Variabilidad de O3 y MP2,5 en chile centro y sur: un análisis comparativo de modelos CMIP6 para el período 2005-2014

Abstract

En las zonas centro y sur de Chile se registran altas concentraciones de ozono troposférico (O3 ) y material particulado de tamaño aerodinámico inferior a 2,5 µm (M P2,5 ), los cuales suelen superar los límites establecidos por la normativa nacional. Esta situación plantea im- portantes desafíos tanto para la protección de la salud de la población afectada como para la adecuada representación de estas condiciones en modelos atmosféricos.

En el presente trabajo se estudió la variabilidad de O3 y el M P2,5 en Chile centro y sur, así co- mo la habilidad de los modelos con química atmosférica del proyecto CMIP6 para reproducir la variabilidad observada. Para ello se compararon los modelos respecto de las observaciones de la red de monitoreo SINCA, ozonosondeos de Rapa Nui, observaciones satelitales, entre otros. También, se analizaron los términos del balance de masa para cada contaminante y cómo estos podrían afectar en las concentraciones simuladas. Entre los principales resultados de este trabajo, destaca que los modelos CMIP6 representan mejor las concentraciones de O3 que de M P2,5 . Para el O3 los modelos logran capturar el ciclo estacional de las observaciones de Cerro Tololo (estación de fondo) y la distribución vertical de Rapa Nui. Sin embargo, estos modelos presentan dificultades en reproducir la variabilidad interanual como estacional de las concentraciones de O3 en zonas urbanas. Esto sugiere que los modelos presentan un mejor desempeño al representar las concentraciones de ozono que no se encuentran influen- ciadas por procesos antropogénicos de escala urbana. Para el caso del M P2,5 los modelos subestiman las concentraciones superficiales entre 9,5 a 32,7[µgm−3 ] lo cual podría deberse a problemas en la representación de términos de emisión, remoción o transporte. Adicional- mente, se realizó un estudio del balance de masa de O3 y M P2,5 con el objetivo de identificar defectos y virtudes de los modelos en la representación de la química atmosférica. Se observó que no existe consenso entre los modelos respecto a si la región actúa como fuente o sumidero de O3 y M P2,5 . Asimismo, se identificaron posibles deficiencias en los procesos de emisión, producción, destrucción y remoción, los cuales podrían conducir a una subestimación o sobre- estimación de las concentraciones, y afectar los tiempos de residencia de estas especies en la atmósfera. Otros problemas encontrados se refieren a la representación de la columna tropos- férica de O3 , campos de viento, altura de la tropopausa, entre otros, lo que indicaría posibles problemas dinámicos y termodinámicos en los modelos evaluados. En cuanto al análisis del desempeño realizado en los modelos destacan el modelo UKESM1-0-LL para representar el O3 y el modelo CNRM-ESM2-1 para el M P2,5 . No obstante, en modelo CNRM-ESM2-1 requiere corregir sesgos relacionados con la representación de la sal marina.

Los problemas detectados se atribuyen a los errores de los inventarios de emisiones utilizados, y la representación inadecuada de procesos químicos y dinámicos en esta zona del mundo. Adicionalmente es necesario fortalecer las redes de monitoreo en el país como en Sudamé- rica para presentar un mayor numero de observaciones, lo que permitiría realizar mejores evaluaciones de estos modelos y mejorar el conocimiento de la química atmosférica