Artículo de Ricardo Sanz Barajas, Jefe de sección de climatología y usuarios del Centro Meteorológico Territorial de Santa Cruz de Tenerife, Delegación territorial de AEMET en Canarias
Resumen y Metodología
En este trabajo se indaga en algunos aspectos climatológicos de la concentración de PM10 en España. La fuente de información es EAC4, el reanálisis de composición atmosférica del ECMWF. A partir de datos cada tres horas (los únicos disponibles a fecha de elaboración de este trabajo) se calculan los valores medios para resoluciones temporales diarias, mensuales y anuales, que se visualizan en mapas y gráficos. Finalmente, se extraen las concentraciones diarias que superan ciertos umbrales, elaborándose con ellas una climatología de episodios de tres o más días consecutivos. Para todo ello se utilizan programas en Python, macros de Excel, Surfer para los mapas y la librería Matplolib para generar las visualizaciones.
Las PM10: componentes y umbrales
Las partículas en suspensión con un diámetro de 10 micrómetros o menos (PM10, Particulate matter d < 10 µm) son una combinación compleja de varias sustancias que varían según la fuente de emisión y ubicación geográfica.
Entre sus componentes principales figuran materiales orgánicos y carbón (combustión de combustibles fósiles, biomasa y otras actividades industriales), sulfatos, nitratos, metales, partículas de suelo (sílice, arcilla y otros minerales), sales marinas (zonas costeras), amonio (emisiones agrícolas) y compuestos orgánicos volátiles (plantas, vehículos, industria).
Las concentraciones de PM10 son un indicador clave de la calidad del aire y tiene importantes implicaciones para la salud pública y el medio ambiente. Estas partículas pueden penetrar en las vías respiratorias, causando problemas respiratorios y cardiovasculares. Además, altos niveles de PM10 pueden reducir la visibilidad, dañar el ecosistema y contribuir al calentamiento global.
Los niveles de concentración PM10 se consideran peligrosos cuando superan ciertos umbrales establecidos por organismos de salud y medio ambiente. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), los niveles de PM10 que representan riesgo para la salud son:
- Promedio anual: Más de 20 µg/m3
- Promedio de 24 horas: Más de 50 µg/m3
En muchos países las normativas nacionales pueden tener límites ligeramente diferentes, aunque generalmente siguen las directrices de la OMS o establecen límites locales propios basados en estudios locales de salud pública. Por ejemplo, en la Unión Europea (UE) los límites establecidos son:
- Promedio anual: Más de 40 µg/m3
- Promedio de 24 horas: Más de 50 µg/m3, permitiendo hasta 35 superaciones anuales del umbral.
Medias mensuales y anuales
Los valores medios mensuales se han calculado promediando los valores de rejilla en siete regiones rectangulares, determinadas por estos puntos de latitud y longitud:
Para la región sureste se ha trabajado con un polígono trapezoidal para evitar la contribución de la zona costera argelina.
Vamos a poner de relieve algunos rasgos de las medias mensuales con ayuda de la gráfica que sigue a continuación:
Casi todas las regiones presentan dos máximos, uno principal, en los meses de febrero (Canarias) y marzo (Península y Baleares) y otro secundario, en los meses de verano, algo más adelantado en Canarias.
Las concentraciones medias más altas y más bajas se localizan según se detalla en la siguiente tabla:
La región Centro-oeste padece en agosto la media mensual más alta de España (23.45 µg/m3); y Baleares, en diciembre, la más baja (9.17 µg/m3).
La representación espacial de la media anual (2003-2023) puede verse en el siguiente mapa:
Salvo el área que engloba el norte de Portugal, principal polo industrial del país, no hay más zonas en la Península con concentraciones que superen el umbral anual de la OMS. Tampoco en Baleares y Canarias, donde la isolínea de 20 µg/m3 se ciñe a las costas saharauis.
Los niveles más altos, entre 17 y 20 µg/m3, se sitúan en el área de Madrid, sur de Galicia, Navarra, Levante y sur de Andalucía.
Los niveles más bajos, entre 10 y 15 µg/m3, se disfrutan en la costa cantábrica, en la Meseta, en el sur de Portugal, Baleares y algunas zonas de las islas occidentales de Canarias.
