Uso de modelos CFD para estimar la representatividad espacial de estaciones de medida de la contaminación atmosférica urbana y la idoneidad de sus ubicaciones

A methodology to estimate the spatial representativeness of air pollution monitoring sites is applied to two urban districts. This methodology is based on high resolution maps of air pollution computed by using Computational Fluid Dynamics (CFD) modelling tools. Traffic-emitted NO2 dispersion is simulated for several meteorological conditions taking into account the effect of the buildings on air flow and pollutant dispersion and using a steady state CFD-RANS approach. From these results, maps of average pollutant concentrations for January–May 2011 are computed as a combination of the simulated scenarios. Two urban districts of Madrid City were simulated. Spatial representativeness areas for 32 different sites within the same district (including the site of the operative air quality stations) have been estimated by computing the portion of the domains with average NO2 concentration differing less than a 20% of the concentration at each candidate monitoring site. New parameters such as the ratio AR between the representativeness area and the whole domain area or the representativeness index (IR) has been proposed to discuss and compare the representativeness areas. Significant differences between the spatial representativeness of the candidate sites of both studied districts have been found. The sites of the Escuelas Aguirre district have generally smaller representativeness areas than those of the Plaza de Castilla. More stations are needed to cover the Escuelas Aguirre district than for the Plaza de Castilla one. The operative air quality station of the Escuelas Aguirre district is less representative than the station of the Plaza de Castilla district. The cause of these differences seems to be the differences in urban structure of both districts prompting different ventilation.Se ha aplicado una metodología para estimar la representatividad espacial de sitios de monitoreo de contaminación atmosférica en dos distritos urbanos. Esta metodología se basa en mapas de alta resolución de la contaminación del aire calculados mediante modelos CFD (Computational Fluid Dynamics). Se ha simulado la dispersión de NO2 emitido por el tráfico para varias condiciones meteorológicas, teniendo en cuenta el efecto de los edificios en los flujos de aire y la dispersión de contaminantes y utilizando simulaciones CFD-RANS en estado estacionario. A partir de estos resultados se calcularon mapas de las concentraciones de contaminantes promedio para el periodo Enero-Mayo de 2011 como una combinación de los escenarios simulados. Se simularon dos distritos urbanos de la ciudad de Madrid. Se han estimado las zonas de representatividad espacial para 32 ubicaciones diferentes dentro del mismo distrito (incluyendo la ubicación de las estaciones de calidad del aire operativas) mediante el cálculo de la parte de ambos dominios en la que la concentración media de NO2 difiere menos de un 20% de la concentración en cada ubicación. Se han propuesto nuevos parámetros como la relación entre el área representatividad y toda la zona de dominio (AR) o el índice de representatividad (IR) para discutir y comparar las áreas de representatividad. Se han encontrado diferencias significativas entre la representatividad espacial de los sitios candidatos de ambos distritos estudiados. Las ubicaciones del distrito Escuelas Aguirre tienen áreas de representatividad generalmente más pequeñas que las de la Plaza de Castilla. Se necesitan más estaciones para cubrir el distrito Escuelas Aguirre que para la Plaza de Castilla. La estación operativa la calidad del aire del distrito Escuelas Aguirre es menos representativa que la estación del barrio de la Plaza de Castilla. La causa de estas diferencias parece estar en la diferente ventilación en ambas zonas debido a diferencias en la estructura urbana de ambos distritos