distribución de emisiones en grilla
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Distribución de emisiones en grillaDistribución de emisiones en grilla
Foto: www.plataformaurbana.clProf. Marcelo MenaDirectorDirector
Programas de Postgrado en Recursos NaturalesUniversidad Andres Bello
Fundamentos
• Inventarios de emisiones son base para gestión bi t l (Pl d d t i ió t i i ambiental (Planes de descontaminación, restricciones
en tiempo real)• Generación de inventarios depende de otros ministerios.
Ejemplo: Modelo de transporte para estimar emisiones de – Ejemplo: Modelo de transporte para estimar emisiones de fuentes móviles
• Modelación regional requiere inventarios regionales. Integrar información.g
• Un inventario es más que una tabla que se muestra a la prensa.
• Modeladores usualmente requieren inventarios antes de d ll dque sean desarrollados.
• Mostraremos una serie de formas de distribuir emisiones para inventarios que no han sido distribuidos geográficamentegeográficamente.
Inventario nacional de emisiones (Mexico)
Financiado por INE, EPA, el estudio fue hecho por Financiado por INE, EPA, el estudio fue hecho por ERG.
Fuentes puntuales medidas, o calculadas por factores de emisión.
Fuentes areales calculadas por actividad ó i f t d i ióeconómica y factores de emisión.
Fuentes móviles calculadas por SMOKE y modelo de transporte con factores de emisión de transporte, con factores de emisión específicos para México.
Fuentes areales
• Emisiones totales de cada región se distribuyen basados bl ió i l 2 6k d l ió d en población regional a ~2.6km de resolución, usando
densidades de población de LANDSCAN
i
jik
kij PPiE
E*
=
• Pi: Población total de estado i.• Pij: Población de grilla j de estado i.
Eik E i ió t t l d i k t d i (M / ñ )• Eik: Emisión total de especie k para estado i (Mg/año)• Eijk: Emisión de especie k para grilla j de estado i
(Mg/año)
Emisiones areales
Legend
VOC (tons/year/cell)
00
0-10
10-20
20-50
50-100
100-200
200-300
300-400300 400
400-500
Fuentes puntuales
• Localidades con más de una fuente se Localidades con más de una fuente se combinan en una fuente
• Estados en frontera tienen categorizada tipo de fuente, mientras que los estados no fronterizos no consideran categorías de sector de emisiónde emisión
• Total nacional de ~3500 fuentes
Legend
Point Sources
NOx (tons/year)
0-100
100-1000
Legend
Point Sources
CO (tons/year)
0-100
100-500
1000-2000
2000-5000
5000-12000
12000-24000
24000-60000
500-1000
1000-2000
2000-4000
4000-12000
12000-20000
Legend Legend
Point Sources
VOC (tons/year)
0-100
100-500
500-1000
Point Sources
SO2 (tons/year)
0-100
100-1000
1000-2000
1000-2000
2000-4000
4000-12000
12000-20000
2000-5000
5000-12000
12000-24000
24000-60000
Fuentes móviles
• Para cada estado se distribuyen de acuerdo a ypoblación en grilla para red vial observada por LANDSCAN (solamente se distribuyen emisiones done existan caminos))
jik PiEE
*=
ikij P
E =
Fuentes móviles
Red vial observada por
Emisiones anuales de NOx para fuentes móviles, inventario nacional de emisiones
Legend
NOx (tons/year/cell)
0-5
pLANDSCAN a 0.8km de resolución
5-10
10-20
20-30
30-40
40-50
50-60
60-70
70-80
80-100
100-200
200-300
300-400
400-500
Resultados de modelación
6000 200Forecast (F-run): R2= 0.11Post-analysis (I-run): R2= 0.07
NEI99: R2=0.40
Mucho mejor rendimiento en modelación de contaminación más lejano al DF durante campaña MILAGRO.
