Panorámica
Qué contiene esta sección
La sección Análisis de datos reúne las herramientas para la exploración de los datos de calidad del aire de la ciudad de Catania: las medidas de las estaciones de monitorización y los campos de concentración calculados por el modelo sobre la retícula urbana. El objetivo es observar la evolución espacio-temporal de los contaminantes (NO2, O3, PM10, PM2.5, SO2), relacionarlos con los procesos que los gobiernan (fotoquímica, actividad volcánica del Etna) y proporcionar las bases teóricas y estadísticas para interpretarlos.
Junto a las herramientas de exploración, la sección reúne dos páginas de consulta: el significado de las magnitudes que aparecen en todo el sitio, y los valores de referencia normativos y sanitarios con los que se comparan las concentraciones. Sirven para leer el resto: un número sin su unidad, sin su periodo de promediado y sin su término de comparación todavía no dice nada.
Herramientas disponibles y cómo usarlas
WebGIS
Mapa interactivo del dominio: estaciones y celdas de la retícula de cálculo. Es el punto de partida del análisis: se navega por el mapa, se selecciona una celda (o una estación) y desde ahí se abren las evoluciones temporales del punto elegido.
Evolución temporal
Concentraciones medias y máximas de la celda seleccionada en el webGIS. Se elige la base temporal (anual, mensual o diaria) con los botones correspondientes; al final se puede calcular la anticorrelación fotoquímica NO2/O3 en un intervalo de fechas, con coeficiente de Pearson por hora y mes.
Datos de monitorización
Las series medidas por las estaciones de calidad del aire: cobertura temporal, contaminantes medidos y calidad del dato. Son los datos observados de referencia para la comparación con el modelo.
Correlación con la actividad volcánica
Análisis de la influencia del desgasificado del Etna (en particular SO2 y partículas) sobre las concentraciones medidas, con las referencias bibliográficas y los enlaces a las fuentes de datos (ARPA Sicilia).
Las magnitudes en juego
Qué es cada magnitud que aparece en el sitio: contaminantes gaseosos, partículas y su división por tamaño, variables meteorológicas (incluida la altura de la capa límite), descriptores del territorio y medidas por satélite, con las unidades y el porqué de su importancia.
Valores de referencia y límites
Los valores con los que se comparan las concentraciones: límites europeos, decreto italiano y directrices de la OMS, cada uno con su periodo de promediado, superaciones admitidas y naturaleza jurídica. Filtrables por especie, referencia y estadística; de aquí nacen las escalas de color de los mapas.
Ciclo de Leighton
Las ecuaciones del sistema químico NO–NO2–O3 (reacción de Leighton y fotólisis) que explican la anticorrelación observada y esperada entre los contaminantes fotoquímicos.
Bases estadísticas
El significado del coeficiente de correlación de Pearson y del p-valor, con una animación interactiva que muestra cómo varían al cambiar r y el tamaño de la muestra.
Presentación de los resultados
Síntesis y presentación de los resultados del análisis.
Tecnologías para almacenar, leer y procesar los datos
- Almacenamiento. Los datos residen en una base de datos PostgreSQL/PostGIS: las salidas del modelo sobre la retícula urbana en la tabla de las concentraciones horarias (array por celda), las medidas horarias de las estaciones, los agregados precalculados diarios/mensuales/anuales y la geometría de las celdas de la retícula.
- Lectura. Las páginas consultan la base de datos mediante puntos de acceso PHP que devuelven JSON; para las series más voluminosas la carga se hace de forma asíncrona (AJAX) y por ventanas temporales, para no descargar de una sola vez grandes cantidades de datos.
- Procesamiento y visualización. Los gráficos se dibujan del lado del cliente con ECharts, ECharts-GL y Three.js (2D, 3D y WebGL); las fórmulas se componen con KaTeX. La componente cartográfica la sirve la pila webGIS (QGIS Server, Lizmap, MapProxy, Redis sobre nginx).
Bibliografía científica
- Aiuppa, A., Bellomo, S., D'Alessandro, W., Ferm, M. & Valenza, M. (2003). Influence of volcanic passive degassing on air quality in the Mt. Etna area. WIT Transactions on Ecology and the Environment, 66. witpress.com
- Queißer, M. et al. (2019). TROPOMI enables high resolution SO2 flux observations from Mt. Etna, Italy, and beyond. Scientific Reports, 9, 957. doi:10.1038/s41598-018-37807-w
- Wasserstein, R.L. & Lazar, N.A. (2016). The ASA Statement on p-Values: Context, Process, and Purpose. The American Statistician, 70(2), 129–133. doi:10.1080/00031305.2016.1154108
- Núñez-Alonso, D., Pérez-Arribas, L.V., Manzoor, S. & Cáceres, J.O. (2019). Statistical Tools for Air Pollution Assessment: Multivariate and Spatial Analysis Studies in the Madrid Region. Journal of Analytical Methods in Chemistry, 2019, 9753927. doi:10.1155/2019/9753927
Keywords: análisis, datos, calidad del aire, webGIS, Catania