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LA SINGULARIDAD DEL OZONO TROPOSFÉRICO
CONAMA, 30 DE NOVIEMBRE DE 2016
Ozono troposférico
Stockholm Environment Institute
• Obtener información de las causas que generan los episodios de contaminación fotoquímica que provocan las superaciones del umbral de información de O3 y altos niveles de UFP; base para, en un futuro, evaluar si es posible o no la aplicación de medidas eficaces para reducir la contaminación fotoquímica.
• Detectar posibles lagunas de información o de conocimiento que sería necesario cubrir en el futuro.
Objetivos
MAGRAMA
• Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) • CEAM • CIEMAT • Universidad de Zaragoza (CUD) • IFQR-CSIC • UPV • UPM • LAO-IC3 • AEMET • AirModus • ISCIII, Instituto Salud Carlos III
Ayuntamiento de Madrid Comunidad de Madrid
• Hanyang University, South Korea • CNRS-Univerity Aix Marseille • Birmingham University
Actividades
• Actividad 3. Interpretar la variabilidad vertical de concentraciones de O3 y UFP
• Actividad 1. Interpretar la variabilidad espacial para 28/06/-27/07/2016 de las concentraciones de O3 y NO2. Comparar con julio de 2003, 2014 y 2015
• Actividad 2. Interpretar la variabilidad temporal con alta resolución de los niveles de O3, otros contaminantes fotoquímicos y precursores (NO2 y VOCs)
• 7 RFREM • 3 RF • 26 UF-SUF • 2 UI • 12 UT
Datos horarios meses de julio, 2003, 2014, 2015, 2016
Variabilidad espacial y temporal
1.1. Selección de 50 estaciones de calidad del aire para O3 y NO2
NOMBRE RED TIPO LATITUD LONGITUD ALTITUD ÁVILA 2 CyL SF 40.66 -4.70 1150 CUENCA CLM UF 40.06 -2.13 948 AZUQUECA HENARES CLM UF 40.57 -3.26 600 CAMPISÁBALOS MAGRAMA RFREM 41.27 -3.14 1360 GUADALAJARA CLM UF 40.63 -3.17 620 ALCALÁ DE HENARES CAM UT 40.48 -3.38 589 ALCOBENDAS CAM UT 40.54 -3.64 671 ALCORCÓN CAM UF 40.34 -3.83 693 ALGETE CAM SF 40.59 -3.50 721 ARANJUEZ CAM UF 40.04 -3.59 512 ARGANDA DEL REY CAM UI 40.30 -3.46 584 EL ATAZAR CAM RFREM 40.91 -3.47 995 COLMENAR VIEJO CAM UT 40.67 -3.77 905 COLLADO VILLALBA CAM UT 40.63 -4.01 873 COSLADA CAM UT 40.43 -3.55 594 FUENLABRADA CAM UI 40.28 -3.80 674 GETAFE CAM UT 40.31 -3.72 622 GUADALIX DE LA S. CAM RF 40.78 -3.70 852 LEGANÉS CAM UT 40.34 -3.74 640 ESCUELAS AGUIRRE AM UT 40.42 -3.68 672 ARTURO SORIA AM UF 40.44 -3.64 698 VILLAVERDE AM UF 40.35 -3.71 593 FAROLILLO AM UF 40.39 -3.73 625 CASA DE CAMPO AM SF 40.42 -3.75 645 BARAJAS – PUEBLO AM UF 40.47 -3.58 631 PLAZA DEL CARMEN AM UF 40.42 -3.70 657 BARRIO DEL PILAR AM UT 40.48 -3.71 673 RETIRO AM UF 40.41 -3.69 672 ENSANCHE VALLECAS AM UF 40.37 -3.61 630 FERNANDEZ LADREDA AM UT 40.38 -3.72 605 EL PARDO AM SF 40.52 -3.77 700 JUAN CARLOS I AM SF 40.47 -3.61 669 TRES OLIVOS AM UF 40.50 -3.69 715 MAJADAHONDA CAM SF 40.45 -3.87 722 MÓSTOLES CAM UF 40.32 -3.88 650 ORUSCO DE TAJUÑA CAM RFREM 40.29 -3.22 795 RIVAS-VACIAMADRID CAM SF 40.36 -3.54 610 S. MARTIN VALDEIGLE CAM RF 40.37 -4.40 707 TORREJON DE ARDOZ CAM SF 40.46 -3.48 581 VALDEMORO CAM SF 40.19 -3.68 610 VILLA DEL PRADO CAM RFREM 40.25 -4.27 469 VILLAREJO DE SALVANES CAM ST 40.17 -3.28 761 SEGOVIA 2 CyL UT 40.96 -4.11 952 EST. LA SAGRA (ILLESCAS) CLM SF 40.12 -3.83 548 S. PABLO DE LOS MONTES MAGRAMA RFREM 39.55 -4.35 917 TALAVERA DE LA REINA CLM UF 39.96 -4.85 369 TOLEDO2 CLM UF 39.87 -4.02 500 TRES CANTOS CIEMAT RF 40-59 -3.73 705 COTOS CIEMAT RFREM 40.82 -3.95 1850 BOLA DEL MUNDO CIEMAT RFREM 40.74 -3.97 2260
Variabilidad espacial y temporal
1.2. Evaluación con dosímetros pasivos
• 400 dosímetros GRADKO • 200 de O3 • 200 de NO2
• 100 de cada contaminante en: • 29/06/2016 a 13/07/2016 • 13 a 27/07/2016
Además: Duplicados en 14 estaciones calidad del aire
Variabilidad espacial y temporal
Resultados: Comparación 29/06 a 13/07/2016 y 13 a 27/07/2016
O3 NO2
NO2
28/06-27/07/2016
1-55-88-1414-2626-106
µg/m3 1-5
5-6
6-8
8-13
13-24
µg/m3
NO2
28/06-27/07/2016Excluding NO2>25µg/m3
O3
28/06-27/07/2016
60-78
78-81
81-85
85-90
90-107
µg/m375-87
87-94
94-99
99-106
106-179
µg/m3
OX
28/06-27/07/2016
Variabilidad espacial y temporal
Resultados: Variación espacial media
µg/m3
OX
28/06-27/07/2016Excluding NO2>25µg/m3
75-87
87-91
91-95
95-102
102-114
Variabilidad espacial y temporal
Resultados: Variación interanual
49-7171-7676-8181-8686-100
O3 (µg/m3)
July 2014
33-5353-6262-6969-8888-113
O3 (µg/m3)
July 2003
57-7575-8080-8585-9090-105
O3 (µg/m3)
July 2016
63-7878-8181-8585-9494-117
O3 (µg/m3)
July 2015
58-7575-8080-8484-9090-106
O3 (µg/m3)
July 2014-2016
Variabilidad espacial y temporal
Resultados: Variación interanual
O3 (µg/m3)
July 2014
00-11-33-1414-16
h> 180 µg O3 /m3
00-55-1414-2222-34
h> 180 µg O3 /m3
July 2003
00-66-1111-1717-26
O3 (µg/m3)
July 2015
h> 180 µg O3 /m3O3 (µg/m3)
July 2016
00-11-44-77-11
h> 180 µg O3 /m3
Variabilidad espacial y temporal
Resultados: Variación temporal
0
50
100
150
200
250
28/06/16 00 05/07/16 00 12/07/16 00 19/07/16 00 26/07/16 00
OX
(µg
/m3)
San Martin Villa Prado S. Pablo M. Campisábalos Ávila
0
50
100
150
200
250
28/06/16 00 05/07/16 00 12/07/16 00 19/07/16 00 26/07/16 00
OX
(µg
/m3)
Orusco de T. Villarejo de S. Campisábalos Ávila
* ** ** ** ** *
* ** ** ** ** *
* ** ** ** ** *
SW sector
SE sector
0
50
100
150
200
250
28/06/16 00 05/07/16 00 12/07/16 00 19/07/16 00 26/07/16 00
OX
(µg
/m3)
Majadahonda El Pardo Colmenar V El Atazar Algete Ávila Campisábalos
W, N, NE, central sectors
µg/m3
OX
28/06-27/07/2016Excluding NO2>25µg/m3
75-87
87-91
91-95
95-102
102-114
Variabilidad espacial y temporal
Resultados: Variación temporal
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
OX
µg/
m3
El PardoEl AtazarColmenar VAlcobendasMajadahondaÁvilaCampisábalos
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
OX
µg/
m3
Orusco de T.Villarejo de S.ÁvilaCampisábalos
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
