LÍNEA DE BASE Y ANÁLISIS DE INCERTIDUMBRE
CRISTOPHER MARCHANT
10/07/2023
1 GENERALIDADES
El siguiente documento corresponde a la caracterización de las variables de meteorología y la calidad del aire, monitoreadas en la Estación Sierra Gorda, comuna de Sierra Gorda. Ademas del análisis de incertidumbre realizado para el año 2022.
La data original se encuentra estructurada en un archivo *.CSV, que cuenta con la información por hora de las variables monitoreadas, codificadas de la sigueinte manera: date, pm10, pm25, WD, WS, t, hr y rs. Cada código representa lo sigueinte:
| Id | Nombre | |
|---|---|---|
| 1 | date | Fecha |
| 2 | pm10 | MP10 [ug/m3] |
| 3 | pm25 | MP2,5 [ug/m3] |
| 9 | WS | Velocidad del viento [m/s] |
| 10 | WD | Dirección del viento [°] |
| 11 | t | Temperatura [°C] |
| 13 | hr | Humedad relativa [%] |
2 DESCRIPCIÓN ESTACIÓN
| Información general estación | |
|---|---|
| Propietario | Ministerio del Medio Ambiente |
| Operador | Algoritmos y Mediciones Ambientales SpA |
| Región | del Libertador General Bernardo O’Higgins |
| Provincia | Cachapoal |
| Comuna | Rancagua |
| Coordenadas UTM | 342015 E 6218523 N |
| Huso horario | 19 |
| Recepción de datos | en línea |
| Inicio de operación reportada | 2004-05-01 |
3 LOCALIZACIÓN
4 RESUMEN
En la siguente figura se presentan series de tiempo e histogramas que
describe la distribución general de las variables consideradas. [1]
“Error al convertir el formato de fecha.” 
TableGrob
(1 x 2) “arrange”: 2 grobs z cells name grob 1 1 (1-1,1-1) arrange
gtable[arrange] 2 2 (1-1,2-2) arrange gtable[arrange]
5 METEOROLOGÍA
La meteorología se caracteriza mediante una tabla resumen que muestra las variables monitoreadas, así como a través de diversas gráficas que representan el comportamiento en diferentes periodos temporales para cada variable.
| Variable | Año | Mínimo | Máximo | Promedio |
|---|---|---|---|---|
| Dirección del viento [°] | 2020 | 0.0 | 360.0 | 164.5 |
| Dirección del viento [°] | 2021 | 0.0 | 359.8 | 166.0 |
| Dirección del viento [°] | 2022 | 0.0 | 360.0 | 165.2 |
| Velocidad del viento [m/s] | 2020 | 0.0 | 6.8 | 2.1 |
| Velocidad del viento [m/s] | 2021 | 0.0 | 6.5 | 2.0 |
| Velocidad del viento [m/s] | 2022 | 0.0 | 6.4 | 2.1 |
| Humedad relativa [%] | 2020 | 8.7 | 93.5 | 57.2 |
| Humedad relativa [%] | 2021 | 8.2 | 93.4 | 60.0 |
| Humedad relativa [%] | 2022 | 1.2 | 93.2 | 59.8 |
| Radiación solar [w/m²] | 2020 | 0.0 | 995.0 | 195.3 |
| Radiación solar [w/m²] | 2021 | 0.0 | 987.9 | 188.1 |
| Radiación solar [w/m²] | 2022 | 0.0 | 975.1 | 184.5 |
| Temperatura [°C] | 2020 | -1.5 | 34.7 | 16.1 |
| Temperatura [°C] | 2021 | -3.9 | 34.5 | 15.5 |
| Temperatura [°C] | 2022 | -3.3 | 34.5 | 15.2 |
5.1 Viento
La variable meteorológica viento se representa por medio de la descripción de sus componentes vectoriales, por lo que primero se caracteriza su magnitud (velocidad) y posteriormente su ángulo o dirección de origen.
