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ANÁLISIS ARIMA PARA SERIES DE TIEMPO DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS: DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA Y EPISODIOS EXTREMOS
Angie Daniella Pinzón Hassan, Verónica Tique Ortiz, Carlos Alfonso Zafra Mejía

Última modificación: 31/05/2019

Resumen


Introducción: Dada la importancia del monitoreo y pronóstico del estado de la calidad del aire en áreas urbanas, es necesario avanzar en el desarrollo de herramientas alternativas para la adecuada gestión del recurso atmosférico.

Objetivo: Estudiar series de tiempo de PM2.5, PM10 y O3 en la ciudad de Bogotá (Colombia) mediante modelos ARIMA para evaluar su relación temporal (horaria/diaria/semanal/mensual), distribución geográfica y pronosticar estados excepcionales de prevención/alerta/emergencia en relación a la calidad del aire.

Metodología: Se utilizó la información de diez estaciones de monitoreo de calidad del aire en Bogotá. El período de estudio fue de 11 años (2007-2017). Se calcularon correlaciones entre estaciones de monitoreo y contaminantes atmosféricos como fase preliminar al desarrollo de modelos ARIMA. Se estudió el comportamiento geográfico de los contaminantes a partir de su estructura ARIMA. Se detectaron también valores atípicos de concentración mediante la metodología ARIMA y se analizaron con respecto a la normatividad colombiana. Los episodios extremos fueron analizados en relación a las condiciones climáticas que pudieron favorecer su ocurrencia.

Resultados: Los modelos ARIMA sugirieron una sectorización en relación al comportamiento temporal de los contaminantes, especialmente bajo una escala de tiempo diaria. Las diferencias se presentaron principalmente en el término MA (promedios móviles) de los modelos desarrollados. Este término estuvo asociado con la variabilidad de las concentraciones de contaminantes. En el caso del PM10 se identificó la siguiente distribución geográfica: noroccidente (1,1,5), centro-suroccidente (1,1,6-9) y suroriente (1,1,4). Para PM2.5 la distribución fue la siguiente: norte (1,1,10), centro (1,1,4) y suroccidente (1,1,9). La distribución para O3 fue noroccidente (1,1,4), centro (1,1,9) y sur (1,1,5). Los resultados ARIMA mostraron que a nivel diario los episodios extremos asociados a estados de prevención/alerta se presentaron entre las 6-10 a.m. para PM, y entre las 11 a.m.-4 p.m. para O3. A nivel mensual los episodios extremos se registraron en febrero (14,1%), enero (13,5%) y marzo (12,2%).  Adicionalmente, los rangos identificados para las variables climáticas asociadas con estos episodios extremos fueron: dirección del viento (suroccidente, entre 169-268°), precipitación (46,5-55 mm), temperatura (14,5-15,1 °C) y radiación solar (186-211 W/m2). Estos rangos sobrepasaron los promedios mensuales multianuales.