Durango
Coahuila
Nuevo Leon
LegendNOy biasDurango
Coahuila
Nuevo Leon
LegendNOy bias
2000
4000
Altitude
(m)
80
120
160
O3 (
ppbv
)
Zacatecas
Tamaulipas
San Luis Potosi
NayaritAguascalientes
Sinaloa
-1700 - -500
-500 - -100
-100 - -25
-25 - 25
25 - 100
100 - 200
Zacatecas
Tamaulipas
San Luis Potosi
NayaritAguascalientes
Sinaloa
-1700 - -500
-500 - -100
-100 - -25
-25 - 25
25 - 100
100 - 200
8 10 12 14 16 18 20local time (h)
0
2000
0
40
Jalisco
VeracruzMichoacan
Puebla
Mexico
Hidalgo
GuanajuatoQueretaro
Colima
Morelos
Tlaxcala
Distrito Federal
100 200
200 - 500
500 - 1,000
1,000 - 3,000
Jalisco
VeracruzMichoacan
Puebla
Mexico
Hidalgo
GuanajuatoQueretaro
Colima
Morelos
Tlaxcala
Distrito Federal
100 200
200 - 500
500 - 1,000
1,000 - 3,000
4000
6000
e(m
)
20
30
pbv)
Forecast (F-run): R2= 0.06Post-analysis (I-run): R2= 0.06
NEI 99: R2=0.21
Guerrero
Oaxaca
Tabasco
Chiapas
Guerrero
Oaxaca
Tabasco
Chiapas 2000
Altitude
10
NO
y (pp
8 10 12 14 16 18 20local time (h)
0 0
Figure 5. Interpolated model % bias (modeled-observed) extracted along C-130 flight tracks for MILAGRO. Mexico National Emissions Inventory
Santiago, Chile
• Trabajo de alumna UNAB Catalina Ivovich, hoy estudiando PhD en KAUST¿
Santiago de Chile, Mega ciudad en Potencia
• Condiciones Topográficas• Mala Ventilación de la Cuenca• Factores Meteorológicos.• Rápido Crecimiento Urbano.
Reseña HistóricaCrecimiento de Santiago
Figura 4: Crecimiento Mancha Urbana de la R.M. (Plataforma Urbana, 2008)
Reseña Histórica
Calidad del Aire R.M.
1987: Red MACAM I1987: Red MACAM I1988: Resolución № 369 (Tabla ICA)1997: Red MACAM II2007: Estudios Red MACAM III
Tabla 1: Índice Calidad del Aire e Índice Calidad del Aire Particulado.
Inventario de Emisiones
Tabla 2: Inventario de Emisiones Año 2000 (CONAMA)
Tabla 3: Inventario de Emisiones Año 2005 (DICT UC)
Generación de MapasConvertions Tools
Base de Datos Tabla de Datos
Map Algebra LayerRM
DatosLandScan
Tabla de DatosRaster RM
Tablas de At ib t
Single Output Map Algebra
Display xy data
Atributos Raster RMTabla de Datos
Emisiones por contaminantes
InformaciónGeoreferenciada
Mapas Preliminares contaminantes
Times
MAPAS
Inventario de Emisiones y
Parque
Factor de Celda
MAPAS FINALES
Automotriz
Fuentes ArealesDesarrollo de TablasFuentes Areales
Donde:o Ei = Emisiones parciales punto grillao Et = Emisiones totales Región Metropolitana.o Pi = Población parcial punto grilla.
Pt = Población total Región Metropolitanao Pt = Población total Región Metropolitana.
Fuentes MóvilesDistribución en grilla
Fuentes Móviles
• Distribución de acuerdo a:Población– Población
– Existencia de una red vial.
• Moduladas por:– Densidad Poblacional.– Densidad Parque Vehicular Comunal.– Kilómetros Pavimentados por Comuna.
Fuentes Móviles
o Distribuidas de Acuerdo a la Población:
– Moduladas por Densidad Poblacional. – Moduladas por Densidad Parque Vehicular Comunal.
