Interpretación de:
Atmospheric black carbon observations and its valley-mountain dynamics: Eastern cordillera of the central Andes of Peru
https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.124089Villalobos-Puma, E., Suarez, L., Gillardoni, S., Zubieta, R., Martinez-Castro, D., Miranda-Corzo, A., Bonasoni, P., Silva, Y., 2024: Atmospheric black carbon observations and its valley-mountain dynamics: Eastern cordillera of the central Andes of Peru, Environmental Pollution, 355, 124089, https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.124089
Intérprete
Pimentel Pachacama Wilman Andrik
Fecha de interpretación
25/10/2024
Revisor
Silva Vidal Fey Yamina
Resultados y conclusiones
RESULTADOS: El estudio reveló variaciones significativas en las concentraciones de carbono negro (BC) entre el valle y la montaña en la región de Huaytapallana, destacando patrones estacionales y diarios. Se observaron dos picos diarios en la concentración de BC: el primero en la mañana y el segundo en la noche, reflejando una conexión directa con las actividades humanas en el valle, como el tráfico y el uso de combustibles fósiles en la ciudad de Huancayo. En general, las concentraciones de BC fueron mucho más altas en el valle que en las zonas montañosas, donde su presencia se debió principalmente a la quema de biomasa y algunas influencias. En términos estacionales, los meses secos (junio a agosto) presentaron las mayores concentraciones de BC debido a la prevalencia de incendios forestales y prácticas agrícolas, mientras que durante la estación húmeda las concentraciones de BC se redujeron significativamente. Este BC, cuando llega a la superficie de los glaciares, contribuye al derretimiento acelerado de la nieve y el hielo al disminuir el albedo (capacidad de reflejar la radiación solar). En las montañas, el estudio identificó que la circulación anabática (viento ascendente horas) durante el día transporta el BC desde el valle hacia las zonas elevadas de Huaytapallana, lo que aumenta la concentración de BC en las pendientes montañosas en diurnas. Los resultados enfatizan la relevancia de las actividades humanas en la generación de emisiones de BC en el Valle del Mantaro y Huancayo, especialmente por el tráfico urbano y la quema de biomasa, y la necesidad de estrategias para mitigar estas emisiones. La investigación concluye que la reducción del BC en esta región podría beneficiar tanto a la calidad del aire como a la preservación de los glaciares, que son cruciales para el suministro de agua. CONCLUSIONES: El estudio utilizó una combinación de observaciones directas de BC y modelos meteorológicos para analizar su origen y comportamiento en el entorno montañoso y de valle en Huaytapallana. Se utilizaron aetalómetros tipo AE33, que miden las concentraciones de carbono negro mediante la absorción de luz, instalados en dos sitios estratégicos: uno en el valle de Huancayo y otro en el glaciar de Huaytapallana. Estos dispositivos midieron las concentraciones de BC cada minuto, diferenciando entre fuentes de combustión de combustibles fósiles (BCff) y quema de biomasa (BCbb) mediante coeficientes de absorción. Además, se emplearon modelos meteorológicos, el WRF (Weather Research and Forecasting) y el HYSPLIT (Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory), para simular el campo meteorológico y rastrear las trayectorias de las masas de aire. El modelo WRF se configuró en tres dominios, con una resolución de 1 km en el dominio más pequeño, para representar con precisión la topografía y circulación local. Este modelado ayudó a identificar patrones de transporte de BC, como los vientos anabáticos y catabáticos, que influyen en el movimiento del contaminante hacia las zonas montañosas o hacia el valle. Los datos se recopilaron en períodos secos y húmedos, y se analizaron en intervalos horarios y mensuales para estudiar patrones temporales en las concentraciones de BC, con énfasis en eventos extraordinarios de alta concentración que podrían tener impactos significativos. El estudio concluye que las emisiones de carbono negro contribuyen tanto al deterioro de la calidad del aire como al derretimiento acelerado de los glaciares, lo que a su vez afecta la disponibilidad de agua en las zonas de montaña. Se resalta la importancia de implementar estrategias de mitigación que reduzcan tanto las emisiones urbanas como las relacionadas con la quema agrícola.
