C OMPARACIÓN DEL CO ENTRE SATÉLITE Y MODELO

A continuación se muestran en la Figura A01-30 los resultados de la compara- ción entre la columna de CO a partir de a) las observaciones y b) el modelo. El

resultado de esta corrida para el año 2011, con INEM-AR 2008, uso de suelo

NARR y malla 12.5x12.5 se muestra claramente en la escala de colores, la

mancha de este contaminante centrada en la ZMVM, en concordancia con lo

en las columnas de CO por encima de las ciudades de Toluca, Puebla y Cuer- navaca, aunque la imagen del modelo muestra una menor capacidad de resol- ver la estructura de los diferentes centros urbanos. También se puede apreciar una mayor concentración de fondo hacia el sur, tanto en la observación sateli- tal como en el modelo. Esto se debe a que la concentración de fondo del CO troposférico, hace que la columna atmosférica aumente conforme la altitud del terreno va disminuyendo.

Figura A01-30. a) Mapa del promedio de las columnas totales de CO medidas durante 2011 con el instrumento

IASI a bordo del satélite Metop-A para el área de estudio, b) mapa del promedio de columnas totales de CO derivadas del modelo WRF-Chem durante el 2011.

La Figura A01-31 muestra la correlación que existe entre las columnas de CO del modelo (eje de ordenadas) y la del instrumento satelital (abscisa) para 2011. La correlación y su ajuste (línea roja) entre las mediciones obte-

nidas con el instrumento IASI y la salida del modelo es de 0.6 (r/ coeficiente

de correlación de Pearson), con una pendiente de 0.87 y una discrepancia

constante (offset) de -1.78E17 moléculas/cm2_.

En general, la correlación en la Figura A01-31 entre las mediciones y la salida del modelo indica buenos resultados. La pendiente de la línea roja, con valor de 0.87, sugiere una buena concordancia entre las abundancias totales de este contaminante que resultan del modelo y las observaciones satelitales, difiriendo únicamente en 13%. Esto revela que las emisiones del inventario (y la capacidad del modelo para simular su distribución espacial) coinciden favorablemente con las columnas medidas por el instrumento sa- telital. Es interesante, sin embargo, observar que la línea roja en la Figura A01-31, se encuentra desplazada hacia abajo (offset negativo). Esto significa que en general el satélite mide sistemáticamente valores más altos que lo que reporta el modelo. Para investigar si esta tendencia es válida para toda el área de estudio, se correlacionaron por separado los datos marcados con una “x” en el mapa de la Figura 1-31, correspondientes aproximadamente a

la ZMVM. El resultado de esta correlación localizada es la línea azul en la Fi-

gura A01-31. Esta pendiente mejora significativamente, con un valor de 1.03 y el offset se elimina prácticamente por completo.

Figura A01-31. Correlación entre las columnas medidas por el instrumento IASI y la salida del modelo WRF-Chem. La línea negra con pendiente = 1 representaría una correlación perfecta. El ajuste de una regresión lineal considerando todos los datos correlacionados en el mapa está representado por la línea roja. La línea azul es el

ajuste tomando en cuenta solamente los datos dentro de la zona metropolitana del Valle de México.

El offset, o intersección-y en el ajuste, es considerable y negativo en el mapa completo, tomando en cuenta toda la periferia de la Corona. Esto nos indica que el modelo no está reproduciendo la concentración de fondo que sistemáticamente es mayor en la observación satelital. El inventario de emi- siones empleado en esta corrida del modelo parece ser adecuado en el caso de la Ciudad de México, mientras que las emisiones en la Corona de ciuda-

des rodeando la ZMVM se encuentran subestimadas. Cabe mencionar que

mediante un estudio previo, comparando mediciones de superficie con sa- telitales, se pudo validar el mapa de CO para 2008 con datos del instrumento

satelital IASI específicamente para la Ciudad de México (Stremme et al.

2013), lo cual nos da más confianza en los resultados que aquí se presentan.