Fuentes Móviles
• Distribuidas de Acuerdo a la Población: • Distribuidas de acuerdo a la existencia de una red vial:
– Moduladas por Kilómetros Pavimentados por Comuna.
red vial:
– Moduladas por Densidad Poblacional.
Fuentes Móviles
• Moduladas por Densidad del Parque Vehicular Comunal:
– Moduladas por Kilómetros Pavimentados por Comuna:p
• Distribuidas de Acuerdo a la Población
Fuentes Móviles
Modulado por Densidad Poblacionalp-70° -70°
L e y e n d aL o c a l i d a d e s
E m i s i o n e s N O x P O P O Pk g N O x / k m 2 / a ñ o
0 - 5 0 0
Curacaví
Curacaví
0 5 0 0
5 0 0 . 0 0 0 0 0 0 1 - 1 , 0 0 0
1 , 0 0 0 . 0 0 0 0 0 1 - 1 , 5 0 0
1 , 5 0 0 . 0 0 0 0 0 1 - 2 , 0 0 0
2 , 0 0 0 . 0 0 0 0 0 1 - 3 , 0 0 0
3 , 0 0 0 . 0 0 0 0 0 1 - 4 , 0 0 0
4 , 0 0 0 . 0 0 0 0 0 1 - 6 , 0 0 0
6 , 0 0 0 . 0 0 0 0 0 1 - 8 , 0 0 0
Buin
El MonteMelipilla
Paine
Peñaflor
La Is
lita
Bui
n
Buin
El MonteMelipilla
Paine
Peñaflor
La Is
lita
Bui
n
, ,
8 , 0 0 0 . 0 0 0 0 0 1 - 1 0 , 0 0 0
1 0 , 0 0 0 . 0 0 0 0 1 - 1 5 , 0 0 0
1 5 , 0 0 0 . 0 0 0 0 1 - 2 0 , 0 0 0
2 0 , 0 0 0 . 0 0 0 0 1 - 3 0 , 0 0 0
3 0 , 0 0 0 . 0 0 0 0 1 - 5 0 , 0 0 0
5 0 , 0 0 0 . 0 0 0 0 1 - 8 0 , 0 0 0
8 0 , 0 0 0 . 0 0 0 0 1 - 1 0 0 , 0 0 0
Figura 9: Emisiones de NOx distribuidas por población por comunas de la RM. Panel Izquierdo Año 2000. Panel Derecho Año 2005-70° -70°
1 0 0 , 0 0 0 . 0 0 0 1 - 2 0 0 , 0 0 0
2 0 0 , 0 0 0 . 0 0 0 1 - 3 0 0 , 0 0 0
3 0 0 , 0 0 0 . 0 0 0 1 - 4 0 0 , 0 0 0
4 0 0 , 0 0 0 . 0 0 0 1 - 6 0 0 , 0 0 0
6 0 0 , 0 0 0 . 0 0 0 1 - 8 7 0 , 0 0 0
g p p p q
Modulado por Densidad Parque Vehicular Comunalp q-70° -70°
L e y e n d aL o c a l i d a d e s
E m i s i o n e s N O x P O P C A Rk g N O x / k m 2 / a ñ o
0 - 5 0 0
Curacaví
Curacaví
5 0 0 - 1 , 0 0 0
1 , 0 0 0 - 1 , 5 0 0
1 , 5 0 0 - 2 , 0 0 0
2 , 0 0 0 - 3 , 0 0 0
3 , 0 0 0 - 4 , 0 0 0
4 , 0 0 0 - 6 , 0 0 0
6 , 0 0 0 - 8 , 0 0 0
Buin
El MonteMelipilla
Paine
Peñaflor
La Is
lita
Bui
n
Buin
El MonteMelipilla
Paine
Peñaflor
La Is
lita
Bui
n
6 , 0 0 0 8 , 0 0 0
8 , 0 0 0 - 1 0 , 0 0 0
1 0 , 0 0 0 - 1 5 , 0 0 0
1 5 , 0 0 0 - 2 0 , 0 0 0
2 0 , 0 0 0 - 3 0 , 0 0 0
3 0 , 0 0 0 - 5 0 , 0 0 0
5 0 , 0 0 0 - 8 0 , 0 0 0
8 0 , 0 0 0 - 1 0 0 , 0 0 0
Figura 10: Emisiones móviles de NOx distribuidas por densidad de parque automotriz comunal de la RM Panel Izquierdo Año 2000 Panel Derecho Año 2005
-70° -70°
8 0 , 0 0 0 1 0 0 , 0 0 0
1 0 0 , 0 0 0 - 2 0 0 , 0 0 0
2 0 0 , 0 0 0 - 3 0 0 , 0 0 0
3 0 0 , 0 0 0 - 4 0 0 , 0 0 0
4 0 0 , 0 0 0 - 6 0 0 , 0 0 0
6 0 0 , 0 0 0 - 8 7 0 , 0 0 0
Figura 10: Emisiones móviles de NOx distribuidas por densidad de parque automotriz comunal de la RM. Panel Izquierdo Año 2000. Panel Derecho Año 2005.
