Dinámica del transporte de material particulado desde la zonas urbanas contaminadas de Coyhaique y Santiago hacia glaciares en escala regional

Abstract

Considerando que Coyhaique y Santiago se posicionan en el primer y sexto lugar de las ciudades con la peor calidad de aire por MP2.5 de América Latina y el Caribe y, además, los aerosoles depositados en regiones de alta montaña podrían ser liberados por fuentes ubicadas lejos del sitio, resulta imperante comprender el mecanismo de transporte del material particulado proveniente de estas ciudades. Por lo que se determinaron las trayectorias directas de concentraciones de material particulado atmosférico registradas con el GRIM Aerosol Technik Gmbh C-11 y el BAM 1020 desde las ciudades de Santiago y Coyhaique, respectivamente, durante períodos del año 2018 y 2019 reconociendo glaciares receptores a escala regional mediante la utilización conjunta de HYSPLIT, MeteoInfoMap, R y QGIS. Además, con el fin de desprender asociaciones y estructuras que no son evidentes de forma a priori en las trayectorias, se determinaron los conglomerados con el método de algoritmo media K basado en la distancia angular incorporando un análisis estacional y se identificaron las zonas con mayor tiempo de residencia del contaminante mediante PSCF. Las trayectorias fueron de 48 horas hacia adelante comenzando diariamente a las 00:00, 06:00, 12:00 y 18:00 horas (UTC) a 100, 1000 y 2000 msns. Las trayectorias van predominantemente desde el este de Santiago hasta el inicio del Océano Atlántico, mientras que una pequeña proporción de ellas se dirigen al noroeste del país chileno. Respecto a los conglomerados, el 66.7% de ellos cruzan la Cordillera de los Andes y sólo el 22.2% además cuentan con la mayor concentración de algún material particulado, asimismo a una altura de 100, 1000 y 2000 msns son intersecados 68, 27 y 55 glaciares de la zona cordillerana, respectivamente, reconociendo glaciares como Glaciar Bello, Glaciar Yeso, Glaciar Tres Picos, Gran Glaciar y Glaciar Leñas. Bajo un análisis estacional, destaca que durante el verano a 100 y 1000 msns es intersecado el Glaciar Morado E. de Argentina. En el caso de la ciudad de Coyhaique, el total de los conglomerados a distintas alturas cruzan la Cordillera de los Andes, pero no hay intercepción de glaciares, ni tampoco bajo un análisis estacional. El análisis PSCF indica que a 100 y 2000 msns se tiene entre un 30 y 40% de probabilidad de que el MP2.5 y MP10 quedé en el área del Gran Santiago, mientras que el MP1 presenta entre un 20 y 30% exclusivamente a 2000 msns. Por el contrario, a 1000 msns se tiene la mayor probabilidad de que cualquiera de los materiales particulados quede estancado en la urbe con un rango entre el 40 y 50%. En cambio la ciudad de Coyhaique indistinguidamente de la fracción MP2.5 o MP10 y la altura, la probabilidad va entre el 30 y 40%. Paralelamente, a 1000 msns tiene la mayor probabilidad con un 79% de ser interceptados los glaciares de la Región de Valparaíso y Metropolitana para la fracción de MP10 tales como Olivares Beta y Gama y Juncal Norte y Sur. Por otro lado, en el caso de Coyhaique a 1000 msns se tiene la mayor probabilidad con un 83% de ser intersecados los glaciares de la provincia de Santa Cruza de Argentina tales como: Cumbre Sur, San Lorenzo Este y Sur, Volcánico. Seguidamente, a 2000 msns se tiene una probabilidad con un 81% de intersecar glaciares de la Región de Aysén del General Ibáñez del Campo como los glaciares U-4 y U-2. Un resultado fuera de los objetivos resulto en que varios conglomerados cruzan sitios ambientales con una importancia ambiental y legal como bienes y reservas nacionales. Entre ellas, destaca la Reserva Nacional de Río Clarillo, la cual podría considerarse como un sitio de importancia ambiental potencialmente receptor de la contaminación atmosférica de Santiago.

Considering that Coyhaique and Santiago rank first and sixth among the cities with the worst air quality for PM2.5 in Latin America and the Caribbean and, in addition, aerosols deposited in high mountain regions could be released by sources located far from the site, it is imperative to understand the transport mechanism of particulate matter from these cities. Therefore, the direct trajectories of atmospheric particulate matter concentrations recorded with the GRIM Aerosol Technik Gmbh C-11 and BAM 1020 from the cities of Santiago and Coyhaique, respectively, during periods of 2018 and 2019 were determined by recognizing receptor glaciers at regional scale through the joint use of HYSPLIT, MeteoInfoMap, R and QGIS. In addition, in order to detach associations and structures that are not a priori evident in the trajectories, clusters were determined with the K-means algorithm method based on angular distance incorporating a seasonal analysis and areas with longer contaminant residence time were identified using PSCF. Trajectories were 48 hours forward starting daily at 00:00, 06:00, 12:00 and 18:00 hours (UTC) at 100, 1000 and 2000 msns. The trajectories run predominantly from east of Santiago to the beginning of the Atlantic Ocean, while a small proportion of them head to the northwest of the Chilean country. Regarding the conglomerates, 66.7% of them cross the Andes Mountains and only 22.2% also have the highest concentration of some particulate material, also at an altitude of 100, 1000 and 2000 masl, 68, 27 and 55 glaciers of the mountain range area are intersected, respectively, recognizing glaciers such as Bello Glacier, Yeso Glacier, Tres Picos Glacier, Gran Glaciar and Leñas Glacier. Under a seasonal analysis, it stands out that during the summer at 100 and 1000 masl the E. Purple Glacier of Argentina is intersected. In the case of the city of Coyhaique, the total of the conglomerates at different heights cross the Andes Mountains, but there is no interception of glaciers, neither under a seasonal analysis. The PSCF analysis indicates that at 100 and 2000 msns there is between 30 and 40% probability that PM2.5 and PM10 remain in the Greater Santiago area, while PM1 has between 20 and 30% exclusively at 2000 msns. On the other hand, at 1000 msns there is the highest probability that any of the particulate materials will remain stagnant in the city, with a range between 40 and 50%. On the other hand, in the city of Coyhaique, regardless of the MP2.5 or MP10 fraction and the altitude, the probability ranges between 30 and 40%. In parallel, at 1000 masl, the glaciers of the Valparaíso and Metropolitan Region have the highest probability with 79% of being intercepted for the fraction of PM10 such as Olivares Beta and Gama and Juncal Norte and Sur. On the other hand, in the case of Coyhaique, at 1000 msns there is the highest probability with 83% of being intersected by glaciers of the Santa Cruz province of Argentina such as: Cumbre Sur, San Lorenzo Este and Sur, Volcánico. Next, at 2000 msns there is an 81% probability of intersecting glaciers from the Aysén del General Ibáñez del Campo Region, such as glaciers U-4 and U-2. An off-target result was that several clusters intersect environmental sites with environmental and legal importance as national assets and reserves. Among them, the Rio Clarillo National Reserve stands out, which could be considered as a site of environmental importance potentially receiving air pollution from Santiago.