C OMPARACIÓN DEL NO 2 ENTRE SATÉLITE Y MODELO

A continuación se muestran los resultados de la comparación entre la co-

lumna de NO2 a partir de las observaciones del instrumento satelital OMI y

las salidas del modelo WRF-Chem. De la misma manera que hicimos para el

CO, primero mostramos una comparación entre las distribuciones espaciales promedio obtenidas para 2011 con las mismas condiciones que en la sección anterior. Como ya se mencionó, el mapa a partir de las observaciones sate- litales es reconstruido sobre una malla de 2 x 2 km y con todas las medicio- nes disponibles en 2011 que tengan una nubosidad menor al 20%.

En la Figura A01-34 se muestran los mapas con la columna de NO2 a

partir de a) las observaciones satelitales y b) la salida del modelo como pro- medio de 2011. Aquí se observan en ambas imágenes las manchas con el

aumento de este contaminante centrado en las principales zonas urbanas

dentro de la Corona, dominando en buena parte la ZMVM. La resolución redu-

cida en el mapa con la salida del modelo, impide distinguir una separación entre, por ejemplo, las ciudades de Toluca, México, Cuernavaca y Puebla. Esta separación sí es apreciable en el mapa con las observaciones satelita- les, donde, además, se advierte una conexión clara con la zona industrial alrededor de Tula de Allende al noroeste del Valle de México.

En la Figura 1-35 se muestra la correlación que existe entre las colum-

nas de NO2 del modelo (eje de ordenadas) y la del instrumento satelital (abs-

cisa). La correlación con la salida del modelo es alta, de 0.86 (r/coeficiente de correlación de Pearson), mientras que la pendiente es de 5.4 y un offset

relativamente pequeño, de -1.5E16 moléculas/cm2_.

Figura A01-34. a) Mapa del promedio de las columnas totales de NO2 medidas durante el 2011 con el

instrumento OMI a bordo del satélite Aura para el área de estudio, b) mapa del promedio de columnas totales de NO2 derivadas del modelo WRF-Chem durante 2011.

Existe una gran discrepancia indicada por una pendiente de 5.4 en el ajuste de la gráfica de correlación, entre las columnas simuladas por el mo- delo y las observaciones. Lo que este número nos dice es que el modelo está simulando concentraciones integradas en la vertical que son más de 5 veces mayores a las detectadas por el sensor satelital. Esta discrepancia puede tener origen en varias fuentes, incluyendo el hecho de que el producto sa- telital no ha sido validado con mediciones de superficie y por lo tanto no podemos evaluar la confianza de este producto. Es sabido, por ejemplo, que

el instrumento OMI posee baja sensibilidad para detectar las moléculas de

NO2 que se encuentran cerca de superficie (Rivera et al. 2013). Sin embargo,

a pesar de esta incertidumbre en la magnitud de las columnas detectadas, tenemos una mayor confianza en la distribución espacial relativa que se ob- tiene, como se puede evidenciar del alto coeficiente de correlación (r=0.86) a la hora de comparar con la salida del modelo.

Lo anterior no descarta la posibilidad que haya una muy probable sobre estimación en el inventario de emisiones 2008 que fue alimentado en el mo- delo de calidad del aire, o que los esquemas de producción fotoquímica y de

transporte por parte del WRF-Chem no estén bien representados.

1.3.4.4COMPARACIÓN DEL NO2 ENTRE SATÉLITE Y MODELO 2014

Con el objetivo de ampliar la evaluación entre las columnas de NO2 medidas

por el instrumentoOMI a bordo del satélite Aura y la salida del modelo WRF-

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

datos para 2014. Al igual que con CO, el modelo WRF-Chem se corrió con una

resolución mejorada de 3 x 3 km y se utilizó un inventario de emisiones regional más refinado, elaborado para 2006.

Figura A01-35. Correlación entre las columnas medidas por el instrumento OMI y la salida del modelo.

Primeramente se creó el mapa de distribución de la moléculas NO2 a

partir de la salida del modelo para el todo 2014 y se comparó con el mapa de distribución creado a partir de las mediciones del instrumento satelital (ver Figura A01-36.) Debido a que el modelo en esta ocasión brindó datos con mejor resolución que las mediciones satelitales, varias celdas del mo- delo fueron promediadas para comparar con la celda correspondiente de la distribución obtenida con las mediciones satelitales. Además, el inventario de emisiones empleado aquí no abarca toda el área de estudio, por lo que la comparación se hizo acotando al área delimitada por el mapa en la Figura 1-36b.

