Ciudad-Gwalior (Madhya Pradesh, India)

Gwalior, un antiguo estado principesco, se encuentra en el estado de Madhya Pradesh. Es una ciudad pequeña, conocida por su historia, atracciones turísticas, y es un centro de literatura, arte y música. Rani Lakshmibai fue una figura histórica importante en su historia y la Universidad Nacional de Educación Física de Lakshmibai lleva su nombre. La ciudad también se está convirtiendo en un centro de clases de entrenamiento para los exámenes de ingreso comunes. Alberga varias universidades y colegios gubernamentales y privados.

Gwalior es compatible con unidades industriales pequeñas y medianas que fabrican textiles, procesamiento agrícola, fabricación de caucho y neumáticos, resortes ferroviarios y componentes de transformadores. El cuero, el papel maché y los muebles de madera también son actividades artísticas prominentes en la ciudad. Según el censo de 2011, tiene una población de alrededor de un millón de personas. La corporación municipal tiene una superficie de 289 kilómetros cuadrados.

Para evaluar la calidad del aire de Gwalior, seleccionamos un cobertizo de 30 km x 30 km. Este dominio se segrega en cuadrículas de 1 km, para estudiar las variaciones espaciales en las emisiones y las cargas de contaminación.

Los campos de meteorología son importantes, ya que tienen un impacto directo en las concentraciones de contaminación atmosférica. Durante los períodos de altas precipitaciones o vientos de alta velocidad, las emisiones de una ciudad se eliminan y no tienen un impacto en las concentraciones. Por otro lado, durante los meses de invierno, cuando las temperaturas y las alturas de inversión son bajas, las emisiones tienen un mayor impacto en las concentraciones de contaminación. Las bajas temperaturas también afectan el comportamiento debido a la necesidad de calentar el espacio y el agua, lo que a su vez aumenta las emisiones.

Procesamos los campos meteorológicos globales de Reanálisis del NCEP de 2010 a 2018 a través del modelo meteorológico 3D-WRF. A continuación se presenta un resumen de los datos de un año, promediados para el baño de aire de la ciudad, por mes. Descargue los datos procesados, que incluyen información sobre el año, el mes, el día, la hora, la precipitación (mm/hora), la altura de mezcla (m), la temperatura (C), la velocidad del viento (m/seg) y la dirección del viento (grados), parámetros clave que determinan la intensidad de dispersión de las emisiones.

Inventario de Emisiones de múltiples contaminantes

Compilamos un inventario de emisiones para la región de Gwalior para los siguientes contaminantes: dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono (CO), compuestos orgánicos volátiles no metánicos (COVDM), dióxido de carbono (CO2) y partículas (PM) en cuatro contenedores (a) partículas gruesas con una fracción de tamaño comprendida entre 2,5 y 10 µm (b) partículas finas con una fracción de tamaño inferior a 2,5 µm (c) carbono negro (BC) y (d) carbono orgánico (OC), para el año 2015 y proyectados hasta 2030. En la fase 1, el año base para todos los cálculos fue 2015. En la fase 2, todos los cálculos se actualizan para el año 2018.

Personalizamos la familia de herramientas SIM-air para que se ajustara a la información básica recopilada de fuentes dispares. Además de los informes oficiales, el material de recursos abarca desde bases de datos SIG de uso de la tierra, cobertura terrestre, carreteras y líneas ferroviarias, masas de agua, área construida (representada en la figura adyacente), actividades comerciales (como hoteles, hospitales, quioscos, restaurantes, centros comerciales, complejos cinematográficos, intersecciones de tráfico, puntos de culto, centros industriales y torres de telecomunicaciones), hasta densidad de población y meteorología con la mejor resolución espacial posible (1 km). Una descripción detallada de estos recursos se publica en un artículo de revista en 2019, que también incluye un resumen de las líneas de base y el análisis de contaminación de 20 ciudades indias.

Este inventario de emisiones se basa en las estimaciones disponibles de la actividad local y el consumo de combustible para el cobertizo de aire urbano seleccionado (representado en la cuadrícula anterior). Esta información se recopila de múltiples organismos, desde la junta central de control de la contaminación, la junta estatal de control de la contaminación, la oficina del censo, la oficina nacional de encuestas por muestreo, el ministerio de transporte por carretera y carreteras, la encuesta anual de industrias, la autoridad eléctrica central, el ministerio de industrias pesadas y gestión de desechos municipales, y publicaciones de instituciones académicas y no gubernamentales.