Metodología y datos
El estudio empleó una metodología combinada de observaciones en superficie y modelos atmosféricos para analizar las concentraciones, fuentes y movimiento del carbono negro (BC) en la región de Huaytapallana. Los datos fueron recopilados en dos sitios estratégicos: uno en el valle de Huancayo, a 3350 msnm, y otro en el observatorio Huaytapallana, ubicado en la montaña a 4709 msnm. Estos puntos permiten comparar el comportamiento del BC en entornos de valle y zonas montañosas, cada uno con características atmosféricas y patrones de circulación específicos. Las mediciones de carbono negro se realizaron de manera continua entre mayo de 2022 y octubre de 2023, con intervalos de un minuto. Para analizar el transporte y dispersión de BC, se integraron modelos meteorológicos y de trayectorias atmosféricas. Se utilizó el modelo WRF (Weather Research and Forecasting), que proporciona pronósticos detallados de las condiciones meteorológicas locales, junto con el modelo HYSPLIT (Híbrido de un Solo Motor), que permite rastrear la trayectoria del aire y la dispersión de contaminantes. Este enfoque integrado fue fundamental para estudiar la variación diaria y estacional del BC, diferenciando entre la temporada seca (junio a agosto). Además, junto con el modelo HYSPLIT (Híbrido de un Solo Motor), que permite rastrear la trayectoria del aire y la dispersión de contaminantes. Este enfoque integrado fue fundamental para estudiar la variación diaria y estacional del BC, diferenciando entre la temporada seca (junio a agosto) y la temporada húmeda (diciembre a febrero). Además, se utilizó la función de probabilidad condicional bivariada (CBPF) para identificar las fuentes de BC combinando datos de velocidad y dirección del viento. Se usaron aetalómetros modelo AE33, que emplean un método de absorción óptica para medir las concentraciones de BC en tiempo real, registrando datos cada minuto. Este instrumento estima las concentraciones de BC en función de la atenuación de la luz visible, empleando coeficientes de absorción específicos para distinguir entre BC provenientes de combustión de combustibles fósiles (BCff) y de quema de biomasa (BCbb). Estas diferencias en los coeficientes de absorción permiten identificar la proporción de cada fuente (combustión de combustibles fósiles y quema de biomasa) en la concentración total de BC registrada en cada sitio, con la finalidad de identificar la influencia de las circulaciones locales en el movimiento de estas partículas hacia zonas montañosas.
Limitaciones de la investigación
El estudio enfrenta varias limitaciones. La principal es la disponibilidad limitada de datos in situ en las zonas montañosas del Perú, lo que dificulta la obtención de una representación más precisa de las concentraciones y dinámicas del carbono negro. Además, la complejidad de los procesos químicos y físicos que afectan la formación, transporte y deposición de las partículas de BC introduce incertidumbre en los modelos utilizados. A pesar de que los modelos WRF y HYSPLIT son herramientas con alta precisión, tienen limitaciones en la resolución espacial y temporal, particularmente en áreas de topografía tan compleja como los Andes, lo que puede afectar la precisión de las simulaciones. Los valores negativos de BC en algunos registros debido a la baja carga en el aetalómetro también pueden limitar la precisión de ciertos datos de concentración en alturas elevadas. Además, el estudio está limitado a una región específica, lo cual limita la extrapolación de resultados a otras áreas con distintas características geográficas y climáticas.
Recomendaciones
Se recomienda desarrollar políticas locales y nacionales para reducir las emisiones de carbono negro, especialmente en áreas urbanas como Huancayo y en las zonas rurales donde se llevan a cabo prácticas de quema agrícola. Estas políticas deben enfocarse en mejorar la eficiencia del transporte, reducir el uso de combustibles fósiles y promover alternativas más limpias en las actividades agrícolas. Los autores recomiendan la implementación de estrategias de mitigación de emisiones de carbono negro, enfocadas tanto en reducir las emisiones de combustibles fósiles en áreas urbanas como en limitar la quema de biomasa en zonas rurales. Sugieren continuar la investigación sobre el impacto específico de BC en el equilibrio energético de los glaciares tropicales, así como en la frecuencia de incendios forestales relacionados con factores climáticos como El Niño y las sequías. Además, es crucial continuar investigando los efectos del carbono negro en los ecosistemas de montaña, particularmente en el retroceso de los glaciares y su impacto sobre los recursos hídricos. Dado que los glaciares de Huaytapallana son una fuente clave de agua para las comunidades del valle del Mantaro, cualquier aumento en la tasa de derretimiento podría tener consecuencias severas para la seguridad hídrica de la región.
Adaptación: Agua, Transporte
Mitigación: Uso de suelo, cambio de uso de suelo y silvicultura, Agricultura, Energía
Escala: Regional
Ámbito geográfico: Cordillera Oriental de los Andes,Glaciar Huaytapallana,Valle del río Mantaro,Ciudad de Huancayo,Sierra central
Palabras clave: Carobono negro, Contaminación atmosférica, Circulación valle-montaña, Quema de biomasa, Glaciares tropicales, Modelos de transporte atmosférico