• Distribuidas de acuerdo a la existencia de una red vial, de manera booleana.
Fuentes Móviles
Modulado por Densidad Parque Vehicular Comunalp q
-70°
L e y e n d a2 1 _ l im i t e _ u r b a n o
E m i s i o n e s N O x R O A D C A Rk g N O x / k m 2 / a ñ o
0 - 5 0 0
-70°
5 0 0 - 1 , 0 0 0
1 , 0 0 0 - 1 , 5 0 0
1 , 5 0 0 - 2 , 0 0 0
2 , 0 0 0 - 3 , 0 0 0
3 , 0 0 0 - 4 , 0 0 0
4 , 0 0 0 - 6 , 0 0 0
6 , 0 0 0 - 8 , 0 0 0Curacaví
, ,
8 , 0 0 0 - 1 0 , 0 0 0
1 0 , 0 0 0 - 1 5 , 0 0 0
1 5 , 0 0 0 - 2 0 , 0 0 0
2 0 , 0 0 0 - 3 0 , 0 0 0
3 0 , 0 0 0 - 5 0 , 0 0 0
5 0 , 0 0 0 - 8 0 , 0 0 0
8 0 , 0 0 0 - 1 0 0 , 0 0 0
Buin
El MonteMelipilla
Paine
Peñaflor
La Is
lita
Bui
n
Figura 13: Emisiones móviles de NOx distribuidas en red vial por parque automotriz en la RM Panel Izquierdo Año 2000 Panel Derecho Año 2005
-70°
, ,
1 0 0 , 0 0 0 - 2 0 0 , 0 0 0
2 0 0 , 0 0 0 - 3 0 0 , 0 0 0
3 0 0 , 0 0 0 - 4 0 0 , 0 0 0
4 0 0 , 0 0 0 - 6 0 0 , 0 0 0
6 0 0 , 0 0 0 - 8 7 0 , 0 0 0-70°
Figura 13: Emisiones móviles de NOx distribuidas en red vial por parque automotriz en la RM. Panel Izquierdo Año 2000. Panel Derecho Año 2005.