Para el inventario de emisiones del transporte por carretera, además del número total de vehículos y su información de uso, también utilizamos la información de velocidad del vehículo para asignar espacial y temporalmente las emisiones estimadas a las redes respectivas. Este es un producto de los servicios de Google maps. Para la ciudad de Gwalior, extrajimos la información de velocidad para rutas representativas a través de la ciudad durante varios días. Estos datos se resumen a continuación para una vista rápida.

El resumen del inventario de emisiones de una ciudad no incluye fuentes de emisiones naturales (como el polvo tormentas, relámpagos y sal marina) e incendios estacionales abiertos (agrícolas y forestales). Sin embargo, estos se incluyen en el modelado general del transporte químico en las simulaciones a escala nacional. Estas fuentes de emisión se contabilizan en el cálculo de la concentración como una contribución externa (también conocida como límite o de largo alcance) a la calidad del aire de la ciudad.

Las proyecciones para 2030 bajo el escenario de negocios como de costumbre están influenciadas por el diseño social, económico, de uso de la tierra, urbano e industrial de la ciudad y, por lo tanto, las tasas proyectadas (crecientes y decrecientes) que asumimos son solo una estimación. Basamos la tasa de crecimiento de vehículos en los números de proyección de ventas; el crecimiento industrial en el producto interno bruto del estado; sector doméstico, actividades de construcción, demanda de ladrillos, uso de diesel en los grupos electrógenos y quema de residuos a cielo abierto en las tasas de crecimiento de la población y notas de los municipios sobre los planes para implementar programas de gestión de residuos. Utilizamos estas estimaciones para evaluar la tendencia de las emisiones totales y su probable impacto en las concentraciones de PM2, 5 en el ambiente hasta 2030.

El inventario de emisiones se separó espacialmente a una resolución de cuadrícula de 0,01° en longitud y latitud (equivalente a 1 km) para crear un mapa espacial de emisiones para cada contaminante (PM2, 5, PM10, SO2, NOx, CO y COV). A continuación se presentan las emisiones cuadriculadas de PM2, 5 y el total de las emisiones (por sectores).

Emisiones de PM2, 5 cuadriculadas (2018 y 2030)

Emisiones totales de PM2, 5 por Sector 2018-2030

TRANS = emisiones del transporte por carretera, ferrocarril , aviación y transporte marítimo (para ciudades costeras); RESIDEN = emisiones residenciales de las actividades de cocina, calefacción e iluminación; INDUS = emisiones industriales de las industrias pequeñas, medianas y pesadas (incluida la generación de energía); TODOS.POLVO = emisiones de polvo de las actividades de resuspensión de carreteras y construcción; W. BURN = emisiones de combustión de residuos a cielo abierto; DG.CONJUNTOS = emisiones de grupos electrógenos diésel; B. HORNOS = emisiones de hornos de ladrillo (no incluidas en las emisiones industriales)

Emisiones totales estimadas por sector para 2018 (unidades-toneladas / año)

Gwalior	PM2.5	PM10	BC	OC	NOx	CO	COV	SO2
Emisiones del transporte por carretera, ferrocarril, aviación y transporte marítimo (para las ciudades costeras)	1,600	1,700	650	500	7,200	52,350	12,050	100
Emisiones residenciales de las actividades de cocina, calefacción e iluminación	1,150	1,250	200	550	150	13,500	1,750	100
las emisiones Industriales de pequeña, mediana y pesada industrias (incluyendo la generación de energía)	3,550	3,600	1,300	750	1,250	3,600	400	850
las emisiones de Polvo de la carretera re-suspensión y las actividades de construcción	1,800	11,500	–	–	–	–	–	–
Abierto de residuos emisiones provenientes de la quema	550	600	50	350	–	2,750	550	–
grupo electrógeno Diesel emisiones	250	300	150	100	1,800	5,700	2,550	50
horno de Ladrillos de emisiones (no incluido en el de las emisiones industriales)	600	650	150	250	600	7,350	850	250
	9,500	19,600	2,500	2,500	11,000	85,250	18,150	1,350

Modelización del Transporte químico

Calculamos las concentraciones de PM2, 5 en el ambiente y las contribuciones de la fuente, utilizando el inventario de emisiones cuadriculado, los datos meteorológicos 3D (de WRF) y el modelo de transporte químico regional CAMx. El modelo simula concentraciones a 0.resolución de cuadrícula de 01° y contribuciones sectoriales para el área urbana, que incluyen contribuciones de emisiones primarias, fuentes secundarias a través de reacciones químicas y transporte a larga distancia a través de condiciones de contorno (representado como «límite» en el gráfico circular a continuación).

