por Miquel Picanyol, Xavier Saenz de Buruaga. Meteosim S.L.
Introducción
Meteosim es una spin-off de la Universitat de Barcelona fundada en el 2003 y con sede en el Parc Científic de la Universitat de Barcelona. La empresa está asociada a la compañía norte-americana Meso Inc., especialistas en el desarrollo e investigación de modelos de predicción del tiempo de mesoescala. Meteosim mantiene también una alianza comercial con la compañía AWS-TrueWind LLC., líderes mundiales en servicios orientados al sector de la industria eólica.
Modelos de dispersión de contaminantes
Los modelos de dispersión de contaminantes juegan un papel clave en la evaluación y previsión del impacto causado por la actividad industrial, el tráfico rodado, los incendios, o cualquier otra situación en la que se emitan partículas contaminantes hacia la atmósfera. Aunque se realicen medidas de contaminación en puntos concretos, estas medidas, por ser puntuales, pueden no ser representativas de la situación real. Por ejemplo, los gases emitidos por la chimenea de una fábrica pueden afectar a zonas muy distintas dependiendo de la dirección del viento; una estación de medida cercana solo dará cuenta de las situaciones dominadas por una determinada dirección del viento y estabilidad de la atmósfera. Para disponer de una representación más completa y precisa de la realidad es necesario hacer uso de los modelos.
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Los modelos de dispersión de contaminantes juegan un papel clave en la evaluación y previsión del impacto causado por la actividad industrial, el tráfico rodado, los incendios, o cualquier otra situación en la que se emitan partículas contaminantes hacia la atmósfera. Aunque se realicen medidas de contaminación en puntos concretos, estas medidas, por ser puntuales, pueden no ser representativas de la situación real. Por ejemplo, los gases emitidos por la chimenea de una fábrica pueden afectar a zonas muy distintas dependiendo de la dirección del viento; una estación de medida cercana solo dará cuenta de las situaciones dominadas por una determinada dirección del viento y estabilidad de la atmósfera. |
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Para disponer de una representación más completa y precisa de la realidad es necesario hacer uso de los modelos. La empresa Lakes Environmental ofrece un amplio catálogo de modelos de dispersión de contaminantes, de eficacia probada y con una interface gráfica para Windows que los hace muy intuitivos y de fácil manejo. Una de las entradas básicas para la mayoría de estos programas son los datos meteorológicos, y especialmente el campo de viento. Meteosim proporciona las salidas del modelo meteorológico MASS adaptadas al software de Lakes Environmental, de manera que puedan usarse para la simulación del comportamiento de los contaminantes. Este es el caso, por ejemplo, del modelo CALPUFF View, un complejo modelo no estacionario, que se compone de un preprocesador que diagnostica el campo de viento a nivel de microescala a partir de la elevación del terreno, usos del suelo, observaciones, y datos previos de un modelo meteorológico. Otro de los modelos, el ISC-AERMOD View, un modelo gausiano estacionario de penacho, requiere datos históricos de observaciones meteorológicas en superficie y también en altura, es decir, datos de radiosondeos. Desafortunadamente, en toda España solamente se realizan diariamente radiosondeos en seis localizaciones distintas, de manera que el área de interés de nuestro modelo de dispersión de contaminantes puede quedar muy alejada de alguna de estas medidas. Para paliar este problema, Meteosim utiliza las salidas del modelo MASS para generar perfiles verticales próximos a la zona de interés. Por otro lado, el uso de modelos de dispersión de contaminantes en modo de previsión requiere también de previsiones de datos meteorológicos.
El modelo MASS (Mesoscale Atmospheric Simulation System)
Gran parte de los productos que ofrece Meteosim se basan en el modelo meteorológico MASS, un modelo de área limitada desarrollado por Meso, Inc., que permite predecir las circulaciones atmosféricas de mesoescala. Está disponible en versión hidrostática y no hidrostática, y permite la realización de predicciones meteorológicas de alta fiabilidad con un horizonte de predicción de hasta 72 horas. Al tratarse de un modelo de área limitada, el MASS necesita como condiciones iniciales y de contorno las salidas de modelos de escala global como el Global Forecast System (NCEP/NCAR, ECMWF). El modelo MASS resuelve las ecuaciones primitivas de la atmósfera basándose en los principios de conservación del momento, la masa, la energía y la ley de los gases ideales.
