Método Propuesto Para Estimar La Altura De Capa De Mezcla En La Atmósfera, Con Ayuda De La Aviación

MÉTODO PROPUESTO PARA ESTIMAR LA ALTURA DE CAPA DE MEZCLA EN LA ATMÓSFERA, CON AYUDA DE LA AVIACIÓN

(publicado en la Revista Conciencia Tecnológica, 2013)

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A PROPOSED METHOD FOR ESTIMATES OF ATMOSPHERIC MIXING DEPTH, USING AIRCRAFT DATA

InvestigaciónRodolfo Trejo Vázquez(1) , R. Leticia Villagómez Parra(2)
(1)Departamento de Ing. Química, Instituto Tecnológico de Aguascalientes,
Aguascalientes, Ags. México. dr_trejo2004@yahoo.com.mx
(2)Departamento de Ingenierías, Universidad del Valle de México, Campus Aguascalientes. Aguascalientes, Ags. México. letyvp62@yahoo.com.mx


Resumen
Se presenta un procedimiento, basado en un desarrollomatemático propio, el cual es aplicado al método de Holzworth, para estimar altura de capa de mezcla en la atmósfera utilizando datos proporcionados por aviones comerciales.
Palabras clave: Método de Holzworth, capa de mezclado, contaminación del aire.
Abstract
We present a procedure based on some original mathematical expressions and the Holzworth’s Method, to estimate the atmospheric mixingdepth using aircrafts data.
Keywords: Holzworth’s method, mixing depth, air pollution.

Introducción
Los contaminantes liberados a la atmósfera se mezclan, reaccionan y diluyen en un espesor definido de atmósfera, llamado capa de mezcla, que típicamente va de unos pocos cientos de metros de altura hasta dos o tres kilómetros. El espesor de capa de mezcla varía en un mismo día, desde un valormínimo en las primeras horas de la mañana, hasta un valor máximo, poco antes de que se ponga el sol. Los espesores mínimo y máximo cambian de un día a otro, con las condiciones de estabilidad o inestabilidad atmosférica y con la tasa de insolación recibida. Es de suma importancia estimar la capa de mezclado que se tendrá, ya que junto con el inventario de emisiones y el monitoreo atmosférico, estainformación es base para la toma de decisiones y el establecimiento de políticas en el tema de contingencias ambientales. Tradicionalmente las estimaciones se hacen utilizando datos meteorológicos aplicados a una metodología. En México la generación de datos de sondeo atmosférico con fines ambientales implica costos que limitan la periodicidad de las mediciones y la aplicación de éstas a solo dos otres de las ciudades más importantes.
En este trabajo se presenta una propuesta para aprovechar los aviones comerciales como medio para obtener información que conduzca a la estimación de la capa de mezcla en todas las ciudades que tengan aeropuerto.
Metodología
La metodología de referencia para estimar el espesor de la capa de mezcla fue desarrollada por Holzworth en 1967, quien la diseñó paraaplicarse en los aeropuertos como parte de los estudios meteorológicos que permiten una navegación aérea más segura [1]. Se requiere conocer el perfil térmico atmosférico (el cual se asume constante a lo largo del día), y también se requiere construir, a las dos condiciones extremas de temperatura del día, los perfiles adiabáticos secos del aire. Los tres perfiles son esencialmente líneas rectas,a pesar de que en las primeras centenas de metros las temperaturas del perfil ambiental pueden ser oscilantes, debido a fenómenos de convección.
Para conocer el perfil atmosférico, Holzworth contempla liberar un globo sonda provisto de instrumentos meteorológicos (sensores de presión y de temperatura), capaces de enviar datos a control remoto. Los altos costos del estudio se deben a que en cadaensayo se pierden el globo y los instrumentos.
El primer perfil adiabático seco se establece tomando como temperatura del piso la temperatura de las 0 horas tiempo de Greenwich, o 6 A.M. tiempo del centro de México, más 5 oC. Esto es porque la medición se realiza en el aeropuerto y no en la ciudad, y se asume que el efecto de isla de calor (situación urbana de acumulación de calor por la...