UISH

Qué es AIR-Portal

AIR-Portal es una plataforma para la calidad del aire desarrollada por S[&]T (Science [&] Technology, con sede en Delft, Países Bajos) en colaboración con institutos de investigación y administraciones municipales europeas. Combina observaciones satelitales, datos de uso del suelo, información sobre calles y tráfico y medidas de las estaciones en tierra para producir, mediante un modelo local de calidad del aire, mapas de concentración de los contaminantes con alta resolución espacial y temporal, tanto históricos (analysis) como de previsión (forecast, hasta 3 días).

En el proyecto UISH (Urban Intelligence Science Hub for City Network), AIR-Portal proporciona al CNR-IFAC los mapas de concentración de la ciudad de Catania, que alimentan el webGIS y las herramientas de análisis y validación de este portal.

Dónde se ha utilizado

AIR-Portal nace en el ámbito neerlandés (los datos de ejemplo de S[&]T usan Ámsterdam) y se ha pensado para replicarse en ciudades y contextos europeos distintos. Entre los contextos de aplicación documentados y los usuarios finales vinculados al proyecto (fuente: ESA):

• Catania (Italia) — proyecto UISH, CNR-IFAC × S[&]T Italy;
• Ámsterdam y Países Bajos — desarrollo y datos demostrativos;
• Gemeente Eersel (Países Bajos) — usuario final vinculado al proyecto;
• Airmine AS (Noruega) — usuario final vinculado al proyecto;
• ARPAT, Agencia regional para la protección ambiental de la Toscana (Italia) — usuario final vinculado al proyecto.

El desarrollo ha contado también con el apoyo de ESA Business Applications, con el KNMI (instituto meteorológico neerlandés) como subcontratista. El proyecto UISH se enmarca en el PON Città Metropolitane (PON METRO).

Cómo funciona el modelo

El núcleo de AIR-Portal es un modelo local de calidad del aire que escala hacia abajo (downscaling) las previsiones regionales europeas hasta la escala urbana, corrigiéndolas con las medidas locales. Las fuentes de los datos son en gran parte servicios públicos:

• Copernicus CAMS (Copernicus Atmosphere Monitoring Service): previsiones y análisis regionales de composición atmosférica, producidos por un conjunto de modelos europeos, con resolución de algunos kilómetros (≈5–10 km);
• Copernicus Land (Copernicus Land Monitoring Service): datos de uso y cobertura del suelo;
• red viaria y tráfico: proximidad a las calles e intensidad del tráfico como indicadores indirectos de las emisiones locales;
• estaciones en tierra: medidas observadas usadas para la corrección del sesgo;
• observaciones satelitales de composición atmosférica.

Combinando esta información, el modelo lleva el campo regional CAMS (grueso) a la escala de calle, aplicando una relación espacial de tipo uso-del-suelo/tráfico y una corrección del sesgo respecto de las estaciones. El resultado es una retícula de alta resolución: nominalmente 100×100 m, con paso temporal horario. Para Catania, las celdas efectivamente entregadas miden unos 69×86 m (≈ 2,81″ de lado en coordenadas geográficas).

De la descarga de los datos a la retícula de las concentraciones

El flujo, desde las fuentes públicas hasta la retícula consultable en este portal, es el siguiente:

1. Adquisición de los datos públicos (CAMS, Copernicus Land, satélites) y locales (estaciones, tráfico).
2. Modelo AQ de AIR-Portal: downscaling a la escala urbana y corrección del sesgo hacia las observaciones.
3. Generación de las retículas horarias y diarias de concentración para cada contaminante, además del índice AQI.
4. Entrega al CNR-IFAC vía API en formato estándar (netCDF y GeoTIFF), con acceso protegido por credenciales reservadas.
5. Ingesta en una base de datos geoespacial (PostgreSQL/PostGIS) y organización en la retícula urbana de Catania, sobre la que se apoyan el webGIS, el análisis y la validación del modelo.

Productos y formatos

• Contaminantes: NO₂, O₃, PM₁₀, PM₂.₅, SO₂ y el índice de calidad del aire AQI.
• Resolución temporal: horaria y diaria (media).
• Tipo de dato: analysis (pasado) y forecast (hasta 3 días).
• Formatos: netCDF (.nc) y GeoTIFF (.tiff), estándares abiertos admitidos por la mayor parte de los programas GIS.

Referencias y documentación

Sitios web

• S[&]T — Environment & Sustainability / AIR-Portal: stcorp.nl
• AIR-Portal — ESA Business Applications: business.esa.int/projects/air-portal
• Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS): atmosphere.copernicus.eu
• Copernicus Land Monitoring Service: land.copernicus.eu
• Programa Copernicus: copernicus.eu
• KNMI — Instituto meteorológico neerlandés: knmi.nl
• PON Città Metropolitane (PON METRO): ponmetro.it
• Formato netCDF (Unidata/UCAR): unidata.ucar.edu

Documentación científica

• Marécal, V. et al. (2015). A regional air quality forecasting system over Europe: the MACC-II daily ensemble production. Geoscientific Model Development, 8, 2777–2813. doi:10.5194/gmd-8-2777-2015 — sistema regional europeo (base de CAMS).
• Inness, A. et al. (2019). The CAMS reanalysis of atmospheric composition. Atmospheric Chemistry and Physics, 19, 3515–3556. doi:10.5194/acp-19-3515-2019
• Hoek, G. et al. (2008). A review of land-use regression models to assess spatial variation of outdoor air pollution. Atmospheric Environment, 42, 7561–7578. doi:10.1016/j.atmosenv.2008.05.057 — metodología uso-del-suelo para la escala urbana.