Understanding the atmospheric characteristics of high polluted events in atropical megacity

• Alejandro Casallas ^[1] ; Tatiana Córdoba ^[1] ; Leidy Sánchez-Cárdenas ^[1] ; Marco Andrés Guevara-Luna ^[2] ; Luis Carlos Belalcazar ^[3]
  1. [1] Universidad Sergio Arboleda

     Universidad Sergio Arboleda

     Colombia

     
  2. [2] University of Strasbourg

     University of Strasbourg

     Arrondissement de Strasbourg-Ville, Francia

     
  3. [3] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     

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• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 107, 2023, págs. 53-65
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Características atmosféricas de eventos de alta contaminación en una megaciudad del trópico
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• Resumen
  • español

    El 20% de las variaciones de la contaminación atmosférica están relacionadas con la meteorología local. Esta relación puede ser más importante en ciudades latinoamericanas, pues la topografía produce cambios en el comportamiento del viento que son característicos del clima local. Sin embargo, estos comportamientos no han sido abordados en estudios previos. Por lo anterior, esta investigación tiene como objetivo caracterizar la relación entre las variables meteorológicas y los niveles de PM2.5 durante eventos de alta contaminación. Se investigó la relación entre el viento, la energía cinética turbulenta, la radiación, la temperatura, la humedad relativa, la altura de la capa límite y la estabilidad atmosférica con la concentración de PM2.5. Se utilizaron correlaciones estadísticas y el método de la parcela. Los resultados obtenidos muestran que la estabilidad, la velocidad vertical y la altura de la capa límite no afectan significativamente los niveles de contaminación. Se identifican señales que están fuertemente relacionadas con altas concentraciones de PM2.5: la rapidez del viento y TKE presentan magnitudes significativamente más bajas que el promedio durante el día, vientos del este por la mañana (asociados con el transporte de cenizas de los incendios forestales producidos en las llanuras orientales), combinados con un pico de radiación superior al promedio. Estos resultados aumentan la comprensión del comportamiento del PM2.5, que pueden aplicarse para mejorar los modelos fisico-quimicos y tienen el potencial de ser parte de una política novedosa para gestionar el riesgo.

  • English

    Already published studies found that 20% of the atmospheric pollution variations are linked to local meteorology. This relationship may be more important in places with dense populations such as Latin American cities since the topography and fast multiscale changes are part of the tropical climate. Even so, this possibility has not been addressed in previous studies. This research aims to characterize the relationship between tropical climate variables and PM2.5 levels during high pollution events. The relationship between wind field, Turbulent Kinetic Energy (TKE), radiation, temperature, relative humidity, boundary layer height, and atmospheric stability with PM2.5 concentration was investigated. Statistical correlations and the parcel method were used to analyze the relationship between vertical motions and PM2.5. Obtained results show that the stability, vertical velocity, and boundary layer height do not significantly affect pollution levels. We identified some signals that are strongly related to PM2.5 high concentrations: weaker than average horizontal wind speed and TKE throughout the day, easterly winds in the morning (associated with the transport of ashes from wildfires produced on the Eastern plains), combined with a higher than average radiation peak. These results lead to a better understanding of the PM2.5 variations, which can be applied for the improvement of air quality models and have the potential to be part of a novel policy to manage air quality risk.