Estado del arte y recomendaciones para la modelación de la calidad del aire de intervenciones de transporte. Jorge H. Amorim y Carlos Borrego

Transcripción

1 Estado del arte y recomendaciones para la modelación de la calidad del aire de intervenciones de transporte Jorge H. Amorim y Carlos Borrego

2 Evolución urbana En Europa, alrededor del 80% de la población vive en zonas urbanas. Se espera que para el año 2030, alrededor del 60% de la población mundial viva en ciudades.

3 Evolución urbana y efectos sobre la salud En los últimos años, las emisiones de los vehículos motorizados y de grandes fuentes puntuales se han reducido sin embargo, las áreas urbanas siguen mostrando síntomas crecientes de estrés ambiental. En todo el mundo: ± 1500 millones de personas (25% de la población mundial) están expuestas a concentraciones excesivas de gases y partículas contaminantes. (Organización Mundial de la Salud) En Europa: 200 millones de días laborables se pierden por año debido a enfermedades relacionadas con la contaminación del aire. (Agencia Europea del Medio Ambiente)

4 Estrategias de reducción de emisiones en Europa estrategias para la reducción de la demanda total de transporte estrategias para la reducción de las emisiones (de forma directa por medios tecnológicos) Fomentar patrones y formas de desarrollo urbano que reduzcan la necesidad de viajar, sobre todo en carro Aplicación de medidas de gestión del tráfico La creación de Zonas de Bajas Emisiones, mediante el pago por el acceso y el estacionamiento. Promoción del transporte público, incluyendo la renovación de flotas de vehículos, mejora de la gestión de rutas y horarios, y de carriles exclusivos de bus La introducción de sistemas para fomentar el uso de formas más sostenibles de transporte, como los planes de alquiler de bicicletas y la instalación de zonas de estacionamiento fuera de las ciudades con conexión de transporte público Ayudar a la inclusión de las tecnologías de propulsión más limpias, tales como la instalación de puntos de recarga de vehículos eléctricos Aplicación de tecnologías de control de las emisiones de escape, tales como filtros de partículas diésel Aplicación de medidas que regulan la calidad del combustible

5 Conectando tráfico con la salud humana emisiones transporte y dispersión dinámica del tráfico calidad del aire exposición humana

6 Metodología de modelación de la calidad del aire dinámica del tráfico conteo manual / automático modelos de tráfico VISUM emisiones del tráfico Grandes áreas Poco detalle Simulaciones de largo plazo (por ejemplo 1 año) modelos TREM modelación de la calidad del aire escala urbana km modelos Gaussianos URBAIR escala local km modelos CFD VADIS Datos de salida Campos 3D de concentración de contaminantes (PM2.5, PM10, CO, NO, NO 2, SO 2, ) Otros datos de entrada :: Ciudad virtual (edificios, árboles, carreteras, topografía) :: Meteorología Gran detalle! Resultados muy precisos!

7 Y (meters) X (meters) PM 10 Conc. [µg.m-3] Modelación de la calidad del aire alrededor del globo... Ejemplos de simulaciones locales/urbanas realizadas por la Universidad de Aveiro Génova, Italia Florencia, Italia Tesalónica, Grecia Gdansk, Polonia Gliwice, Polonia Atenas, Grecia Helsinki, Finlandia Lisboa, Portugal Londres, Reino Unido Aveiro, Portugal Porto, Portugal Viseu, Portugal Tel Aviv, Israel Bogotá, Colombia

8 Modelación de la calidad del aire como una herramienta para la gestión sostenible del tráfico Un ejemplo el centro de la ciudad de Aveiro Av. Dr. Lourenço Peixinho (lado Norte) Cll. Eng. Silvério Silva Cll. Eng. Oudinot N Av. Dr. Lourenço Peixinho (Lado sur) Mercado

9 Simulación micrometeorológica Condiciones típicas para el período de la tarde N velocidad del viento (m.s -1 ) Estación de tren Formación de recirculaciones del flujo de aire mercado

10 Simulación de las concentraciones de PM10 Condiciones típicas para el período de la tarde Formación de un hot-spot de contaminación del aire

11 Simulación de las concentraciones de PM10 plano vertical Conc. PM10 µg.m -3 plano horizontal La acumulación de PM10 en el lado N de la avenida resulta de una recirculación en el interior del cañón

