Caracterización meteorológica de los episodios extremos de contaminación por material particulado fino en Coyhaique, Patagonia, Chile

Abstract

La ciudad de Coyhaique, localizada en un valle cordillerano semicerrado de la región de Aysén y con alrededor de 60 mil habitantes, registra recurrentemente las más altas concentraciones de material particulado fino (MP2,5) de Chile. De acuerdo con el último inventario de emisiones, realizado el 2017 por el Ministerio del Medioambiente de Chile (MMA), un 98 % de las emisiones a la atmósfera de MP2,5 en esta ciudad, son generadas por la combustión de leña residencial para calefacción. El presente estudio tiene como objetivos identificar y estudiar aquellos patrones meteorológicos de escala sinóptica vinculados a los eventos de emergencia de calidad del aire por MP2,5 en Coyhaique, es decir, concentraciones atmosféricas que igualan o superan los 170\con como promedio de 24 horas. Con este fin, se identificaron eventos diarios de emergencia para el período entre 2014 y 2020 a partir de los valores medios diarios de MP2,5 medidos en las estaciones de la Red SINCA de Coyhaique. En el registro analizado, un 20 % de los días (502 días) presentó algún nivel de contaminación considerado peligroso y un 6\% de los días (158 días) alcanzaron un nivel de emergencias por MP2,5. Para la muestra de días de emergencia, se analizaron los campos meteorológicos de reanálisis de NCEP-NCAR. Esto incluye la altura geopotencial, velocidad de viento vertical (omega), cobertura nubosa total, viento y temperatura en los niveles de 925 y 500 hPa, además de cortes verticales en 45° y 55° de latitud sur, y se obtuvieron los campos medios y sus anomalías respecto de la climatología (1991-2020). Los resultados muestran que los episodios de emergencia de MP2,5 están relacionados con una anomalía media de altura geopotencial positiva en 500 hPa, típicamente superior a 120 m. El centro de la anomalía se ubica en la tropósfera media, entre Tierra del Fuego y el Paso Drake, para los días de máxima concentración de MP2,5 en Coyhaique. Esta configuración de gran escala produce típicamente un debilitamiento del viento zonal en toda la tropósfera, un calentamiento anómalo de la tropósfera y un fortalecimiento de la inversión próxima a la capa de límite, inhibiendo los procesos de ventilación y dispersión de contaminantes en Coyhaique. Dentro de los factores que intensifican la inversión térmica son un enfriamiento radiactivo nocturno, desde la superficie, y un calentamiento generado por una compresión adiabática desde la tropósfera media. Conjuntamente, el patrón meteorológico durante días de episodio se asocia con un mayor enfriamiento e incrementando la demanda térmica media de los hogares, condición que favorece la demanda por calefacción y con ello, las emisiones de MP2,5 a la atmósfera.