La dispersión de contaminantes en la atmósfera viene determinada por la meteorología. Por ello, para llevar a cabo un control efectivo es muy importante caracterizar aquellas situaciones meteorológicas que propician que la calidad del aire sea peor, establecer su frecuencia y su preferencia estacional.

La técnica de análisis estadístico multivariante CLUSTER, se utiliza para agrupar los casos (que pueden ser horas) con características similares de las variables seleccionadas para un periodo de años representativo. De la clasificación resulta una serie de grupos o patrones caracterizados por su centroide o valor medio.

Esta técnica se ha empleado con éxito en la Donostia y alrededores. En la zona estudiada se ubican muchas estaciones meteorológicas pertenecientes tanto al Servicio de Aire como al Servicio de Meteorología del Gobierno Vasco, principalmente.

Se han seleccionado 10 grupos (método QUICKCLUSTER), al considerar que son suficientes para caracterizar los patrones más significativos. Se han separado por periodos del año según la clasificación climatológica habitualmente utilizada: invierno (meses de diciembre, enero y febrero), primavera (meses de marzo, abril y mayo), verano (meses de junio, julio y agosto) y otoño (meses de setiembre, octubre y noviembre).

Las variables que se utilizan para su análisis conjunto son Viento (DV y VV), Tª y HR, Precipitación, Presión y Radiación medidas en estaciones seleccionadas. En total se ha trabajado con siete años de datos (años 2016-2022): 61.368 casos, horas, de 37 variables.

Resumiendo, los patrones identificados se agrupan en 3 bloques:

Vientos del O

-patrón 6: ONO moderado con bastante precipitación. Frecuencias (%) 3-2-1-2 (invierno-primavera-verano-otoño).

-patrón 9: OSO-ONO moderado con posibilidad de precipitación (parecido a 6). Frecuencias 9-12-14-9.

-patrón 8: ONO más fuerte que 6 con posibilidad de precipitación y más frecuente en el periodo diurno. Frecuencias: 7-10-7-6.

Vientos del S

-patrón 3: S moderado con Tªs altas. En verano (poco frecuente) el viento es más flojo y en altura (Jaizkibel) las temperaturas son también muy altas. Frecuencias: 10-9-2-8.

-patrón 2: S moderado, un poco más flojo que 3. De preferencia diurna y Tªs muy altas. En verano (menos frecuente) el viento tierra adentro indica el desarrollo de una brisa de mar que ha vencido al viento S en altura. Frecuencias: 5-6-4-5.

-patrón 7: viento flojo del S, con preferencia nocturna y en los periodos transitorios de primeras horas de la mañana y al final de la tarde. Condiciones de estabilidad acusada (incluso con temperaturas más altas en altura) y flujo hacia el mar. Frecuencias: 14-9-6-9.

Vientos locales (influenciados por las brisas de origen térmico y la orografía) y/o vientos flojos

-patrón 4: viento de preferencia nocturna muy frecuente con una componente O muy floja en altura y que por lo general a niveles bajos se canaliza hacia el mar. Frecuencias: 19-17-20-23.

-patrón 5: viento de preferencia nocturna, también muy frecuente, muy flojo en altura y una atmósfera muy estable con temperaturas más bajas que 4 con un flujo hacia el mar generalizado. Frecuencias: 20-16-17-17.

-patrón 1: brisas de mar, con preferencia diurna y valores de radiación apreciable. Frecuencias: 7-11-15-10.

-patrón 10: parecido al anterior con un viento del N más generalizado a todos los niveles, valores de Tª y radiación más bajos que el patrón 1. Brisas de mar y/o acoplamiento a viento en altura. Preferencia diurna, pero sobre todo a últimas horas de la tarde. Frecuencias: 7-9-15-12.

La evolución temporal de los patrones meteorológicos horarios resultantes son los que caracterizan las condiciones de dispersión a lo largo de los días.

A continuación, nos detenemos en dos episodios en el año 2022 con una peor calidad del aire.

Destaca un episodio de partículas en marzo, el día 15 y más tarde los días 28 y 29, que ha sido descrito como un episodio de intrusión sahariana, propiciado por unas condiciones meteorológicas a nivel sinóptico de vientos cálidos del Sur.

La secuencia horaria de la clasificación en patrones llevada a cabo para los días 15 y 28-29 es:

Tanto el día 15 como el 28 el viento Sur, con los patrones 3 y 2, está presente todo el día (ver Figura). El día 29 ya se aprecia un cambio.

Esa misma situación es también adversa en el resto del año, aunque con características propias de cada época. Ha sido relativamente frecuente en verano y es la responsable de los episodios que han tenido lugar en los meses de junio y julio, a los que además de los niveles altos de partículas se ha sumado el ozono.

Durante el episodio registrado en el mes de julio, días 15 a 17, predominan también los vientos del Sur

Esta situación es especialmente adversa al coincidir con temperaturas elevadas, olas de calor. Es típico observar un alejamiento hacia el Oeste del anticiclón de las Azores y la extensión de las altas presiones hacia el Este, cubriendo parte de Europa y del Mediterráneo, mientras que en altura el anticiclón africano desplazado hacia el Norte, cubre toda la Península en su radio de acción. La presencia de una lengua de aire caliente en altura crea una gran estabilidad que reduce el intercambio vertical de aire a una capa superficial relativamente delgada, donde se acumula el calor producido por el calentamiento diurno del suelo, alcanzando la temperatura valores muy altos.

En la clasificación de los patrones meteorológicos efectuada con las medidas a nivel local destacan los patrones 7 nocturno (ver Figura), estabilidad acusada y flujo muy lento hacia el mar, y otra vez el patrón 2 diurno (ver Figura), donde este último se corresponde, en este periodo de verano, con el desarrollo de una brisa de mar, imponiéndose al viento Sur en altura, de dirección contraria y no muy fuerte.

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En los últimos 7 años (2016-2022), el patrón 2 ha sido mucho más frecuente en el año 2022, aunque su frecuencia, en general, es relativamente baja.

En verano, los resultados de la frecuencia de aparición por horas del día indican que el patrón 2 es un patrón horario típico del periodo diurno y el patrón 7 más bien se registra en el periodo nocturno y sobre todo en los periodos transitorios.

La combinación, a lo largo del día, de los dos patrones meteorológicos observados a nivel local, ha resultado ser una situación adversa en relación a los niveles de calidad del aire registrados en la zona estudiada.