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Aplicación de un plan de acción de calidad del aire a corto plazo en Madrid bajo un episodio de alta contaminación. Diagnóstico y análisis con técnicas avanzadas.

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Aplicación de un plan de acción de calidad del aire a corto plazo en Madrid bajo un episodio de alta contaminación. Diagnóstico y análisis con técnicas avanzadas.

Pese a esfuerzos recientes para mejorar la calidad del aire en las ciudades, la contaminación del aire sigue siendo uno de los principales problemas en las áreas urbanas.

Además de las políticas y planes de mejora de la calidad del aire y lucha contra el cambio climático de largo plazo, son necesarias medidas adicionales para afrontar episodios de alta contaminación. El objetivo es poder evitar la superación de los valores límite horarios fijados por la legislación europea en materia de calidad del aire. Estos valores límite horarios (concentración máxima como promedio en una hora) se fijan para minimizar los efectos negativos en la salud de los ciudadanos bajo condiciones meteorológicas desfavorables. En este sentido, el Ayuntamiento de Madrid cuenta con un protocolo de medidas a adoptar durante episodios de alta contaminación por dióxido de nitrógeno (NO2). Dicho protocolo cuenta con diversos escenarios más o menos restrictivos en función de los niveles de contaminación. En diciembre de 2016 se activó por primera vez el escenario 3 de dicho protocolo, que además de otras medidas para regular el tráfico rodado considera restricciones de acceso al centro de Madrid.

El equipo de investigación del proyecto Tecnaire-CM se planteó que sería interesante y conveniente realizar un análisis monográfico sobre la aplicación del protocolo de NOen Madrid para contribuir a mejorar el conocimiento sobre los procesos atmosféricos asociados a estos episodios de alta contaminación y para entender la efectividad y posibilidades de mejora del protocolo.

En primer lugar, se recopilaron datos meteorológicos y de calidad del aire de diverso tipo medidos en distintos puntos de la ciudad durante el periodo de interés, incluyendo técnicas no convencionales. Estos datos indican que el episodio está claramente asociado a las condiciones de estabilidad atmosférica y baja velocidad del viento y que presenta una relación muy clara con el fenómeno de inversión térmica. En estas condiciones la ventilación general y la dispersión de los contaminantes son muy limitadas, favoreciendo que se acumulen y den lugar a altos valores de concentración. El análisis de dichos niveles, sus patrones temporales y su relación con otros contaminantes permiten deducir el posible efecto del protocolo. Los resultados apuntan a que las medidas asociadas al escenario 3 pudieron evitar que la concentración de NOse incrementase hasta un 15% en algunos lugares del centro de la ciudad, aunque su impacto es muy reducido en la periferia.

Para contrastar esta interpretación de las observaciones, se realizó la simulación del episodio con y sin las medidas restrictivas. Para ello, se aplicó un sistema de modelización de la calidad del aire regional (WRF-SMOKE-CMAQ) con una resolución espacial de 1 km2. Adicionalmente se realizaron simulaciones de muy alta resolución (metros) para investigar el efecto a nivel de calle y tratar de entender las implicaciones que las medidas a nivel de ciudad pueden tener para la exposición de los ciudadanos en puntos concretos. Para ello se utilizó el software star-CCM+ (modelo CFD-RANS) en un dominio a microescala en el centro de Madrid (alrededor de la calle Gran vía). Ambos sistemas se alimentaron con las mismas emisiones, obtenidas a partir de un modelo de tráfico del Ayuntamiento capaz de simular las condiciones de tráfico en toda la ciudad a nivel de calle en función de las  restricciones aplicadas.

Las conclusiones obtenidas con las simulaciones realizadas sugieren que la aplicación del protocolo durante este episodio particular pudieron haber evitado que las concentraciones aumentasen hasta en 24μg∙m-3(14% respecto al hipotético escenario de no acción) en el centro de la ciudad, aunque puede causar que el NOaumente ligeramente a las afueras de la ciudad debido a la redistribución del tráfico, lo que respalda las conclusiones derivadas del análisis de las observaciones. También cabe destacar que los resultados de la simulación ofrecen una visión consistente a las distintas escalas. No obstante, el análisis de detalle permite entender cuáles son las estrategias más interesantes a nivel local.

No obstante, se necesitan más estudios para estimar con mayor precisión el efecto de las medidas adoptadas y para evaluar posibles optimizaciones. Los resultados conseguidos, detallados en los dos artículos publicados (ver referencias) sugieren que bajo condiciones meteorológicas tan adversas es muy difícil reducir los niveles de concentración, y sólo medidas drásticas en relación a la reducción del tráfico rodado pueden lograr un impacto significativo. Esto pone de relieve la importancia de anticipar las acciones a corto plazo y, sobre todo, la necesidad de implementar medidas de reducción permanentes relacionadas con los planes y políticas de calidad del aire a largo plazo que permitan rebajar los niveles de contaminación atmosférica durante todo el año.

Referencias
  • Borge, B. Artíñano, C. Yagüe, F.J.  Gomez-Moreno, A.  Saiz-Lopez,  M. Sastre,  A.Narros, D. García- Nieto, N. Benavent, G. Maqueda, M. Barreiro, J.M.d e Andrés,  Á. Cristóbal. “Application of a short term air quality action plan in Madrid (Spain) under a high-pollution  episode   Part   I:  Diagnostic   and   analysis   from    observations”.  Science of The Total   Environment   (2018) https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.03.149
  • Borge, J.L. Santiago, D. de la Paz, F. Martín, J. Domingo, C. Valdés, B. Sánchez, E. Rivas, M.T. Rozas, S. Lázaro, J. Pérez, A. Fernández. “Application of a  short term  air quality action plan in Madrid (Spain) under a high-pollution  episode  – Part  II:  Assessment from multi-scale modeling”. Science of The Total Environment (2018) https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.04.323

Acerca de TECNAIRE-CM

El programa TECNAIRE-CM, financiado por la Dirección General de Universidades e Investigación de la Comunidad de Madrid (Programas de Actividades de I + D entre grupos de investigación de la Comunidad de Madrid en Tecnologías 2013 -S2013/MAE-2972-), pretende desarrollar nuevas técnicas, capaces de diagnosticar los problemas de calidad del aire de  una manera integral en entornos urbanos y evaluar la estrategia para suresolución.

En el proyecto participan grupos de investigación de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), la Universidad Complutense de Madrid (UCM), el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) junto con una docena de empresas asociadas y de técnicos delárea de calidad del aire del Ayuntamiento y de la Comunidad de Madrid.