Este parámetro meteorológico, respecto de la calidad del aire, tienen una influencia directa en el transporte mecánico de las partículas en el aire, por lo que su conocimiento permite entender, en gran medida, la evolución diaria y anual de la concentración media de partículas en la atmósfera.
El análisis de la velocidad del viento se realizado por medio de la descripción de los ciclos diarios, mensuales y estacionales de la velocidad del viento y su dirección.
A continuación, se presenta distribución diaria de la velocidad del
viento, en ella se observa que el valor mínimo promedio se presenta a
las 5:00 horas, alcanzando un valor de 0.9 [m/s], mientras el valor
máximo promedio se presenta a las 16:00 horas, alcanzando un valor de
3.6 [m/s]: 
En la
gráfica de la distribución mensual se observa que el valor mínimo
promedio se presenta en el mes de junio, alcanzando un valor de 1.3
[m/s], mientras el valor máximo promedio se presenta en el mes de
diciembre, alcanzando un valor de 2.8 [m/s]: 
Finalmente, para
caracterizar los vientos en la zona donde se encuentra la estación de
monitoreo, a continuación se presentan dos gráficas que permiten
representar de manera integrada la velocidad y la dirección del
viento.
La primera corresponde a una rosa de los vientos que muestra la distribución de la dirección del viento para todo el período monitoreado. Esta gráfica proporciona una representación visual de las velocidades del viento en función de la dirección desde donde proviene el viento.
La segunda gráfica es una figura de ciclo estacional, que detalla la
intensidad promedio del viento y la dirección predominante a lo largo de
diferentes horas del día y meses del año. Esta figura es útil para
identificar patrones estacionales en el comportamiento del viento. 
Finalmente, cabe
destacar que, el porcentaje de calmas de la data analizada, menor a 0.1
[m/s], corresponde a 0.73 [%].
5.2 Temperatura
En la gráfica, la distribución mensual muestra que el valor mínimo
promedio se presenta en el mes de 07, alcanzando una temperatura mínima
de 8.1 [°C], mientras que el valor máximo promedio se presenta en el mes
de 01, alcanzando una temperatura máxima de 22.5 [°C]. La amplitud
térmica en esos meses es de 25.53411 [°C].
En la gráfica
la distribución mensual se observa que el valor mínimo promedio se
presenta en el mes de julio, alcanzando los 8.1 [°C], mientras el valor
máximo promedio se presenta en el mes de enero, alcanzando los 22.5
[°C]: 
La
gráfica de ciclo estacional, que se presenta a continuación, detalla la
variación de la Temperatuea promedio a lo largo de diferentes horas del
día y meses, y permite identificar patrones estacionales en el
comportamiento de esta variable meteorológica. 
5.3 Humedad relativa
En la distribución diaria se observa que el valor mínimo promedio se
presenta a las horas 15:00 horas, alcanzando los 38.3 [%], mientras el
valor máximo promedio se presenta a las horas 5:00 horas, alcanzando los
78.5 [%]: 
La
distribución mensual indica que el valor mínimo promedio se presenta en
el mes de diciembre, alcanzando los 45.3 [%], mientras el valor máximo
promedio se presenta en el mes de junio, alcanzando los 75.4 [%]: 
La
gráfica de ciclo estacional, que se presenta a continuación, detalla la
variación de la Radiación Solar promedio a lo largo de diferentes horas
del día y meses, y permite identificar patrones estacionales en el
comportamiento de esta variable meteorológica. 
5.4 Radiación Solar
En la distribución diaria se observa que el valor mínimo promedio se
presenta a las horas 21:00 horas, alcanzando los 0 [w/m²], mientras el
valor máximo promedio se presenta a las horas 12:00 horas, alcanzando
los 617.7 [w/m²]: 
En la
figura de distribución mensual se observa que el valor mínimo promedio
se presenta en el mes de junio, alcanzando los 69.2 [w/m²], mientras el
valor máximo promedio se presenta en el mes de diciembre, alcanzando los
309 [w/m²]: 
La
gráfica de ciclo estacional, que se presenta a continuación, detalla la
variación de la Presión Atmosférica promedio a lo largo de diferentes
horas del día y meses, y permite identificar patrones estacionales en el
comportamiento de esta variable meteorológica. 