El MASS está capacitado para realizar múltiples simulaciones anidadas en las que las salidas del modelo de las mallas de mayor escala son utilizadas como estimación previa y condiciones de contorno de las mallas de menor escala. Las escalas típicas de resolución espacial del MASS hidrostático son de entre 50 y 5 km, llegando a resoluciones de 1 km o inferiores en el caso de simulaciones con dinámica no hidrostática.
Con el objetivo de modelizar los intercambios de energía, momento y masa entre la superficie de la tierra y la atmósfera, el MASS incorpora un conjunto de parametrizaciones para resolver cuestiones como los intercambios de energía (radiación) con la superficie, la capa límite planetaria (turbulencia, difusión), la hidrología de la superficie, los cambios de fase del agua, la convección, etc.
Usos prácticos del modelo MASS
La versatilidad y estabilidad del MASS posibilitan su uso a nivel totalmente operativo en la predicción del tiempo, adaptando el formato de las salidas del modelo a las necesidades específicas de cada cliente, pudiéndose realizar simulaciones en cualquier región del mundo. El MASS se ejecuta en las oficinas de Meteosim, en una sala climatizada, con ordenadores de cálculo que utilizan procesadores Intel Xeon a 3 GHz. Todas las máquinas están conectadas a un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) que garantiza el suministro eléctrico en caso de cortes de luz.
Un ejemplo de adaptación de salidas del MASS para fines concretos es Meteoneu, producto que incluye un paquete de previsiones a distintas cotas con tres días de antelación para variables como la temperatura, la temperatura húmeda, la humedad, y el módulo y dirección del viento, factores claves por ejemplo en la planificación de producción de nieve artificial de una estación de esquí. Estas previsiones se obtienen en gran medida de la extracción de perfiles verticales de las diferentes salidas del MASS.
Otro ejemplo de aplicación del modelo lo hallamos en las predicciones meteorológicas que Meteosim realiza a diario para el equipo español de Copa América Desafío Español 2007. Las previsiones del MASS se actualizan 4 veces al día y son utilizadas a corto y largo plazo (12-72 h) en la planificación de las jornadas de entrenamiento de la tripulación del Desafío 2007. En este caso, las salidas del MASS son adaptadas y mejoradas mediante métodos estadísticos utilizando datos en tiempo real de las boyas distribuidas por los campos de regatas que realizan medidas de manera ininterrumpida. Meteosim también trabaja en la actualidad en el desarrollo de un sistema de predicción del campo de vientos en las áreas de regatas a muy corto plazo y a muy alta resolución basándose en las salidas del MASS y en las observaciones recogidas por las boyas en la zona de estudio.
Las salidas del modelo también se utilizan para realizar simulaciones con el modelo Wave Watch III, un modelo de previsión de oleaje desarrollado por la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) y por el National Center for Environmental Prediction (NCEP) y ampliamente utilizado en previsión marítima.
Asimismo, se utilizan datos del MASS para confeccionar mapas de riesgo de incendio, de gran ayuda para colectivos como los bomberos y guardas forestales.
El MASS también se utiliza en productos orientados a la industria eólica. Este es el caso de estudios del recurso eólico, que permiten identificar aquellas zonas más favorables a la posible implantación de un parque eólico, y también en previsiones de producción diarias de plantas eólicas en funcionamiento, necesarias para vender la energía en el mercado eléctrico.
En definitiva, dado que las simulaciones del MASS se han mostrado muy efectivas tanto en predicción meteorológica como en estudios del recurso eólico, incluso en zonas con orografía y regímenes complejos de viento, pueden ser una herramienta útil para mejorar el estudio, comprensión y previsión de la dispersión de contaminantes cuando se utiliza conjuntamente con el software de Lakes Environmental.
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