Scielo RSS <![CDATA[Atmósfera]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=0187-623620140002&lang=es vol. 27 num. 2 lang. es <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[<b>Re-analysis of pluvial precipitation in southern Brazil</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362014000200001&lng=es&nrm=iso&tlng=es En este estudio se analiza la precipitación en el sur de Brasil con base en un conjunto de datos proporcionados por la Agencia Nacional del Agua de Brasil que abarcan el periodo 1976-2010. Los datos se homogeneizaron usando el software R y la subrutina Climatol, que permite completar la información faltante. Se extrajeron las isoyetas mediante el software Geostatistics para obtener un semivariograma correspondiente a cada análisis. Se observó una variabilidad interanual notable en esta región, con anomalías positivas en la fase caliente (El Niño) y anomalías negativas en la fase fría (La Niña) del fenómeno ENSO. Además, las respuestas de estas variaciones en toda la región no fueron uniformes, ya que se observó variabilidad interanual y entre eventos.<hr/>This study examined precipitation in southern Brazil based on a data set provided by the Brazilian National Water Agency, covering the period from 1976 to 2010. Data were homogenized using the R software and the Climatol subroutine, which allow completing missing data. Isohyets were drawn using the Geostatistics software to obtain a semivariogram for each analysis. There was a remarkable interannual variability in this region, with positive anomalies in the warm phase (El Niño) and negative anomalies in the cold phase (La Niña) of ENSO. Also, the responses of this variability were not uniform in the entire region, since there was variability from year to year and from event to event. <![CDATA[<b>Climate downscaling over southern South America for present-day climate</b> <b>(1970-1989) using the MM5 model</b>: <b>Mean, interannual variability and internal variability</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362014000200002&lng=es&nrm=iso&tlng=es Este trabajo evalúa la capacidad del modelo regional MM5 para representar las principales características del clima actual de Sudamérica. Se evalúa la distribución espacial de los valores medios estacionales, la variabilidad interanual y el ciclo anual de la precipitación y la temperatura, así como la variabilidad interna. El análisis tuvo dos objetivos: cuantificar la capacidad de la regionalización (downscaling) dinámica para representar el clima actual e identificar los aspectos críticos de la simulación climática regional en Sudamérica para interpretar las proyecciones hacia fines de siglo XXI en el escenario de emisión SRES A2 con cierto grado de confiabilidad. En general, el modelo MM5 representa de forma adecuada las características regionales, el ciclo estacional y la variabilidad interanual de las variables de superficie en el sur de Sudamérica. La distribución espacial de la temperatura está bien representada; sin embargo, se encuentran algunos errores sistemáticos, como una sobreestimación en el centro y norte de Argentina y una subestimación en las regiones montañosas a lo largo del año. La distribución espacial de la precipitación también está bien representada por el modelo regional, sin embargo se encuentra una sobreestimación de la precipitación en la región andina (especialmente en el centro y sur de Chile) en todas las épocas del año y una subestimación de la precipitación en latitudes tropicales. El ciclo anual de la precipitación está representado de manera adecuada en todas las regiones analizadas, sin embargo su representación es mejor en la cuenca del Plata (LPB, por sus siglas en inglés), Cuyo (CU) y sur de Buenos Aires (región denominada sureste Pampas [SEP]). El ciclo anual de la temperatura media también está bien representado. En líneas generales, el modelo sobreestima la variabilidad interanual de la temperatura y subestima la variabilidad interanual de la precipitación. De la evaluación de la variabilidad interanual, la variabilidad interna y los sesgos, puede concluirse que independientemente de la época del año, la precipitación simulada por el modelo regional MM5 es confiable en latitudes subtropicales, Uruguay, el sur de Brasil y el centro-este de Argentina, pero es poco confiable en áreas montañosas. La temperatura es confiable en latitudes subtropicales, Uruguay y el sur de Brasil solamente durante el invierno, pero es poco confiable o se encuentra en el límite de confiabilidad en el centro y sur de Chile a lo largo del año. De esta manera, puede concluirse que el modelo MM5 es una herramienta de mucha utilidad para la generación de escenarios regionales de cambio climático de alta resolución en el sur de Sudamérica y constituye un interesante punto de partida para evaluar los escenarios regionales de cambio climático en dicha región.