Análisis de series de tiempo de contaminantes atmosféricos en la ciudad de Bogotá a partir del desarrollo de modelos estadísticos arima | Analysis of time series of atmospheric pollutants in the city of Bogotá from the development of statistical models arima

Hoy en día el monitoreo y pronóstico del estado de la calidad del aire es una tarea de alta relevancia para las autoridades ambientales, debido a los efectos negativos de la contaminación atmosférica en la calidad de vida de las personas. Teniendo en cuenta la necesidad de avanzar en el desarrollo de herramientas alternativas para el adecuado manejo del recurso atmosférico, la presente investigación propone la simulación del pronóstico del estado de calidad del aire mediante el desarrollo de modelos ARIMA teniendo como insumo los reportes de diez estaciones de la red de monitoreo de calidad del aire de Bogotá. Los resultados mostraron que los modelos ARIMA del material particulado y ozono se ajustaron mejor en la escala temporal mensual y a su vez se evidenció la relación temporal entre estaciones y entre contaminantes, al revelar un comportamiento similar por zonas de la ciudad a partir de la estructura de los modelos. La persistencia y variabilidad de los contaminantes se explicó teniendo en cuenta las condiciones meteorológicas que se presentan, las cuales finalmente jugaron un papel importante en el pronóstico de alertas por excedencias y valores atípicos de concentración en el aire. Se encontró que la variable que tuvo mayor influencia en los episodios de contaminación fue la dirección del viento, la cual venía desde el occidente de la ciudad de Bogotá.

Nowadays, monitoring and forecasting the air quality status is a task of high relevance for environmental authorities, due to the negative effects that air pollution have on life’s population quality. Taking into account the need to move forward in the development of alternative tools for the adequate management of the atmospheric resource, the present investigation proposes a forecast simulation of the air quality status the development of ARIMA models having as input the reports of ten stations of Bogotá's air quality monitoring system. The results showed that ARIMA (Autoregressive Integrated Moving Average) models of particulate matter and ozone were better adjusted in the monthly time scale and at the same time, the temporal relationship between stations and pollutants was evidenced by revealing a similar behavior by zones of the city from the structure of the models. The persistence and variability of the pollutants were explained using the meteorological conditions, which finally played an important role in the forecast alerts for exceedances and atypical values of concentration in the air. It was found that the variable that had the greatest influence on the pollution episodes was the direction of the wind coming from Bogota’s west side.