Evaluación del desempeño de modelos de dispersión de contaminantes aplicados a cañones urbanos

Abstract

En los cañones urbanos, frecuentemente, se presentan concentraciones de contaminantes en aire varias veces superiores a la contaminación de fondo urbana. En este trabajo, se comparan valores de concentraciones de monóxido de carbono (CO) en aire medidas dentro de un cañón urbano con las estimadas mediante algunos modelos de dispersión atmosférica aplicables a procesos que se verifican en los cañones: STREET, STREET-BOX, OSPM y AEOLIUS. Se presenta la evaluación para condiciones de sotavento, barlovento y para direcciones intermedias del viento. En la comparación, se utilizaron los valores horarios de concentraciones de CO en aire medidas durante un año en el interior de un cañón urbano de Göttinger Strässe (Hannover, Alemania) y en el techo de un edificio lindero, de velocidad y dirección del viento observadas en el techo del mismo edificio y de flujo de tránsito vehicular en la calle del cañón. Para evaluar cuantitativamente el desempeño de los modelos, se calcularon los valores medios observados y estimados, el desvío, el error cuadrático medio y el error fraccional para las direcciones de viento correspondientes a sotavento, barlovento e intermedias. Los resultados generados por el modelo STREET con una constante empírica k=7 (valor del modelo original), subestimaron las concentraciones observadas, obteniéndose un mejor desempeño con k= 12,1. El modelo STREET-BOX es adecuado para condiciones de sotavento y direcciones intermedias, pero presenta diferencias importantes con las concentraciones observadas a barlovento. En general, los resultados aportados por los modelos OSPM y AEOLIUS fueron los que menos se apartaron de los valores observados.

Air pollutant concentrations inside street canyons are usually several times background concentrations in urban areas. In this paper, carbon monoxide (CO) concentrations observed in a street canyon are compared with estimated values obtained using four atmospheric dispersion models: STREET, STREET-BOX, OSPM and AEOLIUS. Results for leeward, windward and intermediate wind directions are analyzed. Data used in the model evaluation include one year of hourly CO concentrations measured inside a street canyon of Göttinger Strässe (Hannover, Germany) and at the roof of a nearby building, wind speed and direction data registered at the roof of the nearby building and traffic flow in the street. Each model performance was evaluated for leeward, windward and intermediate wind directions. Results obtained with the STREET model considering the empirical constant k=7 (default value), underestimated observed concentrations. A better performance of the STREET model was obtained with k= 12.1. The STREET-BOX model gave acceptable results for leeward and intermediate wind directions. The results of this model showed great differences with observed windward concentration values. In general, the concentrations estimated by OSPM and AEOLIUS showed the best agreement with observed values.