<hr/>This work focuses on evaluating the ability of the MM5 regional model to represent the basic features of present climate over South America. The spatial distribution of seasonal means and the interannual variability, as well as annual cycles for precipitation and near-surface temperature have been evaluated. The internal variability has also been investigated. The analysis has two objectives: one of them is to quantify the dynamic downscaling ability to represent the current climate and the other is to identify critical aspects of the regional climate model in South America in order to interpret the reliability of future projections for the end of the twenty-first century in the A2 scenario of the IPCC Special Report on Emissions Scenarios. In general, the MM5 model is able to reproduce adequately the main general features, seasonal cycle and year-to-year variability of near surface variables over South America. The spatial distribution of temperature is well represented, but some systematic errors were identified, such as an overestimation in central and northern Argentina and an underestimation in the mountainous regions throughout the year. The general structure of precipitation is also well captured by the regional model, although it overestimates the precipitation in the Andean region (specifically in central and southern Chile) in all seasons and underestimates the rainfall over tropical latitudes. The annual cycle of precipitation is adequately represented in the subregions analyzed, but its representation is better over La Plata basin (LPB), Cuyo (CU) and southeastern Pampas (SEP). The annual cycle of mean temperature is well represented, too. The model systematically overestimates the interannual variability of temperature and underestimates the interannual variability of precipitation. From the analyses of interannual and internal variability, as well as the biases, it can be concluded that regardless the season, the simulated precipitation is reliable at subtropical latitudes, Uruguay, southern Brazil and east-central of Argentina, but is less reliable over areas of complex topography. For temperature, the regional model is reliable over subtropical latitudes, Uruguay and the south of Brazil only during winter, but it is less reliable or it is even in the limit of reliability over central and southern Chile all along the year. Therefore, it is concluded that the MM5 model is a useful tool for the generation of regional climate change scenarios and for the evaluation of regional climate change scenarios over southern South America. <![CDATA[<b>Incidence and trend of blocking action situations on the temperature and</b> <b>precipitation in Argentina</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362014000200003&lng=es&nrm=iso&tlng=es Se determinan las frecuencias y tendencias de situaciones de acción bloqueante (Bs, por sus siglas en inglés) en el sur de Sudamérica durante el periodo 1960-2011, calculadas en 100 (B100), 70 (B70) y 40° (B40) de longitud oeste. Se estudia además el efecto que estas situaciones ejercen sobre la temperatura y la precipitación. La distribución de la frecuencia de B100, B70 y B40 presenta un máximo en primavera y un mínimo en verano; las tendencias son positivas en verano y otoño y negativas en invierno y primavera. A excepción del verano, las precipitaciones son mayores a las normales cuando los Bs se producen en ambas longitudes. Al norte de aproximadamente 38° S, B70 determina anomalías de temperatura (ΔT) negativas sobre todo el país durante las cuatro estaciones del año y B40 lo hace en primavera y verano. Al sur de aproximadamente 38° S, B100 produce ΔT negativas. Las frecuencias y cantidades de precipitación son mayores en primavera. En otoño (verano) la zona afectada por mayores precipitaciones se reduce a la zona superior norte (inferior sur). De acuerdo con los signos de las tendencias de Bs y de los valores asociados de temperatura y precipitación, se puede inferir que estas situaciones podrían haber contribuido a la variación de ambas variables durante el periodo 1960-2011.<hr/>In southern South America and for the period 1960-2011, frequencies and trends of seasonal blocking situations (Bs) determined at 100, 70 and 40° W (B100, B70 and B40), respectively are estimated. The effect of such situations on temperature and precipitation is also analyzed. The distribution of occurrences of B100, B70 and B40 peaks in spring and has minimum values in summer; trends are positive in summer and fall and negative in winter and spring. To the north of approximately 38° S, B70 determines negative temperature anomalies (ΔT) over the entire country during the four seasons and B40 in spring and summer. Except for summer, rainfall is greater than normal when Bs occur at both longitudes. To the south of approximately 38° S, B100 give place to negative ΔT. The frequencies and amounts of precipitation are greater