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LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

 

1. Análisis estadístico de trayectorias y relación con constituyentes atmosféricos
El análisis basado en trayectorias lagrangianas es una técnica cada vez más utilzada en los estudios de transporte atmosférico. Hemos desarrolado un procedimiento robusto de clustering de trayectorias, basado en el algoritmo de k-medias con distancias de círculo máximo. La relación estadística entre los patrones de advección identificados con el clustering y la concentración de contaminantes (y otros constituyentes) atmosféricos se realiza por métodos no parámetricos, ya sean tradicionales o basados en técnicas de resampling. La combinación de medidas de concentración y trayectorias en forma de mapas de tiempos de residencia y de altura media de las retrotrayectorias, así como de los denominados PSCF (función de contribución potencial de fuentes) y MCAR (valor medio en el punto "receptor"), ayudan a identificar zonas que podrían contribuir a las concentraciones en el punto de estudio, y son procedimientos que tenemos actualmente automatizados.

En los últimos años hemos estudiado cómo influye la historia seguida por el aire que llega a distintas alturas en diferentes puntos geográficos sobre la materia particulada en suspensión (PM10, PM2.5, distribución de tamaño de aerosoles), sobre las propiedades ópticas del aerosol, la actividad de radio-núclidos de origen natural, y de distintos parámetros meteorológicos. En este trabajo hemos colaborado con distintos grupos españoles y europeos.

También hemos mostrado que el análisis de la circulación atmosférica desde un punto de vista climatológico, se puede abordar con trayectorias. Es una alternativa a las clasificaciones de tipo de tiempo o de circulación basados en cartografías geopotenciales o de presión en superficie. En seis localizaciones en Europa hemos estimado las tendencias temporales en la frecuencia de los distintos patrones de transporte (identificados a través de clustering de trayectorias) y su asociación con el índice de la NAO.

Actualmente estamos desarrollando un paquete en R, denominado Open Statistical tools for Trajectory Analysis (OSTRA), para que nuestros procedimientos queden disponibles a la comunidad científica. Nos parece que está bien corresponder al beneficio que hemos obtenido al utilizar otros muchos datos y herramientas de uso público. En OSTRA se incluye una variante de clustering muy eficiente, basada en un swap "inteligente" de centroides y un posterior afinado por k-medias.
Además estamos empezando a trabajar con modelos lagrangianos de dispersión de partículas (LPDM); nos hemos decidido por el modelo STILT.


2. Estudio de la influencia del viento en la movilización de partículas del suelo y en los niveles de concentración de partículas en suspensión

Hemos estudiado la influencia del viento en la concentración de materia particulada en suspensión durante tres años en tres puntos del sureste semiárido peninsular. El estudio mostró que la resuspensión por el viento en esta zona no se refleja en los niveles de PM10 (medias diarias, objeto de regulación en la normativa de calidad del aire), a no ser que se reciba el impacto directo de una fuente intensa de polvo: los valores de PM10 son inferiores cuanto mayor es la velocidad del viento. La distribución de tamaño de partículas muestra que cuando la velocidad del viento se incrementa ligeramente se produce una dilución del material particulado ya existente en suspensión en condiciones de calma (polvo provocado por actividad humana, facilitado por condiciones convectivas asociadas a la insolación, y no eliminado en condiciones de baja ventilación y lluvia escasa). Por lo demás, el comportamiento es la reducción de la concentración de las partículas de menor tamaño y el aumento de forma neta de la concentración de las mayores, donde se aprecia que el umbral de velocidad debe aumentar para que se produzca el aumento neto de partículas de cada vez menor tamaño.

Hemos estudiado la movilización de partículas del suelo por la acción del viento, en relación con las condiciones meteorológicas y de suelo, en el Parque Natural de El Hondo. La lámina de agua presenta severos cambios a lo largo del tiempo y en la superficie seca expuesta al viento quedan sedimentos y eflorescencias salinas que provocan verdaderas tormentas de polvo.

Las medidas de suspensión de partículas se realizan con captadores de PM10 y con contadores de partículas; y la saltación la medimos con captadores pasivos de diseño propio. Los trabajos en este línea se han realizado dentro de dos proyectos con financiación pública, que agradecemos.

 

3. Modelización de procesos de deposición y levantamiento de partículas

La deposición de partículas sobre sustratos no planos ha sido estudiada con simulaciones MonteCarlo en función de la geometría del sustrato, de la relación advección/difusión y de distintos mecanismos de adhesión.


4. Estructura vertical del transporte de polvo africano

A partir de los radiosondeos de las 12 UTC de Murcia, Gibraltar y Dar El Beida del periodo 1997-2006, hemos estudiado la estructura vertical de la baja troposfera en la porción más occidental del Mediterráneo. Realizamos un análisis de clusters de los perfiles de temperatura potencial, razón de mezcla y componentes E y N del viento; y estudiamos parámetros meteorológicos y de calidad de aire en función de los perfiles tipo.

Analizamos también los perfiles individuales en situaciones de transporte de polvo norteafricano, y mostramos que el polvo se transporte principalmente en capas confinadas entre estratos de mayor estabilidad.

Actualmente estamos estudiando la relación entre las intrusiones de polvo africano de mayor impacto (a nivel de suelo) en el sur de la Península Ibérica y el transporte sobre el Atlas en situaciones de fuerte inestabilidad.