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DE ALTA RESOLUCIÓN ESPACIAL

Para representar la distribución espacial de la información se empleó una combinación de herramientas que incluyeron Microsoft Excel® y ArcGis® v.10.2. El conjunto de datos vectoriales de uso de suelo, población, vialidades, carreteras, fuentes puntuales y emisiones están en formato shape. El archivo shape es un formato desarrollado por Environmental

System Research Institute (ESRI), en Estados Unidos de América. Toda la

información está referida a la proyección cartográfica Cónica Conforme de

Lambert (CCL) y el Datum IRF92 Época 1988.0 y a una escala 1:250 000.

Se construye una malla del modelo con el fin de calcular los valores de los elementos considerados para cada una de las celdas de la malla. Ésta fue construida empleando la herramienta de análisis Fishnet de Arcgis, la cual requiere como datos de entrada para generar la malla, las coordenadas de las esquinas inferior izquierda y superior derecha del área a ser cubierta, el tamaño de las celdas (3km x 3km) y el número de filas (90) y columnas (90). Se empleó la opción de producir las celdas numeradas (fila por fila, de la celda inferior izquierda con el número 132969, hasta la celda superior derecha con el número 227309; esta numeración conserva la distribución de la malla de todo el país), que además es convertida a coordenadas X y Y. El objetivo de la desagregación espacial consiste en asignar a cada una de las celdas sus emisiones correspondientes. Para ello es necesario ubicar geográficamente las fuentes de emisión dentro del mallado, de modo que se pueda conocer cuáles son las celdas afectadas.

Para clasificar espacialmente las emisiones hay que tener en cuenta los distintos tipos de fuentes de emisión: puntuales (puntos), por área (polígonos) y móviles (polilíneas.) Las emisiones se distribuyen en forma espacial en la región de la malla con base en la población urbana, rural y

total a nivel de AGEB (Área Geoestadística Básica); al uso de suelo: uso

urbano, agrícola y forestal; a la fracción de área del tramo de carretera y de vialidad, en cada celda.

El modelo de distribución de emisiones genera los archivos que contienen las emisiones totales distribuidas espacial y temporalmente en las 8 mil 100 celdas del dominio de modelación para cada uno de los contaminantes estudiados.

1.2.5

M

El modelo empleado es el WRF-Chem (por sus siglas en inglés). El WRF es un

modelo de mesoescala para la predicción del tiempo y clima; se diseñó para servir a las necesidades de investigación del pronóstico operacional. Dentro de sus características incluye dos núcleos dinámicos, un sistema de asimi- lación y una arquitectura de software que facilita su empleo en cómputo en paralelo y para diferentes tipos de sistemas. El modelo sirve para un amplio espectro de aplicaciones en diferentes escalas, desde decenas de metros a

cientos de kilómetros. El esfuerzo para desarrollar el WRF inició a finales de

los años 90 y fue una asociación colaborativa entre grupos en Estados Uni-

dos como el Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR), la Admi-

nistración Nacional de Océano y Atmósfera (representado por los Centros

Nacionales de predicción ambiental (NCEP) y los laboratorios de Sistemas de

Pronostico (FSL), la Agencia del Tiempo de la Fuerza Aérea (AFWA), el Labora-

torio de Investigación Naval, la Universidad de Oklahoma y la Administración

Federal de Aviación (FAA).

El WRF permite a los investigadores generar simulaciones atmosféricas

basadas en datos reales (observaciones y análisis) o condiciones ideales. También ofrece una plataforma para un pronóstico operacional flexible y computacionalmente eficiente, proporcionando avances en la física, méto- dos numéricos y asimilación de datos de contribución de desarrolladores de una comunidad amplia de investigación.

Asimismo posee una amplia comunidad de usuarios registrados (sobre

25 mil en 130 países.) Existen dos variantes del WRF y cada una posee su

propio sitio web. El WRF de investigación avanzado (ARW) que es mantenido

por la comunidad de la División de Mesoescala y Microescala de NCAR. El WRF-

NMM (NMM) es apoyado por la comunidad del Centro de Desarrollo de Eva-

luación (DTC).

En este proyecto se emplea el WRF usando el núcleo ARW, el cual con-

tiene un conjunto de ecuaciones completamente compresibles, eulerianas y no hidrostáticas con una opción hidrostática al tiempo de ejecución. Es con- servativo para las variables escalares. El modelo emplea coordenadas que siguen el terreno, coordenadas verticales de presión hidrostática con el tope del modelo teniendo una presión de superficie constante. El esquema de integración en el tiempo del modelo emplea lo siguiente: un programa Runge-Kutta de tercer orden; la discretización espacial emplea esquemas de

2do _{a 6}to _{orden. El modelo se puede aplicar tanto a casos idealizados como}

aplicaciones con datos reales con diferentes opciones de condiciones de frontera. El modelo también soporta opciones de anidado de una dirección, bidireccionales y anidados móviles. Puede ejecutarse en un procesador, y computadoras con memoria compartida o distribuida.

El diagrama de flujo presentado en la Figura A01-7 ilustra los compo-

nentes del programa del sistema de modelación WRF que pude correrse tanto

con iniciación idealizada o con datos reales. En la versión actual, el modelo soporta una solucionador Euleriano másico, referenciado como el resolvedor

WRF de investigación avanzado (ARW.) El propósito de los programas ideal F

(rosa) y de real_em.F (azul) es generar la entrada y (si es necesario), los

archivos de condiciones de frontera para el modelo WRF. Esto involucra el

ajuste al balance hidrostático en adición a la configuración de los campos en

2 y 3 dimensiones de las variables del WRF. El modelo WRF soporta la física

completa, el anidado en de dos vías; de una sola vía y de dos vías móviles, análisis y ajuste por observaciones.

La función del sistema de preprocesamiento del WRF (WPS) es definir la

malla del WRF, generar el mapa, la información de elevación y de suelo para

el WRF; toma datos reales de análisis/pronóstico de otro modelo e interpolar

los datos a la malla del WRF. El análisis de los campos dependientes del

tiempo consistentes en viento en 3 dimensiones, temperatura potencial y vapor de agua, así como varios campos en 2 dimensiones.

WRF-Var se puede emplear para asimilar observaciones a las condicio-

nes iniciales del modelo. La salida estándar del WPA, real y WRF es en formato

netCDF (uno de los tipos de entrada salida del WRF), puede desplegarse por

una o varias herramientas de visualización: NCAR Graphics NCL, GrADS o

RIP4. Convertidores a formatos vis5d, GrADS y RIP4 se encuentran disponi- bles así como un conjunto de scripts de NCL que pueden tomar los archivos netCDF como entrada.