in spring. This area is limited to the northernmost northern (southernmost southern) area in fall (summer). According to the signs of the trends of the Bs and to the associated values of temperature and precipitation, the way in which they may have contributed to the change in both variables during 1960-2011 is inferred. <![CDATA[<b>Black carbon and organic carbon emissions from wildfires in Mexico</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362014000200004&lng=es&nrm=iso&tlng=es En México se registran alrededor de 7650 incendios anuales, con un promedio de 263 115 hectáreas afectadas. Los incendios forestales generan, además del impacto en la degradación del suelo, la deforestación, la degradación de los ecosistemas y la proclividad al cambio de uso de suelo, emisiones tóxicas para el medio ambiente, tales como ácido cianhídrico, carbono negro y carbono orgánico, entre otros. El carbono negro es un contaminante de efecto invernadero de vida corta. Asimismo, promueve el derretimiento de la nieve y el hielo, y una disminución de las precipitaciones. Se ha estimado que tiene un potencial de calentamiento global cercano a 5000.¹ Se presenta una estimación de las emisiones de carbono negro y carbono orgánico de los incendios forestales en México, desde 2000 hasta 2012. El promedio de los resultados obtenidos es de 5955 Mg/año de carbono negro y 62 085 Mg/año de carbono orgánico. Una correcta gestión de los incendios forestales podría evitar alrededor de 14 888 Gg de CO2 equivalentes por año. Por otra parte, la mejoría en la calidad del aire, la conservación de los ecosistemas, la mejora de la visibilidad y el mantenimiento del uso del suelo son algunos de los beneficios colaterales. Mitigar las emisiones de carbono orgánico forestal, que son diez veces superiores a las emisiones de carbono negro, podría prevenir la morbilidad y mortalidad debido a estos compuestos orgánicos tóxicos en el medio ambiente.<hr/>In Mexico, approximately 7650 wildfires occur annually, affecting 263 115 hectares of land. In addition to their impact on land degradation, wildfires cause deforestation, damage to ecosystems and promote land use change; apart from being the source of emissions of toxic substances to the environment (i.e., hydrogen cyanide, black carbon and organic carbon). Black carbon is a short-lived greenhouse pollutant that also promotes snow and ice melting and decreased rainfall; it has an estimated global warming potential close to 5000.¹ We present an estimate of the black carbon and organic carbon emissions from wildfires in Mexico from 2000 to 2012 using selected emission factors from the literature and activity data from local agencies. The results show average emissions of 5955 Mg/yr for black carbon and 62 085 Mg/yr for organic carbon. Black carbon emissions are estimated to be 14 888 Gg CO2 equivalent (CO2 eq) per year on average. With proper management of wildfires, such emissions can be mitigated. Moreover, improved air quality, conservation of ecosystems, improvement of visibility and maintenance of land use are a subset of the related co-benefits. Mitigating forest organic carbon emissions, which are ten times higher than black carbon emissions, would also prevent the morbidity and mortality impacts of toxic organic compounds in the environment. <![CDATA[<b>Solar absorption infrared spectroscopic measurements over Mexico City</b>: <b>Methane enhancements</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362014000200005&lng=es&nrm=iso&tlng=es En este trabajo se describe el experimento para realizar mediciones espectroscópicas de absorción solar en el infrarrojo desde el observatorio atmosférico de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), ubicado en el campus de Ciudad Universitaria en la ciudad de México. El espectrofotómetro por transformada de Fourier en el infrarrojo (FTIR, por sus siglas en inglés) opera con el rastreador solar desde junio de 2010, y a partir de los espectros medidos se calculan las densidades totales de columna de varios gases atmosféricos. Se presentan los resultados para el metano (CH4), un contaminante que participa en la formación de ozono y que es importante como gas de efecto invernadero. Las columnas totales obtenidas con alta resolución temporal muestran gran dispersión y variabilidad diaria. Para los análisis que comprenden el periodo junio de 2010 a diciembre de 2011 se obtuvo un valor promedio de 2.88 x 10(19) moléculas/cm² (1.829 ppm) con un intervalo de confianza del 95% entre las 2.62 y 3.14 x 10(19) moléculas/cm². No se puede identificar un ciclo anual claro de los promedios mensuales, lo cual sugiere una afectación significativa de la concentración natural de fondo como resultado de las emisiones locales. Se presentan algunos días con aumentos extraordinarios, y un análisis sencillo de las trayectorias apunta a una dirección predominante desde el noreste del sitio de mediciones. Sin embargo, es probable que las masas contaminadas con metano que pasan sobre el observatorio atmosférico de la UNAM se originen no en una sino en varias fuentes distribuidas por la ciudad de México. Se requiere análisis más detallado de la dinámica de estas masas de aire mediante modelación.