PhD Thesis Defence by Jordi Massagué

The PhD student Jordi Massagué, from the EGAR group, will defend his thesis on 29th October at 11:00h in Escola de Camins (Building C1. Classroom: 002) at Universitat Politècnica de Catalunya

Title: Tendencias y dinámica de los episodios de contaminación por ozono troposférico en España

Director: Xavier Querol, and Miguel Escudero

Thesis Committee: Célia Alves, Amalia Muñoz, Xavier Gamisans

Abstract:
El ozono (O3) troposférico es un contaminante secundario gaseoso fotoquímico con efectos adversos en la salud, los ecosistemas y los materiales, y que contribuye al efecto invernadero. El 94% de la población urbana europea está expuesta a niveles nocivos de O3, especialmente en el sur y países mediterráneos como España, donde se superan sistemáticamente los valores normativos. La reducción de los niveles de O3 es compleja debido a las reacciones no lineales entre sus precursores clave -óxidos de nitrógeno (NOx) y compuestos orgánicos volátiles (COVs)-, y la influencia de la meteorología y de procesos de transporte atmosférico a diferentes escalas. El objetivo de esta tesis es ampliar el conocimiento de la dinámica del O3 en España y contribuir al futuro Plan Nacional de Ozono, destinado a reducir sus niveles. La investigación se basa en el análisis de datos experimentales de calidad del aire y meteorológicos. Se ha propuesto una regionalización del territorio según la severidad de la contaminación por O3. Las zonas críticas (hotspots) registran los niveles más altos de O3 y, por tanto, son las áreas a priorizar en la implementación de políticas de reducción. Estas incluyen: la cuenca de Madrid, el norte de Barcelona (NdB), la cuenca cerrada de Puertollano, el interior de la Comunidad Valenciana y la cuenca del Guadalquivir (CdG). En estos hotspots, los aportes de O3 externos a España y Europa se suman a la considerable producción de O3 generado a partir de emisiones locales/regionales de precursores, causando superaciones de los valores normativos. La gestión adecuada de estas emisiones podría reducir marcadamente los niveles de O3 durante episodios. Se han estudiado dos hotspots en profundidad: (i) la CdG, donde se han estimado algunas contribuciones de O3. El control de emisiones locales/regionales podría reducir hasta el ~50% de los niveles de O3 durante episodios agudos. (ii) Eje Barcelona-NdB, donde se han analizado tres episodios excepcionales de O3 en la ciudad, identificando sus causas (mayormente comunes): acumulación previa de O3, efecto fin de semana, condiciones meteorológicas específicas, con Tramontana en altura y muy altas temperaturas, y convergencia multirregional de masas de aire. Se ha analizado la evolución de los niveles de O3 durante tres fases: antes (2008-2019), durante (2020-2021) y después (2022- 2023) de la pandemia de COVID-19, debido al impacto que ésta tuvo en la emisión de precursores. En 2008-2019, los niveles de O3 en los hotspots mostraron tendencias divergentes. En la cuenca de Madrid, aumentaron de forma generalizada, debido a la meteorología, la reducción de emisiones de NOx del tráfico rodado, y al leve aumento de COVs, en un régimen de formación de O3 COV-limitado. En contraste, Sevilla registró descensos de O3, atribuidos a un régimen de formación urbano atípico (más limitado por NOx). Otros hotspots no mostraron tendencias claras, debido a variaciones leves en las emisiones de precursores y a la ausencia de variaciones meteorológicas. En pandemia, los niveles de O3 decrecieron ampliamente en el país, especialmente en el litoral Mediterráneo, donde por primera vez no se superaron valores normativos, debido a la reducción sin precedentes de las emisiones de precursores a diversas escalas (local, regional, europea y hemisférica), y a condiciones meteorológicas desfavorables para la producción/acumulación de O3. En postpandemia, los niveles de O3 aumentaron respecto a la pandemia, aunque generalmente no alcanzaron los niveles de prepandemia, a pesar de las múltiples e intensas olas de calor, propicias para el O3. En los tres periodos, los niveles de O3 aumentaron en zonas urbanas afectadas por emisiones de tráfico, indicando varias causas. Los resultados sugieren una convergencia a largo plazo entre los niveles de O3 en entornos rurales y urbanos. Además, destacan la importancia de analizar la dinámica de O3 a escala local/regional y de aplicar una gestión diferenciada para los distintos hotspots.