OX
µg/
m3
S. Pablo M.San MartínVilla PradoFuenlabradaÁvilaCampisábalos
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
O3
µg/
m3
S. Pablo M.San MartínVilla PradoFuenlabradaÁvilaCampisábalos
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
O3
µg/
m3
Orusco de T.Villarejo de S.ÁvilaCampisábalos
SW sector
W, N, NE, central sectors
SE sector
SW sector
W, N, NE, central sectors
SE sector
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
O3
µg/
m3
El PardoEl AtazarColmenar VAlcobendasMajadahondaÁvila
Variabilidad espacial y temporal
Resultados: Variación temporal
Variabilidad espacial y temporal de alta resolución
10 km
Average time of the hourly O3 Maxima
Mean Median15:00-15:10 15:00 h UTC15:40-16:00 15:00-16:00 h UTC16:00-16:30 16:00-17:00 h UTC16:30-17:00 17:00 h UTC17:00-17:30 17:00-18:00 h UTC
17.218*
17.417*
15.716*
15.616*
16.917*
16.116*
15.015*
15.516*
15.616*
16.116*15.7
15*
16.617*
16.717*
16.117* 15.1
15*
15.616*
16.417*16.2
16*
16.216*
16.517*
16.316*
15.716*
16.417*
17.017*
17.518*
15.716*
16.016*
16.617*
16.216*
15.115*
15.616*
15.516*
16.016*15.6
15
16.617*
16.617*
17.318* 15.3
15*
16.016*
16.217*15.8
16*
16.116*
16.617*
16.617*
15.716*
16.017*
10 km
Average time of the hourly O3 Maxima (>115µg/m3)
Mean Median15:00-15:20 15:00 h UTC15:20-16:00 15:00-16:00 h UTC16:00-16:30 16:00-17:00 h UTC16:30-17:00 17:00 h UTC17:00-17:30 17:00-18:00 h UTC
Variabilidad vertical
Resultados: Perfiles realizados
11/07/2016 12/07/2016 13/07/2016 14/07/2016
07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00
09:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00 Local time
UTC hh:mm
2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600
2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600
2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600
2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600
m.a
.s.l.
m.a
.s.l.
m.a
.s.l.
m.a
.s.l.
0714-1
0714-2
0714-3
0714-4 0714-5 0714-6 0714-7
Variabilidad vertical
Resultados: 14/07/2016
2000
1600
1200
800
1800
1400
1000
600
2000
1600
1200
800
1800
1400
1000
600
08:20-08:46 09:07-09:25 10:35-10:43 11:01-11:23 12:16-12:34 13:48-14:02 15:55-16:11 17:30-17:45 UTC, hh:mm
10 20 30 40 50 08:05-08:20 08:50-09:07 09:27-09:35 10:45-11:01 12:03-12:16 13:25-13:48 15:36-15:55 17:13-17:30 UTC, hh:mm
0 25 50 75 100
l l l l l l l l l l l l l l l l
l l l l l l l l l l l l l l l l
20 25 30 35 40 l l l l l l l l l l l l l l l l
l l l l l l l l l l l l l l l l
103 104 105 45
0 60 120 180 240 300 360
m a
.s.l
.
T oC
N3
O3 ppb
m a
.s.l
. RH (%) Wind direction (o)
0 60 120 180 240 300 360
i. Fumigación desde estratos altos. ii. Generación fotoquímica en superficie.
iii. Transporte penacho urbano.
12/07/1994 08:15 h UTC
0 30 60 90 120 150
-60 -40 -20 0 20 40 60
8000
6000
4000
2000
0
15/07/1993 05:15 h UTC09:45 h UTC12:00 h UTC
O3 ppb ( )
Alt
itu
de
m a
.g.l
.