El gráfico de cinta muestra la variación de la contaminación media de PM2, 5 por mes. Debido a las precipitaciones durante el monzón, por lo general los niveles de contaminación descienden y pueden caer dentro de los estándares nacionales de contaminación del aire, sin embargo, la mayoría de las ciudades no pueden alcanzar estos estándares en otras épocas del año.

El siguiente es un mapa de la contaminación media anual de PM2, 5 para la ciudad de Gwalior. Las principales fuentes que contribuyen a PM2.5 en 2018 se encuentran en el gráfico circular de la izquierda. El cambio en las contribuciones en 2030 de diferentes fuentes se muestra a la derecha.

Hay una variación temporal en las contribuciones de origen y las contribuciones espaciales dependiendo de factores meteorológicos. Tenemos un mapa de los niveles medios mensuales de PM2, 5, así como sus contribuciones de origen para cada mes en los gráficos a continuación.

Datos Obtenidos por Satélite de PM2 de Superficie.5 Concentraciones

Los resultados de las concentraciones derivadas de datos satelitales son útiles para evaluar las tendencias anuales de los niveles de contaminación y no son un indicador indirecto de las redes de vigilancia sobre el terreno. Estos datos se estiman utilizando fuentes de satélite y modelos mundiales de transporte de productos químicos. Los satélites no miden un lugar todo el tiempo, sino que una combinación de satélites proporciona un alijo de mediciones que se interpretan utilizando modelos globales de transporte químico (GEOS-Chem) para representar la mezcla vertical de contaminación y estimar las concentraciones terrestres con la ayuda de mediciones terrestres anteriores. Los modelos de transporte mundial se basan en estimaciones cuadriculadas de las emisiones de múltiples sectores para establecer una relación con las observaciones por satélite a lo largo de varios años. Estas bases de datos también se utilizaron para estudiar la carga mundial de morbilidad, en la que se estimaba que la contaminación atmosférica era la 10 causas principales de mortalidad y morbilidad prematuras en la India. A continuación se presenta un resumen de las concentraciones de PM2, 5 para el período de 1998 a 2016 en la ciudad de Gwalior. Los archivos PM2.5 globales están disponibles para su descarga y análisis posterior en Dalhousie University.

Los gráficos de otras concentraciones de PM2. 5 de distrito para este período, mapas de promedios nacionales y cambios anuales están disponibles aquí. Los datos de PM2 a nivel de distrito.5 concentraciones para el período 1998-2016 para descargar aquí.

Vigilancia

A continuación se presenta un resumen de los datos de vigilancia ambiental disponibles en el marco del Programa Nacional de Vigilancia Ambiental, gestionado y mantenido por la Junta Central de Lucha contra la Contaminación (CPCB, Nueva Delhi, India). En Gwalior, a partir de noviembre de 2018, hay 0 estaciones de calidad del aire continuas y 2 manuales en funcionamiento. Un archivo de todos los datos de la red NAMP de estaciones en toda la India para el período 2011-2015 está disponible aquí.

PM2 en tiempo real.5 niveles de contaminación en y alrededor de la ciudad de Gwalior

Material de recursos

• Repositorio de datos de monitoreo continuo del aire de CPCB (Enlace)
• Lista de ciudades no alcanzadas de CPCB (Enlace)
• Junta de Control de la Contaminación de Madhya Pradesh (Enlace)
• Corporación Municipal de Gwalior (Enlace)
• «Plan de Desarrollo de Gwalior 2021», Dirección de Planificación Urbana y Rural, Madhya Pradesh (Enlace)
• Propuesta de Ciudad Inteligente de Gwalior (Enlace)
• «Plan de acción para el control de la contaminación atmosférica en la ciudad no alcanzada de Gwalior (M. P.) «, Madhya Pradesh Pollution Control Board. (2019) (Enlace)
• Corporación de Desarrollo de Infraestructura Industrial de Gwalior (Enlace)
• «Exposición a la Contaminación del Aire y sus Efectos en la Salud en Personas de la Policía de Tránsito de la Ciudad de Gwalior, India», Sharma, K. H. et. al. (2017) (Enlace al artículo de la revista)
• «Effects of Meteorological Parameters on Gaseous Air Pollutant Concentrations in Urban Area of Gwalior City, India», Dandotiya, B. et. al. (2018) (Enlace al Artículo de la Revista)

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