1.3.4.2COMPARACIÓN DEL CO ENTRE SATÉLITE Y MODELO 2014

Con el objetivo de ampliar la evaluación entre las columnas medidas por el

instrumento IASI a bordo de satélite Metop-A y la salida del modelo WRF-

Chem, se llevó a cabo una nueva comparación. En este caso se compararon

los datos para 2014. El modelo WRF-Chem se corrió con una resolución me-

jorada de 3 x 3 km y se utilizó un inventario de emisiones regional, más refinado, disponible para 2006, el cual fue utilizado en varios estudios de

simulación para la campaña MILAGRO1.

Primeramente se creó el mapa con distribución de las moléculas de CO integradas en la vertical a partir de la salida del modelo con datos de todo

1 _{Este inventario está basado en el INEM 1999 corregido y actualizado para el 2006, fue utilizado en}

varios estudios de modelación de la campaña MILAGRO

2014. Este se compara en la Figura A01-32 con el mapa de distribución

creado a partir de las mediciones del instrumento IASI para el mismo año.

Debido a que el modelo en esta ocasión brindó datos con mayor resolución que las mediciones satelitales, varias celdas del modelo fueron promediadas para comparar con la celda correspondiente con las mediciones satelitales. Además, el inventario de emisiones empleado en esta corrida no abarca toda el área de estudio, por lo que la comparación se realizó acotando al área delimitado por el mapa en la Figura A01-3ob.

Es evidente a primera vista en la Figura A01-32b, que la salida del mo- delo con una resolución aumentada muestra mayor estructura en la distri- bución espacial del CO que en la corrida de 2011 presentada en la Figura 1- 30b. El aumento de las columnas verticales de este gas contaminante cen- trados en las principales zonas urbanas es claramente visible en ambos ma- pas.

Figura A01- 32 a) Mapa del promedio de las columnas totales de CO medidas durante 2014 con el instrumento

IASI a bordo del satélite Metop-A para el área de estudio, b) mapa del promedio de columnas totales de CO derivadas del modelo WRF-Chem durante el mismo año, usando el inventario regional de emisiones del 2006.

Para estudiar las concordancias entre el modelo y las mediciones satelita- les en diferentes áreas urbanas, se eligieron cuatro regiones principales que tienen características diferentes: Ciudad de México, Puebla-Tlaxcala-Apizaco, Toluca y Cuernavaca, además del área total estudiada. Las áreas empleadas se muestran en la Figura A01-32a, las correlaciones individuales en la Figura A01-33 y los resultados de éstas se presentan en la Tabla A01-10.

Los resultados de la Tabla A01-10 nos confirman el resultado que obtu- vimos en la comparación de 2011. El mejor ajuste entre el modelo y las ob- servaciones, con 72.2%, se obtuvo para la zona metropolitana del Valle de México. Las correlaciones para los rectángulos que comprenden las zonas urbanas de Cuernavaca-Cuautla, Toluca y Puebla-Tlaxcala-Atizaco presentan una pendiente considerablemente menor, de entre 36 y 47%. La subestima- ción de las concentraciones integradas de CO por parte del modelo, princi- palmente en las zonas peri-urbanas es evidente a partir de estos resultados.

Figura A01-33. Correlación entre las columnas medidas por el instrumento IASI y la salida del modelo para las

regiones elegidas (azul, verde, rojo y rosa) y el área completa de estudio (en negro).

Tabla A01-10: Comparación cuantitativa de la columna de COsobre el área completa de estudio y las diferentes áreas metropolitanas en la corona

Área _[grados] Latitud Longitud Coef. de correlación _{[grados] r r2 offset pendiente} Ajuste lineal

Área completa 19.25 a 19.55 -99.25 a -98.95 0.76 0.57 6.57E+16 0.347 Ciudad de México 19.25 a 19.55 -99.25 a -98.95 0.70 0.50 -7.17E+17 0.722 Puebla-Tlax-Apiz. 18.65 a 19.60 -98.69 a -97.85 0.67 0.45 4.11E+16 0.366 Toluca 19.00 a 19.65 -100.00 a -99.45 0.60 0.36 -1.70E+16 0.396 Cuernavaca 18.50 a 19.00 -99.50 a -98.75 0.76 0.57 -1.46E+17 0.476