El Plan de Prevención y Descontaminación Atmosférica para la Región Metropolitana (PPDA) estableció la necesidad de crear un modelo de pronóstico de episodios de contaminación, debido a la importancia de anticipar las medidas de control y de resguardo a la población frente a la ocurrencia de situaciones críticas.
Por su parte, el Decreto Supremo N° 59 de 1998 del Ministerio Secretaría General de la Presidencia, que establece la norma de calidad primaria para material particulado respirable (MP10), incluyó los requerimientos que debe satisfacer una metodología de pronóstico de calidad de aire.
De acuerdo con dichos requerimientos, mediante resolución Nº12.612 de 1998 del Servicio de Salud Metropolitano del Ambiente de la Región Metropolitana (SESMA), se oficializó la primera aplicación de un modelo de pronóstico de calidad de aire en la ciudad de Santiago, en uso a partir de julio de 1998.
Como una forma de optimizar esta herramienta, en 1999 CONAMA encargó un estudio para mejorar la metodología de pronóstico de calidad de aire en la Región Metropolitana. El estudio dio como resultado un nuevo modelo de pronóstico, denominado modelo Cassmassi.
Este último modelo fue desarrollado a partir de información de calidad de aire medida por la red MACAM-2 y de la información meteorológica de altura de la zona central del país, entre el 1 de abril y el 17 de septiembre de los años 1997 y 1998.
La metodología de pronóstico de concentraciones de PM10 está basada en algoritmos de cálculo desarrollados mediante aplicación de técnicas estadísticas de regresión múltiple, enfocadas a encontrar relaciones entre posibles variables predictivas y la variable a predecir. Los predictores incluyen variables meteorológicas observadas, índices de condiciones meteorológicas observadas y pronosticadas, concentraciones de contaminantes observadas, índices de variaciones esperadas de emisiones y otros.
El modelo Cassmassi pronostica el valor máximo de concentración promedio de 24 horas de material particulado respirable PM10, para el período de 00 a 24 horas del día siguiente, expresadas en microgramos por metro cúbico (ug/m3), en cada una de las estaciones de la red MACAM-2 clasificadas como estaciones de monitoreo de PM10 con representatividad poblacional (EMRP). Estas son: Av. La Paz, La Florida, Las Condes, Parque O'Higgins, Pudahuel, Cerrillos y El Bosque, según lo establece la Resolución Nº 11.481 de 1998 del SESMA.
La concentración pronosticada para el día siguiente se calcula mediante ecuaciones diferentes para cada estación de monitoreo de calidad de aire. Las variables que se requieren para el cálculo de las ecuaciones se obtienen de información relacionada con el cambio esperado de las concentraciones según día de la semana, las concentraciones de PM10 medidas en la red MACAM-2, la información meteorológica de altura obtenida del radiosondeo realizado por la Dirección Meteorológica de Chile cercano a Santiago y de las condiciones meteorológicas de escala sinóptica y regional observadas y pronosticadas para la región.
Tabla 1: Variables utilizadas por el modelo de pronóstico
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Variables relacionadas con emisiones
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- Día de la semana
- Indice de día feriado/no feriado
- Factor de cambio de concentraciones según día de la semana usado en el modelo de CONAMA.
- Factor de cambio de concetraciones según día de la semana específico para cada estación de monitoreo
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Variables de calidad del aire (PM10). Para cada estación de monitoreo
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- Concentración máxima de 24 hrs. observada al día anterior
- Concentración promedio de 24 hrs. observada a las 110 hrs. del día actual.
- Cambios de concentraciones medias de 24 hrs. observadas alas 10 hrs. (en la última hora, últimas 3 hrs., últimas 6 hrs).
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Variables meteorológicas obtenidas del radiosondeo cercano a Santiago (Quintero, Santo Domingo) realizado a las 12 UTC del día actual.
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- Altura, temperatura, humedad, vientos observados a niveles estándar de presión (1000hPa, 925 hPa, 850hPa, 500 hPa).
- Altura, presión, temperatura de la base y tope de la capa de inversión térmica cercana a la superficie.
- Variables derivadas de las anteriores (espesores, diferencias con el día anterior)
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Variables a pronosticar para cada una de la estaciones monitoras.
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- Concentración máxima de 24 hrs. de PM10 esperada para el día siguiente
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La aplicación operacional de esta metodología considera dos algoritmos de predicción para cada estación monitora. Un primer algoritmo incluye el "Indice de Potencial Meteorológico de Contaminación Atmosférica" (PMCA) pronosticado para el día siguiente. La figura 1 muestra que el PMCA tiene una buena correspondencia con los promedios de 24 horas de las concentraciones observadas de PM10.
El segundo algoritmo está basado solamente en observaciones (del mismo día y del día anterior). De esta forma, si el primer algoritmo no se puede aplicar por insuficiencia de la información, se utiliza el segundo algoritmo.
Figura 1: Relación PMCA y contaminación por PM10
Tabla 2: Potencial Meteorológico de Contaminación Atmosférica (PMCA)
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Categoría del, PMCA (Nº de denominación)
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Condiciones de ventilación/dispersión de contaminantes
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Características
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1 Bajo
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Muy buenas
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- Ausencia de inversión térmica de subsidencia.
- Sistemas frontales activos
- Marcada inestabilidad
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Buenas
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- Inversión térmica de subsidencia débil y/o elevada.
- Sistemas frontales de regular actividad o inestabilidad ligera
- Advecciones generalizadas de aire húmedo y nubosidad baja.
- Bajas segregadas o núcleos fríos.
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3 Regular
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Regulares
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- Predominio anticiclónico normal del período invernal
- Ausencia de precipitaciones
- Advecciones débiles de nubosidad baja al sector poniente de la cuenca.
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4 regular/ alto
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Malas a críticas
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- Presencia de configuraciones tipo A o BPF. (*)
- Indice de circulación zonal medio o alto.
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5 Alto
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Críticas
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- Presencia de configuraciones tipo A o BPF.
- Bajo índice de circulación zonal.
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Fuente: CENMA-Universidad de Chile
(*) Corresponde a dos tipos de configuraciones meteorológicas que inciden en los episodios críticos de contaminación. Para más información vea en nuestro sitio el capítulo correspondiente a factores meteorológicos que participan en la contaminación atmosférica de la RM.
En 1999/2000, se realizó una evaluación del modelo Cassmassi por parte del Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile. Para ello, se utilizó la información del período que se extiende desde el 1 de abril al 17 de septiembre de 1999. De esta manera, se garantizó la independencia de los datos usados para validar el modelo de los usados en su construcción. La validación muestra que el modelo Cassmassi cumple con los requisitos del Decreto Supremo. Nº 59 de 1998.
La evaluación del modelo Cassmassi en el período abril - junio de 2000 (considerando la reducción por las medidas implementadas) produjo los siguientes resultados:
- Acierto Total: 71%
- Acierto a Buenas Condiciones: 91%
- Acierto a Condiciones de Alerta: 44%
- Acierto a Condiciones de Preemergencia y Emergencia: 60%.
Dado que el periodo usado tanto para la construcción del modelo como para su validación fue el comprendido entre el 01 de abril y el 17 de septiembre de un mismo año, su uso está restringido al mismo periodo en el año calendario de aplicación.
La descripción detallada del modelo Cassmassi se encuentra en el estudio "Improvement of the Forecast of Air Quality and of the Knowledge of the Local Meteorological Conditions in the Metropolitan Region" (Cassmassi 1999), cuyos informes están disponibles para consultas en dependencias de la Dirección Regional Metropolitana de CONAMA.
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