Temperature
Perfiles verticales de niveles de O3, y temperatura obtenidos el 12/07/1994 (con sondas libres) y el 15/07/1993 (con sondas
cautivas). Datos obtenidos de Plaza et al (1997).
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 20 40 60 80 100
29/06/16 11:12
06/07/16 10:53
13/07/16 11:03
20/07/16 10:57
27/07/16 11:06
O3 (ppb)
Alt
itu
de
, m
a.g
.l.
Variabilidad vertical
Consideraciones finales
SAN PABLO DE LOS M
TOLEDO2
TALAVERA DE LA REINA
TRES CANTOS
COTOS
BOLA DEL M
Las zonas con mayor impacto en la formación de OX (mayoritariamente O3) se encuentran en un cinturón SW-NE, incluyendo Galapagar-Villanueva del Pardillo-Colmenarejo-Villanueva de la Cañada, Bobadilla del Monte-Las Rozas-Majadahonda- Pozuelo de A.-Alarcón-Móstoles, así como Colmenar V.-Alcobendas-Algete, y la mitad N del término de la Villa de Madrid, en donde se detecta una gran contribución de OX local/regional, que en determinados días puede alcanzar 50-100 µg/m3 OX en las horas de mayor producción de O3 y fumigación de estratos en altura sobre la superficie. Además se registran niveles elevados en S Pablo de los Montes y El Atazar (pero no Campisábalos), donde esta contribución sería del orden de 25-50 µg/m3 OX. Del mismo orden serían los incrementos detectados en el SE de la zona de estudio (Orusco de T. y Villarejo de S.).
• El mes julio de 2016 se puede considerar representativo en términos de variaciones espaciales de zonas con elevados niveles de O3 y OX si éstas se comparan con las de 2003, 2014 y 2015.
• Por el contrario se evidencia una gran variabilidad interanual del número y localización geográfica de las superaciones de este umbral entre los meses de julio 2003, 2014, 2015 y 2016.
• Se evidencia un efecto ‘fin de semana’ en la generación de OX local/regional, lo cual apunta a la posibilidad de que haya una respuesta muy positiva en el caso de reducir las emisiones de precursores (NOX).
Consideraciones finales
• Los perfiles verticales demuestra la gran importancia de las fumigaciones de estratos con altos niveles de O3 en altura probablemente inyectados en alturas a través de las sierras el (los) día(s) anterior(es), aunque el transporte horizontal de la pluma de Madrid tiene también gran relevancia en los episodios (especialmente en las superaciones del umbral horario de información).
Recomendaciones relacionadas con la gestión de la calidad del aire
La elección de medidas para mejorar la calidad del aire en la Comunidad de Madrid deben llevarse a cabo considerando estaciones de vigilancia de referencia que puedan tomarse como base.
La reducción de las emisiones de tráfico ayudaría también a reducir los niveles de concentración de partículas ultrafinas que son emitidas directamente por los tubos de escape de los vehículos. Sin embargo existe otro proceso de formación de partículas secundarias, la nucleación fotoquímica, que ocurre en la atmósfera a partir de gases precursores cuando la radiación solar es más intensa.
Con el fin de poder tomar medidas preventivas es necesario contar con estudios meteorológicos que sean capaces de reproducir, y prever con 3 días de antelación, los procesos de fumigación y transporte en superficie de los contaminantes atmosféricos.
Una vez sea posible esta reproducción es necesario llevar a cabo una modelización tanto de los procesos de transporte en superficie (pluma de contaminación urbana), como en vertical (fumigación de capas superiores alcanzando el suelo).
Después de este proceso se podrán llevar a cabo estudios de sensibilidad para comprobar el efecto de la reducción de precursores como NOx y COVs en las concentraciones de ozono.
¡¡¡¡¡Gracias por vuestra atención!!!!
• Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) • CEAM • CIEMAT • Universidad de Zaragoza (CUD) • IFQR-CSIC • UPV • UPM • LAO-IC3 • AEMET • AirModus • ISCIII, Instituto Salud Carlos III
• Hanyang University, South Korea • CNRS-Univerity Aix Marseille • Birmingham University