5.5 Precipitaciones
A continuación se presenta una gráfica de la data histórica de los registros de precipitación acumulada mensual, para todo el periodo monitoreado: La data no cuenta con información de precipitaciones.
5.6 Presión Atmosférica
La data no cuenta con información de presión atmosférica.
6 CALIDAD DEL AIRE
La calidad del aire se caracteriza para cada contaminante y parámetro normado. Primero, a continuación se presenta la normativa de caldiad del aire primaria y scundaria, así como la normada y la referencial:
| Tipo | Parámetro | Estadístico | Valor | Unidad | Instrumento |
|---|---|---|---|---|---|
| Primaria | MP10 | Promedio anual | 50 | [ug/m³] | D.S. N°12/2022 del MMA |
| Primaria | MP10 | Percentil 98 diario | 130 | [ug/m³] | D.S. N°12/2022 del MMA |
| Primaria | MP2,5 | Promedio anual | 20 | [ug/m³] | D.S. N°12/2011 del MMA |
| Primaria | MP2,5 | Percentil 98 diario | 50 | [ug/m³] | D.S. N°12/2011 del MMA |
| Primaria | NO2 | Promedio anual | 100 | [ug/m³] | D.S. N°114/03 del MINSEGPRES |
| Primaria | NO2 | Percentil 99 de los máximos horarios por día | 400 | [ug/m³] | D.S. N°114/03 del MINSEGPRES |
| Primaria | SO2 | Promedio anual | 60 | [ug/m³] | D.S. N°104/19 del MMA |
| Primaria | SO2 | Percentil 99 diario | 150 | [ug/m³] | D.S. N°104/19 del MMA |
| Primaria | SO2 | Percentil 99 horario | 350 | [ug/m³] | D.S. N°104/19 del MMA |
| Primaria | CO | Percentil 99 de los máximos diarios de 8 horas (X móvil) | 10000 | [ug/m³] | D.S. N°104/19 del MMA |
| Primaria | CO | Percentil 99 de los máximos diarios de 1 hora | 30000 | [ug/m³] | D.S. N°104/19 del MMA |
| Secundaria | MPS (Ref. Huasco) | Promedio anual | 100 | [mg/m²-día] | D.E. N°4/1992 MINAGRI |
| Secundaria | MPS (Ref. Huasco) | Promedio mensual | 150 | [mg/m²-día] | D.E. N°4/1992 MINAGRI |
| Secundaria | MPS (Ref. Suiza) | Promedio anual | 200 | [mg/m²-día] | Ordenanza de la Confederación Suiza sobre control de contaminación del aire, de 1993 |
| Secundaria | MPS (Ref. Argentina) | Promedio anual | 333 | [mg/m²-día] | LEY N° 20.284, Plan de prevención de situaciones críticas de contaminación atmosféricas, Buenos Aires, 1973 |
| Secundaria | SO2 (Norte) | Promedio anual | 80 | [ug/m³] | D.S. N°185/92 del MM, modificado por D.S N° 22/09 del MINSEGPRES |
| Secundaria | SO2 (Norte) | Percentil 99,7 diario | 365 | [ug/m³] | D.S. N°185/92 del MM, modificado por D.S N° 22/09 del MINSEGPRES |
| Secundaria | SO2 (Norte) | Percentil 99,73 horario | 1000 | [ug/m³] | D.S. N°185/92 del MM, modificado por D.S N° 22/09 del MINSEGPRES |
| Secundaria | SO2 (Sur) | Promedio anual | 60 | [ug/m³] | D.S. N°185/92 del MM, modificado por D.S N° 22/09 del MINSEGPRES |
| Secundaria | SO2 (Sur) | Percentil 99,7 diario | 260 | [ug/m³] | D.S. N°185/92 del MM, modificado por D.S N° 22/09 del MINSEGPRES |
| Secundaria | SO2 (Sur) | Percentil 99,73 horario | 700 | [ug/m³] | D.S. N°185/92 del MM, modificado por D.S N° 22/09 del MINSEGPRES |
La validez de la data horaria y mensual/anual corresponde a la siguiente:
La línea de base del área de estudio corresponde a:
6.1 MP10 Discreto
La estación no cuenta con información de monitoreo discreto de material particulado 10 micrones (MP10).