Modulado por Kilómetros Pavimentados por Comuna, dividido el Total de Kilómetros existentes en la Región MetropolitanaKilómetros existentes en la Región Metropolitana
-70°
L e y e n d a2 1 _ l im i te _ u r b a n o
E m i s io n e s N O x R O A D R O A Dk g N O x /k m 2 /a ñ o
0 - 5 0 0
-70°
5 0 0 - 1 ,0 0 0
1 ,0 0 0 - 1 ,5 0 0
1 ,5 0 0 - 2 ,0 0 0
2 ,0 0 0 - 3 ,0 0 0
3 ,0 0 0 - 4 ,0 0 0
4 ,0 0 0 - 6 ,0 0 0
6 ,0 0 0 - 8 ,0 0 0Curacaví
, ,
8 ,0 0 0 - 1 0 ,0 0 0
1 0 ,0 0 0 - 1 5 ,0 0 0
1 5 ,0 0 0 - 2 0 ,0 0 0
2 0 ,0 0 0 - 3 0 ,0 0 0
3 0 ,0 0 0 - 5 0 ,0 0 0
5 0 ,0 0 0 - 8 0 ,0 0 0
8 0 ,0 0 0 - 1 0 0 ,0 0 0
Buin
El MonteMelipilla
Paine
Peñaflor
La Is
lita
Bui
n
Figura 14: Emisiones móviles de NOx distribuidas en red vial en Km2 pavimentados por comuna en la RM. Panel Izquierdo Año 2000. Panel Derecho Año 2005.
-70°
, ,
1 0 0 ,0 0 0 - 2 0 0 ,0 0 0
2 0 0 ,0 0 0 - 3 0 0 ,0 0 0
3 0 0 ,0 0 0 - 4 0 0 ,0 0 0
4 0 0 ,0 0 0 - 6 0 0 ,0 0 0
6 0 0 ,0 0 0 - 8 7 0 ,0 0 0-70°
Saide, P., et al., Spatial disaggregation of traffic emission inventories in large cities using simplified top down methods. ,Atm. Env (2009)
: Basado en densidad de caminosSe calcula una emisión normalizada usando densidad de largo de calles
∑∑∑
=ij
iij
j l
lE
∑∑∑
∑∑∑
−+= sij
i
sij
pij
i
pij
j l
lf
l
lfE )1(,
∑∑j i
j ∑∑∑∑j i
ijj i
ij
Saide, P., et al., Spatial disaggregation of traffic emission inventories in large cities using simplified top down methods. ,Atm. Env (2009)
: Largos y clasificación de flujosProblema: Para usar flujos se necesita modelo de transporte (ESTRAUS)Idea: Utilizar flujos de campañas vehiculares (ej. IVE) para clasificar arcos de una red principal: Flujos Altos, medios y bajos.Calles no medidas: Similaridad, Observaciones, Imágenes satelitales
ó íSimplificación de la red: Eliminar categoría de flujos bajosSe elimina el 63% de los arcos de la red
∑∑∑
=ijij
iijij
j lf
lfE
∑∑j i
ijijlf
0,7000,8000,9001,000 Inventario
referencia Flujos Clas. Flujos1 Clas. Flujos2
0,2000,3000,4000,5000,600
,
Coef Corr (R)
0,0000,100
Flujos Clas Flujos1 Clas Flujos2
Coe Co ( )
% Aceptación
Inventario nacional de emisiones (Chile)
• Compilación de todos los -70°
Landscan Ilo Smelter
-60°-70°-80°
pinventarios de emisiones de CONAMA en un formato. En caso de
Landscan population
Legend
Smelter
Smelter
Volcano
Volcano
Corpesca
Power plant
Power plantIndustrial Boiler
Norgener Power PlantChuquicamata Smelter
Electroandina Power Plan
-20°
-20°
Legend
Point SourcesSO2 (tons/year)
ausencia de infórmación, se usa EDGAR FT2000 (modelo global) e -70°
Point SourcesSO2 (tons/year)
100-500500-10001000-15001500-20002000-50005000-10000
10000-20000
20000-50000
50000-100000
100000 440000SmelterSmelter
Smelter
Smelter
Power plant
-30°
-30°
100-500500-10001000-15001500-20002000-50005000-10000
10000-20000
20000-50000
50000-100000(modelo global) e inventario global de BC/OC de Tami Bond.
High res street distribution
100000-440000
Smelter
Power plantOther boilersCoal Power Plant
Industrial BoilerGeneration Processes
Generation ProcessesGeneration Processes
Huachipato Steel Mill
Power plant and smlelter
-60°-70°-80°
100000-440000