Calidad del aire en la región centro-oeste de Uruguay: caracterización y relación con la meteorología local regional

Abstract

En esta tesis se estudia la calidad del aire en la región centrooeste de Uruguay y su relación con las condiciones meteorológicas locales y regionales. En la primera etapa de análisis, se caracteriza el comportamiento de los contaminantes M P10, N OX y CO a partir de series de datos horarios que abarcan el período entre enero de 2008 hasta diciembre del 2018, recabadas en la ciudad de Fray Bentos (departamento de Río Negro). Para ello se realiza un análisis exploratorio del comportamiento climatológico de los tres parámetros indicadores de la calidad del aire y se estudia la variabilidad interanual e interestacional de los contaminantes y su ciclo diario y mensual. También se analiza la relación entre el ciclo diario medio mensual de concentración y altura de la capa límite en la región de estudio. Para finalizar esta etapa, se relacionan los valores de concentración con los valores de dirección y velocidad de viento tomados in situ y, con el módulo Openair del software R, se construyen polarplot por trimestre, para cada contaminante. La segunda etapa de análisis se enfoca en el trimestre de invierno (JJA), cuando los valores de contaminantes alcanzan los máximos anuales, según la climatología construida en la primera etapa. Los análisis realizados se dividen en dos partes. En la primera, se identifican dos tipos de eventos de contaminación en el sitio de estudio: uno originado por fuentes locales de emisión y el segundo asociado al transporte de contaminantes provenientes desde la región central y sur de Brasil, centrosur de Paraguay y noreste de Argentina. A partir de las cartas sinópticas en superficie y en 850 hPa construidas para los días previos y durante el desarrollo de los eventos se caracterizó la situación sinóptica que enmarcó cada evento de contaminación. Además, usando el modelo HYSPLIT se identificó la trayectoria de las parcelas que arribaron al sitio de observación durante el desarrollo del segundo evento de contaminación. En la segunda parte, se generaliza el estudio de los eventos considerados: se analiza la relación entre patrones de circulación sinóptica característicos de la región y el desarrollo de eventos de contaminación generados por fuentes locales de emisión y por transporte regional de contaminantes. Los resultados obtenidos en el análisis exploratorio mostraron que hay una estacionalidad bien marcada en el comportamiento de los contaminantes atmosféricos: los valores máximos ocurren en el trimestre JJA y los mínimos en primavera (SON). Además, los gases muestran un ciclo diario con dos máximos: uno ocurre en horas de la mañana y el otro (y mas importante) ocurre en la noche; el mínimo diario ocurre pasado el medio día. En cambio, el ciclo diario de las partículas presenta un solo máximo diario que vi ocurre en la noche. Para los tres contaminantes se observó que el ciclo diario se acentúa en los meses fríos. A partir de los polarplots se deduce que la fuente de emisión de N OX en el sitio de estudio es principalmente local a lo largo del año. En el caso del CO y M P10 se observa la influencia de una fuente local pero también hay una señal de transporte de contaminantes provenientes del sector norte en invierno. En cuanto a los eventos estudiados, se observa que son más significativos desde el punto de vista de valores detectados, los asociados a fuentes locales de emisión pero son de duración menor que los eventos asociados al transporte regional de contaminantes. Además, frente a un evento de contaminación por fuente local, las series de los tres contaminantes estudiados se ven afectadas, mientras que el transporte de contaminantes afecta principalmente al CO y al M P10. Por último, los eventos de contaminación por fuente local, ocurren preferentemente bajo la influencia de un patrón de circulación sinóptica en la región, caracterizado por la presencia de un sistema ciclónico posicionado sobre el océano Atlántico, al sureste de Uruguay por lo que la zona de estudio se ve afectada por viento proveniente del sector suroeste.