6.2 MP10 Continuo
A continuación se presenta la serie de tiempo horaria, con su valor
normativo (130 [ug/m³]), donde se puede ver que el valor máximo alcanza
459 [ug/m³]. Serie de tiempo horaria:
A continuación se
presenta la serie de tiempo diaria, con su valor normativo (50 [ug/m³]),
donde se puede ver que el valor promedio horario máximo alcanza 158.2
[ug/m³]. Serie de tiempo diaria:
A continuación se
presenta la gráfica con el promedio anual, con su valor normativo (50
[ug/m³]), donde se puede ver que el valor promedio anual máximo alcanza
los 47.8 [ug/m³]. Promedio anual:
En análisis normativo
por año corresponde a:
| Análisis | Parámetro | Estadístico | Año | Concentración | Norma | Porcentaje Norma | Unidad |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Análisis Anual | MP10 | Promedio Anual | 2020 | 48 | 50 | 96 | [ug/m³] |
| Análisis Anual | MP10 | Promedio Anual | 2021 | 47 | 50 | 95 | [ug/m³] |
| Análisis Anual | MP10 | Promedio Anual | 2022 | 44 | 50 | 87 | [ug/m³] |
| Análisis Anual | MP10 | Percentil 98 diario | 2020 | 95 | 130 | 73 | [ug/m³] |
| Análisis Anual | MP10 | Percentil 98 diario | 2021 | 129 | 130 | 99 | [ug/m³] |
| Análisis Anual | MP10 | Percentil 98 diario | 2022 | 97 | 130 | 75 | [ug/m³] |
6.3 MP2,5 Discreto
La estación no cuenta con información de monitoreo discreto de material particulado 2,5 micrones (MP2,5).NULL
6.4 MP2,5 Continuo
A continuación se presenta la serie de tiempo horaria, con su valor
normativo (50 [ug/m³]), donde se puede ver que el valor máximo alcanza
423 [ug/m³]. Serie de tiempo horaria:
A continuación se
presenta la serie de tiempo diaria, con su valor normativo (20 [ug/m³]),
donde se puede ver que el valor promedio horario máximo alcanza 137.5
[ug/m³]. Serie de tiempo diaria:
A continuación se
presenta la gráfica con el promedio anual, con su valor normativo (20
[ug/m³]), donde se puede ver que el valor promedio anual máximo alcanza
los 29.2 [ug/m³]. Promedio anual:
En análisis normativo
por año corresponde a:
| Análisis | Parámetro | Estadístico | Año | Concentración | Norma | Porcentaje Norma | Unidad |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Análisis Anual | MP25 | Promedio Anual | 2020 | 25 | 20 | 125 | [ug/m³] |
| Análisis Anual | MP25 | Promedio Anual | 2021 | 25 | 20 | 123 | [ug/m³] |
| Análisis Anual | MP25 | Promedio Anual | 2022 | 29 | 20 | 146 | [ug/m³] |
| Análisis Anual | MP25 | Percentil 98 diario | 2020 | 81 | 50 | 162 | [ug/m³] |
| Análisis Anual | MP25 | Percentil 98 diario | 2021 | 102 | 50 | 205 | [ug/m³] |
| Análisis Anual | MP25 | Percentil 98 diario | 2022 | 87 | 50 | 174 | [ug/m³] |
6.5 SO2 Continuo
La estación no cuenta con información de monitoreo continuo de Dióxido de Azufre (SO2).
6.6 NO2 Continuo
La estación no cuenta con información de monitoreo continuo de Dióxido de Nitrógeno (NO2).
