Ús de la modelització per avaluar la qualitat de l’aire a Catalunya. M2020-22

Direcció del projecte/coordinació de l’activitat:

Direcció General de Qualitat Ambiental i Canvi Climàtic.

Període: 

Gener 2020 – Gener 2022

Descripció

La Autoritat del Transport Metropolità (ATM) i la Direcció General de Qualitat Ambiental i Canvi Climàtic del Departament de Territori i Sostenibilitat de la Generalitat de Catalunya (DTES) estableixen un projecte de col·laboració amb el Departament de Ciències de la Terra del Barcelona Supercomputing Center (BSC) per a l’ús de la modelització per avaluar la qualitat de l’aire i predir episodis de contaminació, així com millorar la planificació de la seva gestió.

L’Activitat proposa Desenvolupar i implementar un sistema operacional de modelització i pronòstic de les emissions i la qualitat de l’aire per a Catalunya que permeti predir a 24 i 48 hores les concentracions dels contaminants NO2, O3 i PM10 identificats per la Directiva Europea 2008/50/CE com a nocius per a la salut humana. Aquest sistema de modelització ha de permetre disposar d’un pronòstic operatiu però a més esdevenir una eina de decisió per a l’anàlisi de períodes passats i la planificació d’estratègies per a la millora de la qualitat de l’aire, tot partint de les experiències prèvies del sistema CALIOPE desenvolupat pel Barcelona Supercomputing Center (BSC) ([[http://www.bsc.es/caliope/es www.bsc.es/caliope/es]).

Objectius

• Desenvolupar un sistema operacional de modelització de la qualitat de l'aire a Catalunya amb una resolució espacial de 1 km x 1 km que proporcioni el pronòstic dels contaminants NO₂, O₃ i PM₁₀ per a les properes 24 i 48 hores, accessible a través del web del sistema CALIOPE. Avaluar en temps quasi-real els resultats dels pronòstics amb les observacions disponibles de la XVPCA. Durant l’execució del projecte, s’ha desplegat el nou domini de pronòstic de Catalunya i s’ha ampliat el sistema d’avaluació per processar la verificació dels pronòstics del nou domini. S’ha millorat la visualització dels resultats incloent cartografia administrativa de referència.

• Actualització de les fonts d’emissió del sector industrial i de trànsit del sistema CALIOPE. S’ha treballat conjuntament amb la Secció d’Emissions del Servei de Vigilància i Control de l’Aire de la Generalitat de Catalunya i el DTES per actualitzar la base de dades de les fonts d’emissió industrial caracteritzant 3.268 fonts i introduint el nou càlcul d’emissions als pronòstics de CALIOPE. Aquest treball ha permès sincronitzar el model d’emissions del sistema CALIOPE (HERMESv3) amb la base de dades d'indústries de la Generalitat de Catalunya. Complementàriament, s’ha treballat en la millora de la caracterització de les fonts d’emissió de trànsit amb l’ATM i el DTES. S’han incorporat noves bases de dades de la xarxa de trànsit de la província de Barcelona i s’ha actualitzat la caracterització del parc vehicular.

• Realitzar una diagnosi de l’any 2019 mitjançant la modelització dels contaminants NO₂, O₃ i PM₁₀ amb una resolució de 4 km x 4 km. Per mitjà de metodologies de fusió de dades observacionals amb resultats de modelització numèrica s’han generat els productes per caracteritzar espacialment la qualitat de l’aire per a l’any 2019. En aquest sentit, s’han combinat les observacions de la XVPCA i les simulacions del sistema CALIOPE. Complementàriament, s’ha estès l’abast de la tasca amb els anys 2016, 2017 i 2018 per proporcionar una base de dades consistent dels últims quatre anys. En un futur, es preveu disposar de la diagnosi dels propers anys a una resolució d’1 km x 1 km a partir dels resultats del nou domini de Catalunya implementat durant l’execució del projecte.

• Desenvolupar un sistema operacional de modelització a escala urbana basat en el model CALIOPE-Urban amb una resolució d’entre 20 i 100 metres per a l’àmbit de les zones de baixes emissions a l’àrea de Barcelona. El sistema operacional estarà a disposició de la Generalitat i l’ATM durant la primera meitat del 2021. Aquesta nova eina de modelització permetrà pronosticar les concentracions de diòxid de nitrogen (NO₂) a nivell de carrer per a la ciutat de Barcelona i municipis adjacents intra-rondes mitjançant metodologies d’assimilació de dades. El sistema combina la modelització determinista a escala urbana amb observacions disponibles de la qualitat de l’aire projectades a futur.

• Realitzar una diagnosi de l’any 2019 mitjançant la modelització del contaminant NO₂ amb el model urbà CALIOPE-Urban. Complementàriament al producte de la diagnosi regional, s’ha realitzat la diagnosi per al municipi de Barcelona a una resolució de 50 m x 50 m. A partir de noves metodologies de fusió de dades a l’escala urbana, s’han combinat les observacions de les estacions de la XVPCA amb els resultats numèrics de CALIOPE-Urban.

Sistema de modelització CALIOPE del Barcelona Supercomputing Center. Simulació de 1x1 per Catalunya i detall de la província de Barcelona

Representació dels dominis de treball de CALIOPE: Europa (12km), Península Ibèrica (4km), Catalunya (1km) i zoom a la zona d’especial protecció de Barcelona o àmbit 40 (1km)

Novetats que aporta l'acció

Aquest projecte de col·laboració representa l’oportunitat d’establir un marc de referència per al desenvolupament d’iniciatives dirigides a millorar la qualitat de l’aire a Catalunya, amb l’objectiu d’abordar els reptes futurs de manera coordinada arreu del territori. Igualment permetrà disposar d’una eina que ajudi a determinar l'impacte de les diferents fonts de contaminació procedents d’altres zones en la qualitat de l’aire d’una zona determinada, així com optimitzar la planificació de mesures dirigides a millorar la qualitat de l'aire.

Fonaments de la novetat

Ús de les eines més avançades al mercat per la realització de previsions de qualitat de l’aire davant nous elements, d’aquesta manera es poden ajustar més les mesures a implantar per millorar la qualitat de l’aire.