La salida del modelo ahora, con una resolución aumentada, muestra

mayor estructura en la distribución espacial del contaminante NO2 que la

corrida de 2011 presentada en la Figura A01-34b. El aumento de las colum- nas verticales de este gas centrado en las principales zonas urbanas es cla- ramente visible en ambos mapas.

Figura A01-36. a) Mapa del promedio de las columnas totales de NO2 medidas durante 2014 con el instrumento

OMI a bordo del satélite Aura para el área de estudio, b) Mapa del promedio de columnas totales de NO2

derivadas del modelo WRF-Chem durante 2014.

Para estudiar las concordancias entre el modelo y las mediciones sate- litales en diferentes áreas urbanas, se eligieron cuatro regiones principales que tienen diferentes características: Ciudad de México, Puebla-Tlaxcala- Apizaco, Toluca y Cuernavaca, además del área total estudiada. Las áreas empleadas se muestran en la Figura 1-36a como rectángulos, las correlacio- nes individuales en la Figura A01-37 y los resultados de éstas se presentan en la Tabla A01-11.

Figura A01-37. Correlación entre las columnas de NO2 medidas por el instrumento OMI y la salida del modelo para

Tabla A01-11 Comparación cuantitativa de la columna de NO2 sobre el área

completa de estudio y las diferentes áreas metropolitanas en la corona

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

Área completa 19.25 a 19.55 -99.25 a -98.95 0.80 0.65 -5.60E+14 0.189 Ciudad de México 19.25 a 19.55 -99.25 a -98.95 0.80 0.64 -2.05E+15 0.357 Puebla-Tlax-Apiz. 18.65 a 19.60 -98.69 a -97.85 0.39 0.16 -2.27E+14 0.129 Toluca 19.00 a 19.65 -100.00 a -99.45 0.50 0.25 -1.21E+14 0.103 Cuernavaca 18.50 a 19.00 -99.50 a -98.75 0.31 0.09 8.14E+13 0.071

Lo primero que resalta de esta comparación en el caso del área com- pleta, es que a diferencia de la corrida del 2011, en esta ocasión el modelo

reporta columnas de NO2 menores (19%) a las detectadas por el sensor sa-

telital, a pesar de haber una correlación bastante aceptable (r=0.80.) Como se mencionó anteriormente, en esta ocasión se corrió el modelo con emisio- nes de un inventario más refinado que fue elaborado para el año 2006,

usado en varios estudios de modelación para a campaña MILAGRO.

Las causas por las cuales el modelo reporta menores valores que las observaciones satelitales no se pueden descifrar con este estudio, porque

como ya se comentó, el producto satelital de OMI no ha sido validado con

mediciones en superficie. Sin embargo, es evidente que al haber una dife-

rencia tan pronunciada en la magnitud de las columnas de NO2 entre las

corridas para 2011 y 2014, una, usando un inventario nacional y otro, regio- nal, las emisiones del inventario tienen que ver con esta discrepancia y ne- cesitan ser revisadas cuidadosamente.

Además y acorde con lo advertido en los análisis del CO, los resultados

de la segunda comparación de NO2 también demuestran que existe una ma-

yor concordancia en la correlación de los datos dentro de la zona metropoli- tana del Valle de México, con 36%, mientras que la pendiente en el ajuste para las demás zonas peri-urbanas se mantuvo entre el 7 y 13%. Esta pro- nunciada subestimación podría indicar que las fuentes en la periferia de la Corona no están enteramente caracterizadas. Mapas y tendencias anuales.

1.3.4.5TENDENCIAS DE CO

A continuación se presentan imágenes de satélite de las columnas totales de CO para 2011 al 2014 (Figuras A01-38 a 41).

Figura A01-38. Mapa con el promedio de las columnas totales de CO medidas durante 2011 con IASI a bordo del Metop-A para el área de estudio.

Figura A01-39. Mapa con el promedio de las columnas totales de CO medidas durante 2012 con IASI a bordo del Metop-A para el área de estudio.

Figura A01-40. Mapa con el promedio de las columnas totales de CO medidas durante 2013 con IASI a bordo del Metop-A para el área de estudio.

Figura A01-41. Mapa con el promedio de las columnas totales de CO medidas durante 2014 con IASI a bordo del