6.7 CO Continuo
La estación no cuenta con información de monitoreo continuo de Monóxido de Carbono (CO).
7 ANÁLISIS DE INCERTIDUMBRE
7.1 Análisis cualitativo
Análisis de incertidumbre.
| Variable | Sesgo (bias) | Error Abosulto Medio (MAE) | Error medio cuadratico (RMSE) | Coeficiente de correlación (r) |
|---|---|---|---|---|
| WS | -1.212430 | 1.673836 | 2.292805 | 0.5056074 |
| WD | -7.216274 | 90.498684 | 113.283175 | 0.2749654 |
| T | -1.379631 | 4.044335 | 5.074846 | 0.7603055 |
Rangos de incertidumbre.
| Variable | Sesgo (bias) | Error Abosulto Medio (MAE) | Error medio cuadratico (RMSE) | Coeficiente de correlación (r) |
|---|---|---|---|---|
| WS | [-2.5, 2.5] (m/s) | ≤3 (m/s) | ≤3.5 (m/s) | >0.6 |
| WD | - | - | - | - |
| T | [-4, 4] (°C) | ≤4 (°C) | ≤4.5 (°C) | >0.8 |
Cumplimiento de incertidumbre.
| Variable | Sesgo (bias) | Error Abosulto Medio (MAE) | Error medio cuadratico (RMSE) | Coeficiente de correlación (r) |
|---|---|---|---|---|
| WS | Si | Si | Si | Si |
| WD | - | - | - | - |
| T | Si | Si | Si | Si |
7.2 Análisis cuantitativo
7.2.1 Velocidad y dirección del viento
date WD WS Min. :2022-01-01 00:00:00 Min. : 0.0007 Min. :0.01543
1st Qu.:2022-04-02 05:45:00 1st Qu.:144.0020 1st Qu.:0.77862
Median :2022-07-02 11:30:00 Median :193.7780 Median :1.20956
Mean :2022-07-02 11:30:00 Mean :177.2623 Mean :1.45878
3rd Qu.:2022-10-01 17:15:00 3rd Qu.:212.2390 3rd Qu.:1.93434
Max. :2022-12-31 23:00:00 Max. :359.9890 Max. :6.97911
NA’s :85 NA’s :85
t WS.mod WD.mod t.mod
Min. :-2.367 Min. : 0.010 Min. : 0.28 Min. :-0.54
1st Qu.: 8.840 1st Qu.: 0.770 1st Qu.: 71.92 1st Qu.:11.07
Median :13.720 Median : 1.940 Median :218.85 Median :15.39
Mean :14.658 Mean : 2.677 Mean :184.59 Mean :16.06
3rd Qu.:20.025 3rd Qu.: 4.220 3rd Qu.:272.57 3rd Qu.:22.09
Max. :33.359 Max. :10.040 Max. :359.99 Max. :28.78
NA’s :85
pp.mod hour
Min. :0.00e+00 Min. : 0.00
1st Qu.:0.00e+00 1st Qu.: 5.75
Median :0.00e+00 Median :11.50
Mean :1.37e-05 Mean :11.50
3rd Qu.:0.00e+00 3rd Qu.:17.25
Max. :8.00e-02 Max. :23.00
date WD WS
Min. :2022-01-01 00:00:00 Min. : 0.0007 Min. :0.01543
1st Qu.:2022-04-02 05:45:00 1st Qu.:144.0020 1st Qu.:0.77862
Median :2022-07-02 11:30:00 Median :193.7780 Median :1.20956
Mean :2022-07-02 11:30:00 Mean :177.2623 Mean :1.45878
3rd Qu.:2022-10-01 17:15:00 3rd Qu.:212.2390 3rd Qu.:1.93434
Max. :2022-12-31 23:00:00 Max. :359.9890 Max. :6.97911
NA’s :85 NA’s :85
