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Altas presiones que contaminan

Recientemente se han vivido varios episodios de altos niveles de contaminación en diversas ciudades españolas. Trataremos de desenmascarar al culpable de que no podamos usar nuestros coches tanto como queramos.

Altas presiones que contaminan
El skyline de la ciudad de Madrid durante uno de los recientes episodios de alta contaminación.

El problema de la contaminación en las grandes ciudades es algo acuciante y todas ellas tienen medidas para aliviar los niveles excesivos de polución. En el caso de Madrid, la alta concentración de diversos contaminantes, condujeron a la activación de protocolos que llegaron a limitar el acceso del transporte privado al centro de la ciudad. Estos protocolos de control de los niveles de contaminación se activan y desactivan en Madrid a diario o incluso en horas, ya que el único indicador que usan son los valores medidos en una red de estaciones de calidad de aire y unas estimaciones de su evolución.

Altas presiones que contaminan
En la ciudad de Madrid se registran valores de dióxido de azufre(SO2), monóxido de carbono (CO), dióxido de nitrógeno (NO2), partículas en suspensión de menos de 2,5 micras (PM2.5) y menos de 10 micras(PM10), ozono (O3) y benceno‎ (C6H6)

La evolución de los niveles de contaminación en un área ha de tener en cuenta dos factores: la cantidad de emisiones y la situación meteorológica.

La cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero y de partículas en suspensión en las ciudades esta claramente relacionada con el trafico rodado y las calefacciones de combustión, tanto de combustibles fósiles, como el carbón, gasoil o gas, como combustibles de origen vegetal como madera, pellets, briquetas, etc…

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), los efectos de la contaminación atmosférica urbana sobre la salud de las personas van desde el aumento del riesgo de padecer enfermedades respiratorias agudas, como la neumonía, y crónicas, como el cáncer del pulmón y las enfermedades cardiovasculares. Los efectos son mas graves en los grupos más vulnerables como personas con enfermedades previas, niños y ancianos.

Altas presiones que contaminan
Clasificación por tamaño de las partículas que forman parte de la contaminación en la atmósfera urbana.
Fuente: El Ecologista.

La culpa es de la presión

Si bien lo único que esta bajo el control del ser humano es reducir las emisiones, parece que hay que buscar un culpable: La presión.

La presión (atmosférica) se define como el peso de la atmósfera que hay sobre nosotros. La presión no es constante en un punto, sino que debido al movimiento de La Tierra y la energía proveniente del Sol, se producen movimientos de las masas de aire en la atmósfera, conocidos como viento. El viento y la rotación hace que se generen áreas de mayor y menor presión de lo que pesaría la atmosfera sin movimiento. El peso de la atmósfera sin movimiento se define como una atmosfera (1 atm), aunque se pueden utilizar otras unidades de presión como 1013 milibares (1013 mb) o 1013 hecto pascales (1013 hPa). Cuando se mide una presión mayor que 1 atm (1013 hPa) se dice que hay altas presiones mientras que cuando la presión es menos de 1013 se dice que es una baja presión.

Altas presiones que contaminan
La presión atmosférica se define como el peso de la atmósfera que hay sobre nosotros.
Se toma como referencia la presión estándar 1 atm = 1013 mb = 1013 hPa

La presión, al ser el peso de la atmósfera, disminuye con la altitud, ya que al ascender tendremos menos aire sobre nuestras cabezas. Esto ocurre, por ejemplo, al ascender una montaña, y es la base de usar barómetros (medidores de presión) como altímetros. Por eso, la presión de una atmósfera se define al nivel del mar, donde la altitud se considera cero.

Altas presiones que contaminan
La presión atmosférica varía con la altitud.
En la cima del Everest la presión es aproximademente 1/3 (300 mb) de la presión a nivel del mar (1013 mb).

Para que el viento genere cambios en la presión de un lugar han de moverse grandes masas de aire. Estos movimientos de aire junto con la rotación de la Tierra provocan uno giro que es más notable lejos del Ecuador, dando lugar a borrascas y anticiclones. Una borrasca se corresponde a un área de bajas presiones, ya que el aire tiende a ascender en su centro, mientras que en un anticiclón la presión aumenta debido al empuje que el aire realiza hacia abajo.

Altas presiones que contaminan
Representación esquemática de una borrasca (área de bajas presiones debida al ascenso de aire cálido) y un anticiclón (área de altas presiones debido al descenso de aire frío).
Nota: El giro del viento es en superficie será sentido contrario en el Hemisferio Sur (Efecto Coriolis).

¿Por qué la culpable de la contaminación es la presión? Pues porque, en el caso de que altos niveles de emisiones coincidan con un anticiclón (descenso del aire), este impide la dispersión de los contaminantes hacia capas más altas de la atmósfera. Además, si los vientos en superficie son flojos, debido a una situación de poca diferencia de presión en superficie, tampoco los contaminantes se puede dispersar horizontalmente.

¿Y si añadimos inversión térmica a la receta?

Al igual que los globos aerostáticos o el humo, el aire caliente asciende. En realidad, más bien flota. El aire caliente flota en aire más frío ya que el primero tiene menor densidad, igual que un corcho en el agua.

En la mayoría de las situaciones el aire esta más frío según aumenta la altitud. Así pues, el aire junto al suelo es más cálido debido a que es calentado por el calor que desprende el suelo al ser a su vez calentado por el sol (El sol no es el que calienta el aire directamente).

En el caso de noches invernales de anticiclón, con pocas nubes y sin viento, el calor del suelo se escapa muy rápidamente, dando lugar a heladas nocturnas y en algunas ocasiones, a inversiones térmicas. Una inversión térmica es el termino técnico para cuando una capa de aire más caliente esta fuera de su sitio, es decir junto al suelo. Al enfriarse el suelo tan rápidamente, se ha quedado aislada más alta de lo normal. Cuando hay inversión térmica hace más frío en el valle que en la montaña, ya que el aire cálido calienta las capas altas dejando el frío abajo.

Este fenómeno tiene varias consecuencias, por ejemplo la formación de nieblas que vistas desde arriba dan lugar a los mares de nubes. Y algo que tiene que ver con la contaminación, a hacer de tapadera para que esta no pueda moverse hacia arriba.

El verdadero culpable

Así pues, la culpa de los altos niveles de contaminación es de la presión ¿o no?.

La situación meteorológica de altas presiones (anticiclón) en invierno es normalmente bastante duradera en el tiempo dando lugar a descensos de aire e inversiones térmicas. Pero esto no lo podemos cambiar, es algo debido a la rotación de la Tierra y a la energía del Sol.

¿En que podemos incidir para disminuir la concentración de contaminantes? Clara y meridianamente, en la cantidad de emisiones. Esta disminución ha de realizarse de forma permanente, porque las concentraciones bajan no debido a la disminución de emisiones, sino porque el viento y la lluvia de las borrascas actúan como escoba barriendo la suciedad debajo de la alfombra.

Predecir la contaminación

Se puede predecir la contaminación sabiendo el tipo y lugar de las emisiones y usando las predicciones meteorológicas para saber como evolucionará la concentración de los contaminantes. Para ello se pueden hacer estimaciones grosso modo o utilizar cálculos muchísimo más precisos como los modelos por ordenador de dispersión de contaminantes para evaluar la calidad del aire. A modo de ejemplo, se pueden consultar los modelo de calidad de aire MOCAGE en ( https://www.aemet.es/es/eltiempo/prediccion/calidad...) o el modelo de mayor resolución CALIOPE en (https://www.bsc.es/caliope/es).