Episodios de tres o más días consecutivos con concentraciones de PM10 > 50 µg/m3
Aunque varias ciudades y comunidades autónomas han desarrollado protocolos específicos para la gestión de episodios de alta contaminación de PM10, no existe una definición universalmente aceptada para eventos de varios días consecutivos con niveles de PM10 por encima de ciertos umbrales, similar a la definición de AEMET para las olas de calor.
Por analogía con esa definición de AEMET, vamos a sacar a la luz los episodios que concatenen tres o más días de duración con concentraciones diarias promedio de más de 50 µg/m3, siguiendo las directrices compartidas por la OMS y la UE.
Vemos en el mapa que sigue a continuación que Canarias encabeza el ranking de las regiones más afectadas por estos episodios (causados por intrusiones de calima, casi en exclusiva), con una media de 1.7 al año, seguida de las regiones Noroeste y Centro-oeste, con medias de 1.2 y 1.1, respectivamente. Las menos frecuentadas por estos eventos son el noreste peninsular y Baleares, con una media anual de 0.2 episodios.
En el siguiente mapa vemos que ninguna región se encuentra cerca del umbral establecido por la UE, el que permite hasta 35 superaciones anuales de concentraciones (promedio en 24 h) de más de 50 µg/m3. Sin embargo, en las islas Canarias se aproximaron notablemente a ese umbral en 2015 (35 días) y en 2022 (32 días).
Si agrupamos los episodios de concentración de PM10 de más de 50 µg/m3 (promedio en 24 h) por su duración en tres categorías, desde un día hasta tres o más consecutivos, se obtiene el siguiente gráfico:
Las islas Canarias superan al resto de las regiones en las tres categorías. En el polo opuesto está la región Noreste, con los valores más bajos.
Las islas Baleares ocupan la segunda posición en días «sueltos» con concentraciones de PM10 de más de 50 µg/m3, con una media anual de 1.9, pero la frecuencia de eventos persistentes es la más pequeña, rasgo que comparte con la región Noreste.
Los episodios persistentes tienen especial relevancia en las regiones occidentales, incluida Canarias. En la región Centro-oeste y Noroeste representan el 34.8 % y el 35.6%, respectivamente, del total, como puede verse en el siguiente gráfico, donde se visualizan las frecuencias relativas (respecto del número total de episodios). Y casi una tercera parte en Canarias.
Finalmente, visualizamos en el tiempo todos estos episodios por medio de un gráfico del tipo scatter plot, en el que cada evento está caracterizado por su concentración media, representada en el eje de ordenadas, y su duración, por el área y color de los círculos. Así para cada año y región.
En todas las regiones se aprecia un repunte de estos eventos en los años 2021 y 2022, pero solo en Canarias tiene continuación durante 2023 y 2024 (hasta mayo, como veremos seguidamente).
Los episodios más persistentes, de 10 días o más, solo se han producido en las regiones Noroeste, Centro-oeste y Canarias.
El episodio de mayor concentración, el único con un promedio superior a 200 µg/m3, tuvo lugar en la región Centro-oeste (15-17 de octubre de 2017).
Ni en las regiones peninsulares y ni en Baleares se aprecia tendencia que sea significativa estadísticamente en la serie de medias anuales de concentración de PM10; en Canarias tampoco, aunque se percibe una pequeña tendencia positiva, pero sin llegar a ser significativa desde el punto de vista estadístico.
En los primeros cinco meses de 2024, solo en Canarias parece haberse producido un episodio de los que estamos considerando. Al no haber datos de 2024 de reanálisis EAC4 en el momento de la elaboración de este trabajo, se han estimado las concentraciones diarias por regresión con las de los análisis del WMO Barcelona Dust Center, aprovechando la buena correlación que guardan entre ellas. En el siguiente gráfico pueden verse los episodios de Canarias, ampliados hasta mayo de 2024.
Parece relevante el hecho de que los tres episodios más largos se hayan producido muy recientemente, en 2022 (2) y en 2024 (1); y entre ambos, el más intenso, de más de 150 µg/m3, en 2023.
Referencias
Fuente de datos: Atmosphere Monitoring Service, Copernicus https://atmosphere.copernicus.eu/
Agradecimientos
A Edi Miranda y Rubén del Campo, por sus sugerencias y haberme animado a realizar esta colaboración.
Gran trabajo!! 👏🏼👏🏼