<hr/>In this work, the experiment for performing solar-absorption infrared measurements from the atmospheric observatory of the Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) located at the university campus in Mexico City is described. The Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer and solar-tracking system have been operating since June 2010, and from the recorded spectra the total column amounts of several atmospheric gases can be derived. The current study presents the results obtained for methane (CH4), an important pollutant involved in ozone production and a rapidly increasing greenhouse gas. The total column amounts, retrieved with high temporal resolution, present a large dispersion and day-to-day variability. A mean value of 2.88 x 10(19) molecules/cm² (1.829 ppm), with a 95% confidence interval between 2.62 and 3.14 x 10(19) molecules/cm², has been obtained for the period from June 2010 to December 2011. No clear annual cycle can be determined from the monthly means due to the large variability in the measurements, suggesting a significant effect of local emissions on the natural background concentrations. Some days with extraordinary enhancements are presented and a simple back trajectory analysis points to a predominant source direction from the northeast of the measurement site. The methane-contaminated air masses passing over the UNAM atmospheric observatory, however, originate presumably not from one but several dispersed sources. A more detailed analysis with modeling of the dynamics of these air masses is required. <![CDATA[<b>Modeling methane emissions and methane inventories for cattle production</b> <b>systems in Mexico</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362014000200006&lng=es&nrm=iso&tlng=es La fermentación anaeróbica de los carbohidratos estructurales en el rumen de los bovinos genera productos de desecho como ácidos grasos volátiles, calor de fermentación, bióxido de carbono y gas metano. Este último es un gas de invernadero que tiene un potencial varias veces mayor que el CO2 para inducir calentamiento global. El objeto del presente trabajo es aportar una estimación del inventario nacional de metano producido por la fermentación entérica del ganado bovino en México, realizado a partir del uso de un modelo matemático de simulación. Se hizo una clara diferenciación entre el CH4 producido por bovinos que consumen una dieta típica de las regiones tropicales y aquellos que se alimentan con ingredientes de las regiones templadas de México. Se estimó que la emisión total de metano producido por las 23.3 millones de cabezas de bovinos de México asciende a aproximadamente 2.02 Tg/año. Se concluyó que el modelo desarrollado fue apropiado para producir una mejor estimación del inventario nacional de metano producido por el ganado bovino, ya que es lo suficientemente flexible para incorporar nuevos grupos de ganado o esquemas de clasificación, niveles de productividad y una gran variedad de alimentos para el ganado. El modelo también puede utilizarse para evaluar diferentes escenarios de mitigación y servir como herramienta para diseñar políticas de mitigación.<hr/>Anaerobic fermentation of structural carbohydrates in the rumen of bovines produces waste products such as volatile fatty acids, fermentation heat, carbon dioxide and methane gas. Methane is a greenhouse gas having several times the global warming potential of CO2. The purpose of the present paper is to provide a realistic estimate of the national inventory of methane produced by the enteric fermentation of cattle, based on a simulation model and to provide estimates of CH4 produced by cattle fed typical diets from the tropical and temperate climates of Mexico. Predicted total emission of methane produced by the 23.3 million heads of cattle in Mexico is approximately 2.02 Tg/yr. It was concluded that the modeling approach was suitable in producing a better estimate of the national methane inventory for cattle. It is flexible enough to incorporate more cattle groups or classification schemes, productivity levels and a variety feed ingredients for cattle. The model could also be used to evaluate different mitigation strategies and serve as a tool to design mitigation policies. <![CDATA[<b>Inference of surface concentrations of nitrogen dioxide (NO<sub>2</sub>) in Colombia from tropospheric columns of the ozone measurement instrument (OMI)</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362014000200007&lng=es&nrm=iso&tlng=es Por primera vez se presentan mapas de concentración superficial de dióxido de nitrógeno (NO2) para el territorio colombiano. Se infirieron concentraciones superficiales de NO2 para 2007 a partir de dos fuentes de datos de densidad de columna troposférica: 1) una simulación que utiliza el modelo global tridimensional GEOS-Chem y 2) mediciones realizadas por el instrumento de monitoreo del ozono (OMI, por sus siglas en inglés) instalado a bordo del satélite Aura de la NASA. Los resultados muestran valores mensuales promedio de 0.1 a 6 ppbv. Se compararon las concentraciones superficiales de NO2 inferidas con mediciones in situ corregidas y se encontraron coeficientes de correlación de hasta 0.91. Una fuente importante de NO2 es la quema de biomasa, la cual puede ser diagnosticada a partir de los datos de potencia radiativa de los fuegos provenientes del reanálisis para el monitoreo de la composición atmosférica y el clima (MACC, por sus siglas en inglés). Se encontró una fuerte relación entre altas concentraciones de nO2 inferidas y quema de biomasa para un área extensa que comprende los departamentos de Caquetá, Meta, Guaviare, Vichada y Putumayo.<hr/>For the first time, maps of surface concentration of nitrogen dioxide (NO2) are presented for the Colombian territory. NO2 surface concentrations for the year 2007 are inferred based on two sources of tropospheric NO2 column data: (1) a simulation using a three-dimensional global model (GEOS-Chem) and (2) measurements made by the ozone monitoring instrument (OMI) onboard the NASA Aura satellite. Results show monthly averages between 0.1 and 6 ppbv. We compare these inferred values to corrected ground measurements of NO2. We find correlation coefficients of up to 0.91 between the inferred data and the corrected observational data. A significant source of NO2 is biomass burning, which can be diagnosed by data of fire radiative power (FRP) from the Monitoring of Atmospheric Composition and Climate (MACC) reanalysis. We find a close relationship between high values of inferred NO2 surface concentrations and biomass burning for a large area which encompasses the departments of Caquetá, Meta, Guaviare, Vichada, and Putumayo. <![CDATA[<b>The influence of the Tula, Hidalgo complex on the air quality of the Mexico</b> <b>City Metropolitan Area</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362014000200008&lng=es&nrm=iso&tlng=es Se utilizó un modelo de calidad del aire para analizar las emisiones provenientes de la refinería de Petróleos Mexicanos (Pemex) "Miguel Hidalgo" y la planta termoeléctrica "Francisco Pérez Ríos" de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) localizadas en la ciudad de Tula, Hidalgo. La finalidad fue identificar la influencia de estas emisiones en la composición atmosférica de la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM). El modelo utilizado acopla la meteorología y la química necesarias para la realización del estudio de impacto. Se llevó a cabo la simulación de dos escenarios que comprenden el periodo del 20 al 28 de octubre de 2008: un "escenario base" con las emisiones reales del complejo industrial y un "escenario de reducción" alternativo que supone una disminución del 40% en las emisiones de NOx, SO2 y compuestos orgánicos volátiles (COV) del complejo industrial. Los resultados del modelo se cotejaron con mediciones en superficie de la Red Automática de Monitoreo Atmosférico y se observó que en ciertas condiciones meteorológicas las emisiones del sector industrial sí influyen en la calidad del aire de la ZMVM. El escenario de reducción fue efectivo para simular una disminución en la concentración de SO2 en las inmediaciones de la zona industrial e igualmente para el Valle de México; sin embargo, esta misma reducción en COV y NOx no logró disminuir la concentración de ozono en la ZMVM.<hr/>Using an air quality model, this study shows how emissions from the "Miguel Hidalgo" refinery of Petróleos Mexicanos (Pemex) and the thermoelectric plant "Francisco Pérez Ríos" of the Comisión Federal de Electricidad (CFE, Federal Electricity Commission) in Tula, Hidalgo influence the atmosphere of the Mexico City Metropolitan Area (MCMA). The model couples meteorology and chemistry. The weather scenario encompasses the period from October 20-28, 2005. Two scenarios are compared: the first assumes a 40% reduction in emissions of NOx, SO2 and volatile organic compounds (VOCs) from the Tula complex (reduction scenario), and the second considers the scenario without reduction (baseline scenario). The model is compared with measurements of the Red Automática de Monitoreo Atmosférico (Automatic Environmental Monitoring Network). We observe that under certain weather conditions, the energy sector of Tula, Hidalgo affects the air quality in the MCMA. The reduction scenario is effective in reducing SO2 concentrations; however, despite a 40% decrease in the emissions of ozone precursors, their concentrations in the MCMA did not decrease.