeras• La circulación hacia el océano provoca el ingreso de una masa de
aire cálido desde los Andes que fortalece la inversión térmica
Bajas Costeras
0
50
100
150
200
08-04 18-04 28-04 08-05 18-05 28-05 07-06 17-06 27-06 07-07 17-07 27-07 06-08 16-08 26-08
Nivel PM10
Episodios tipo A
• Test de hipótesis de igualdad de medias• Existe evidencia estadística para afirmar que en
episodios de bajas costeras tipo A, aumenta el nivel de PM10 promedio.
Bajas Costeras
• Test de hipótesis de igualdad de medias• Existe evidencia estadística para afirmar que en
episodios de bajas costeras tipo A, aumenta el nivel de As promedio.
0
0,007
0,01 4
0,021
01 -04 1 5-04 29-04 1 3-05 27-05 1 0-06 24-06 08-07 22-07 05-08 1 9-08
Nivel As
E pisodios tipo A
Arsénico
• Características principales• Principales usos• Dispersión a escala global• Dispersión a escala regional
• Color gris acero• Se encuentra como
impureza en minerales y subproductos en producción y refinación de Cu, Zn, Pb, Au, otros.
Arsénico
• Muy tóxico:• Ingreso por vías
digestiva y respiratoria, puede producir la muerte
Arsénico• Principales usos
– Herbicida– Preservante de maderas
• Dispersión a escala global– Emitido a la atmósfera por procesos que involucran elevadas
temperaturas– El polvo es su principal medio de transporte para las emisiones
de origen antrópico
• Dispersión a escala regional– En Chile es un fenómeno de escala regional
Objetivo
• Objetivos Específicos– Verificar el valor de las emisiones de As– Analizar mecanismos de transporte relevantes– Determinar lugares sensibles a la señal de
Caletones– Evaluar la sensibilidad de las estimaciones de
emisión respecto a la resolución de los campos de viento
Método
• Recopilación de antecedentes• Formulación del Problema• Desarrollo del modelo matemático• Implementación de la modelación Inversa• Interpolación de campos de viento• Selección y descripción de los casos de
estudio• Simulación y discusión de los resultados
Método
Discusión de Resultados
• ¿Cuánto difiere la estimación de las Emisión de Caletones del valor nominal informado por CODELCO?
• ¿Cuál es la sensibilidad de estos resultados respecto a la resolución espacial de los datos?
• ¿Es verdadera la hipótesis que las bajas costeras tipo A favorecen el aumento de la concentración de Arsénico en la cuenca de Santiago?, en caso de ser así ¿además de la intensificación de la capa de inversión hay otro proceso que explique este aumento?
Método
Discusión de Resultados
• ¿Qué sitios son más propicios para la instalación de estaciones de monitoreo?
• ¿Cuál de los valores es más coherente con las mediciones de arsénico, el valor nominal de la emisión de Caletones o el valor estimado por la modelación inversa?,
• ¿cambia esta respuesta si aumenta la resolución de los datos?
• ¿Cuál es el impacto de la emisión de Arsénico de Caletones en la cuenca de Santiago?
Formulación del problema
• Ecuación de continuidad de Masa del Arsénico c/t + Vc = E - S• Emisiones: Lejanas (chimeneas), cercanas
(centrales termoeléctricas) • Transporte en material particulado PM10• Sumideros: deposición seca.• Suponemos que el arsénico no sufre
trasnformaciones químicas relevantes• A partir de c y V se debe determinar una
estimación óptima de E
Formulación del problema
• Min J= ||c° –c||2 + ||E||2
• Sa.c/t + Vc = E – SE(x,t)=(x-x0)E0
S= c
Resultado
c/t + Vc+c = -(x-x0) c*/ -c*/t - Vc*+c*= (x-xf) (z-zo)
Formulación del problema
• Ecuación acoplada• Termino inestable (delta)• Difícil de resolver• Otro camino…
Formulación del problema
• Tenemos “n” estaciones de medición• Obtenemos la respuesta del sistema
a una función impulso• Combinamos la información obtenida
por cada estación y estimamos la función de emisión
Formulación del problema
• Producto Punto <f,g>= f g ddT
• Ecuaciones Lc = L*ci*= i
L= c/t + Vc+c
Formulación del problema
• Funciones de Muestra i=
• Medición i=< i,c>=<L*ci*,c>
=<ci*,Lc> =<ci*, >
1, x=xf0, ~
Formulación del problema
• Sea S‖ = < ci*> S=S‖ S
• s S s=s‖ + s , s‖ = i ci*
j=<cj*,s>=<cj*,s ‖>+<cj*,s >= i<cj*, cj*>
= H , con Hij= <cj*, cj*>, si H es invertible
• s ‖= i ci*= H-1 c*
Propiedades de s ‖
• Es sensible al número de estaciones• Estimador de norma mínima• Estima en forma adecuada la
posición de la fuente.
Estimacion de s
Resultados Preliminares
• Retropluma desde Cerrillos