12 Alternativas de gestión del tráfico N alternativa A Restricción del tráfico en la zona sur flujo del tráfico alternativa B Restricción del tráfico en la zona norte

13 Alternativas de gestión del tráfico - impacto en la calidad del aire Análisis comparativo Situación actual Máxima concentración de PM10 de 22 μg.m -3 en el lado norte de la Avenida A) Restricción del tráfico en la zona sur 27% de la concentración máxima de PM10 32% de la conc. promedio en el andén N 84% de la conc. promedio en el andén S B) Restricción del tráfico en la zona norte 36% de la concentración máxima de PM10 68% de la conc. promedio en el andén N 18% de la conc. promedio en el andén S

14 Modelando la relación entre la contaminación del aire y la salud humana Cuál es la influencia de las rutas urbanas diarias sobre la exposición humana? Ejemplo - rutas a pie de los estudiantes hacia y desde la escuela: exp ij C t j ij C concentración dose t tiempo ij C j t ij V ij El objetivo es analizar... la exposición de peatones a las emisiones vehiculares dependiendo de las diferentes rutas exposiciones máximas de peatones el papel desempeñado por los tiempos de espera de los semáforos escuela

15 Modelando la relación entre la contaminación del aire y la salud humana Cuál es la influencia de las rutas a pie en la exposición de los estudiantes? resultados del modelo coordenadas GPS CO conc. (µg.m -3 ) exp ij C t j ij C concentración dose t tiempo ij C j t ij V ij ien el futuro, el enrutamiento basado en el conocimiento será una realidad! Sistemas de Soporte de Decisiones (DSS) ayudarán al conductor a elegir la mejor ruta para un viaje, basado en el tiempo, la congestión del tráfico, el consumo de combustible, y la exposición a la contaminación del aire

16 Recomendaciones para la modelación de la calidad del aire Las soluciones del modelo se basan en modelos físicos de los procesos reales. Por lo tanto, los resultados sólo pueden ser tan exactos como los modelos en los que se basan! La elección del modelo adecuado para la aplicación específica es un paso crítico. Debe basarse en el objetivo y los requisitos de la simulación frente a la capacidad, el rendimiento y las limitaciones de los modelos disponibles. La precisión de la solución es tan buena como las condiciones iniciales y de contorno del modelo numérico. La recolección y el pre-procesamiento de los datos de entrada para el modelo (el dominio virtual, las condiciones meteorológicas, las emisiones, las concentraciones de fondo) es un paso crítico. Las emisiones del tráfico: un parámetro crítico! Depende de la cuantificación exacta de los flujos de tráfico en cada tramo de carretera; velocidad de los vehículos, la flota de vehículos (edad, combustible, motor...). La presencia de semáforos y la congestión vehicular se deben tomar en cuenta. La solución de ecuaciones en un ordenador siempre introduce errores numéricos (redondeo, truncamiento, etc). Los resultados deben ser interpretados a la luz de las posibles fuentes de error o inexactitud. Los errores humanos (una mala definición de la red y de los datos de entrada, o la interpretación errónea de los resultados) pueden ocurrir! Minimizar la probabilidad de error humano.

17 Rua do Ouro Rua da Prata Recomendaciones para la modelación de la calidad del aire Cómo hacer que los resultados sean más atractivos, fácil de comprender y brinden mayor información a los usuarios finales? 2D O 3D? Rua da Betesga CO (µg.m-3) Imágenes fijas O animadas?...

18 ... vientos animados

19 ... una "inmersión" en la simulación

20 Conclusiones Esta presentación destaca la importancia de integrar el conocimiento sobre la gestión de tráfico, la planificación urbana y gestión de la calidad del aire como las fuerzas motrices hacia la sostenibilidad urbana. Con este objetivo, los modelos de escala local son instrumentos privilegiados para el análisis detallado de los fenómenos que influyen en los niveles de calidad del aire en nuestras ciudades en el presente y en el futuro...

21 el futuro es incierto... Pero, cómo se desarrolla es en gran parte determinado por las acciones que decidamos tomar hoy. informadas?

22 Gracias por su atención Jorge H. Amorim 04/08/2003