I Encuentro de experiencias significativas de los Semilleros de Investigación en la Universidad de La Guajira. Ingeniería

Abstract

Las minas de carbón a cielo abierto se consideran importantes fuentes de emisiones de PM10 Muchas compañías mineras utilizan redes de monitoreo como herramienta para determinar la distribución espacial de los contaminantes. Sin embargo, la distribución de las estaciones tiende a concentrarse en cercanía a los tajos de producción o comunidades cerca nas, aumentando la incertidumbre del impacto a decenas de kilómetros de las fuentes. El objetivo de este estudio es evaluar un modelo empírico multiespectral y temporal para estimar las concentraciones de PM10 utilizando datos del satélite Landsat-8/OLI sobre una región minera en la costa Caribe de Colombia. Se obtuvieron datos de concentraciones de PM10 de 14 estaciones de monitoreo ubicadas en zonas de impactos durante los años 2015-2019. La reflectividad de los componentes atmosféricos se determinó a través de imágenes adquiridas por el satélite Landsat-8/OLI con cobertura de nubosidades en tierra menor al 30%. Se ajustaron 4 modelos mediante la técnica de regresión de mínimos cuadrados parciales. Datos del 2019 de la profundidad óptica de la columna de aerosol de visi bilidad media extraídas del espectrorradiómetro de imágenes de resolu ción moderada (MODIS) de los satélites Terra y Aqua se utilizaron para va lidar espacialmente los modelos ajustados. Los resultados muestran que el modelo multiespectral y temporal de PM10 sugerido puede estimar las variabilidades de los niveles de PM10 de la zona de estudio alcanza rangos de correspondencias entre 0.61-0.73 y valores aceptables de error (hasta RMSE=6.14). Las mayores concentraciones de PM10 se estiman a sotaven to de la ubicación de los tajos mineros a un radio aproximado de 18km. También, se presentaron sobreestimaciones en zonas caracterizadas por altos valores nubosidad. Los sensores de Landsat-8 han demostrado ser una herramienta útil para complementar los datos de las estaciones de monitoreo de material particulado.

Open-pit coal mines are considered important sources of PM10 emissions. Many mining companies use monitoring networks as a tool to determi ne the pollutants´ spatial distribution. However, the stations distributions tend to be located near the pits or nearby communities. It increases the uncertainty to determine of the impact to long-distances from the sources. The goal of this study is to evaluate a multispectral and temporal empirical model to estimate PM10 concentrations using Landsat-8/OLI satellite data over a mining region on the Caribbean coast of Colombia. PM10 concentra tions data were obtained from 14 monitoring stations located in impact zones during the years 2015-2019. The reflectivity of atmospheric compo nents was determined through images acquired by Landsat-8/OLI satellite with a ground cloud cover of less than 30%. Four models were fitted using the partial least squares regression technique. Data from 2019 medium vi sibility aerosol column optical depth of aerosol column extracted from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) of Terra and Aqua satellites were used to spatially validate the fitted models. The re sults show that the suggested multispectral and temporal PM10 model can estimate the variabilities of PM10 levels of the study area reaches ranges of correspondences between 0.61-0.73 and acceptable error values (up to RMSE=6.14). The highest PM10 concentrations are estimated downwind of the location of the mining pits at a radius of within 18 km. Also, there were overestimates in areas characterized by high cloud cover. Landsat-8 sen sors have proven to be a useful tool to complement data from particulate matter monitoring stations