t WS.mod WD.mod t.mod
Min. :-2.367 Min. : 0.010 Min. : 0.28 Min. :-0.54
1st Qu.: 8.840 1st Qu.: 0.770 1st Qu.: 71.92 1st Qu.:11.07
Median :13.720 Median : 1.940 Median :218.85 Median :15.39
Mean :14.658 Mean : 2.677 Mean :184.59 Mean :16.06
3rd Qu.:20.025 3rd Qu.: 4.220 3rd Qu.:272.57 3rd Qu.:22.09
Max. :33.359 Max. :10.040 Max. :359.99 Max. :28.78
NA’s :85
pp.mod Month
Min. :0.00e+00 Min. : 1.000
1st Qu.:0.00e+00 1st Qu.: 4.000
Median :0.00e+00 Median : 7.000
Mean :1.37e-05 Mean : 6.526
3rd Qu.:0.00e+00 3rd Qu.:10.000
Max. :8.00e-02 Max. :12.000
7.2.2 Temperatura
date WD WS Min. :2022-01-01 00:00:00 Min. : 0.0007 Min. :0.01543
1st Qu.:2022-04-02 05:45:00 1st Qu.:144.0020 1st Qu.:0.77862
Median :2022-07-02 11:30:00 Median :193.7780 Median :1.20956
Mean :2022-07-02 11:30:00 Mean :177.2623 Mean :1.45878
3rd Qu.:2022-10-01 17:15:00 3rd Qu.:212.2390 3rd Qu.:1.93434
Max. :2022-12-31 23:00:00 Max. :359.9890 Max. :6.97911
NA’s :85 NA’s :85
t WS.mod WD.mod t.mod
Min. :-2.367 Min. : 0.010 Min. : 0.28 Min. :-0.54
1st Qu.: 8.840 1st Qu.: 0.770 1st Qu.: 71.92 1st Qu.:11.07
Median :13.720 Median : 1.940 Median :218.85 Median :15.39
Mean :14.658 Mean : 2.677 Mean :184.59 Mean :16.06
3rd Qu.:20.025 3rd Qu.: 4.220 3rd Qu.:272.57 3rd Qu.:22.09
Max. :33.359 Max. :10.040 Max. :359.99 Max. :28.78
NA’s :85
pp.mod hour
Min. :0.00e+00 Min. : 0.00
1st Qu.:0.00e+00 1st Qu.: 5.75
Median :0.00e+00 Median :11.50
Mean :1.37e-05 Mean :11.50
3rd Qu.:0.00e+00 3rd Qu.:17.25
Max. :8.00e-02 Max. :23.00
date WD WS
Min. :2022-01-01 00:00:00 Min. : 0.0007 Min. :0.01543
1st Qu.:2022-04-02 05:45:00 1st Qu.:144.0020 1st Qu.:0.77862
Median :2022-07-02 11:30:00 Median :193.7780 Median :1.20956
Mean :2022-07-02 11:30:00 Mean :177.2623 Mean :1.45878
3rd Qu.:2022-10-01 17:15:00 3rd Qu.:212.2390 3rd Qu.:1.93434
Max. :2022-12-31 23:00:00 Max. :359.9890 Max. :6.97911
NA’s :85 NA’s :85
t WS.mod WD.mod t.mod
Min. :-2.367 Min. : 0.010 Min. : 0.28 Min. :-0.54
1st Qu.: 8.840 1st Qu.: 0.770 1st Qu.: 71.92 1st Qu.:11.07
Median :13.720 Median : 1.940 Median :218.85 Median :15.39
Mean :14.658 Mean : 2.677 Mean :184.59 Mean :16.06
3rd Qu.:20.025 3rd Qu.: 4.220 3rd Qu.:272.57 3rd Qu.:22.09
Max. :33.359 Max. :10.040 Max. :359.99 Max. :28.78
NA’s :85
pp.mod Month
Min. :0.00e+00 Min. : 1.000
1st Qu.:0.00e+00 1st Qu.: 4.000
Median :0.00e+00 Median : 7.000
Mean :1.37e-05 Mean : 6.526
3rd Qu.:0.00e+00 3rd Qu.:10.000
Max. :8.00e-02 Max. :12.000
