Resumen del estudio
La contaminación del aire urbano es una preocupación importante de salud pública en las megaciudades de todo el mundo. Sin embargo, las redes de monitoreo suelen depender de sensores químicos que miden cada especie contaminante de forma independiente. Este estudio explora un enfoque complementario: utilizar el campo eléctrico atmosférico, medido como el gradiente de potencial (PG), como indicador eléctrico de la contaminación antropogénica del aire en São Paulo, Brasil, una de las megaciudades más grandes y contaminadas del hemisferio sur.
La investigación se basa en un conjunto de datos de largo plazo que abarca desde febrero de 2018 hasta diciembre de 2024, combinando mediciones continuas de PG en la azotea de la Universidad Presbiteriana Mackenzie con concentraciones horarias de seis contaminantes principales (CO, NO, NO₂, NOx, SO₂ y PM₁₀) provenientes de una estación de calidad del aire operada por CETESB. Los periodos de buen tiempo fueron cuidadosamente identificados mediante un procedimiento de dos pasos que combina filtrado meteorológico en superficie con filtrado de nubes basado en imágenes satelitales de GOES-16 y GOES-19, asegurando que la señal de PG refleje los efectos de aerosoles y contaminación en lugar de perturbaciones meteorológicas.
El análisis revela una jerarquía de sensibilidad reproducible en el acoplamiento entre el campo eléctrico y los contaminantes del aire. Los gases primarios de combustión (óxidos de nitrógeno NOx, NO y monóxido de carbono CO) muestran las asociaciones más fuertes con el PG, con correlaciones diarias medianas de Pearson del orden de r ≈ 0.6. El material particulado (PM₁₀) presenta un acoplamiento más débil y variable. Un aspecto crucial es que esta relación es fuertemente dependiente del régimen: el acoplamiento PG-contaminante se fortalece bajo condiciones atmosféricas estables y ventilación débil (típicamente durante la noche), y se debilita notablemente durante la mezcla convectiva diurna, cuando la capa límite está bien ventilada.
El estudio también examina el impacto de perturbaciones de emisiones a gran escala. Durante el confinamiento por COVID-19 de 2020, cuando el tráfico vehicular y la actividad industrial cayeron drásticamente, el PG de buen tiempo mostró una reducción persistente respecto a la línea base multianual, proporcionando evidencia eléctrica independiente de la disminución de emisiones antropogénicas. Adicionalmente, se empleó un marco de aprendizaje automático basado en regresión Random Forest para evaluar la capacidad predictiva del PG sobre los niveles de contaminación del aire urbano, confirmando la naturaleza dependiente del régimen del acoplamiento. Estos resultados posicionan al campo eléctrico atmosférico no como un indicador universal de contaminación, sino como un indicador físicamente fundamentado y dependiente del régimen de la calidad del aire en la superficie en entornos urbanos.
Cómo citar este trabajo:
Rubén M. Romero, J.C. Tacza, Angel Vara-Vela, S. Szpigel, J.-P. Raulin, Regime-dependent sensitivity of the atmospheric potential gradient to anthropogenic air pollution in São Paulo, Brazil, Atmospheric Research, 2026, 109002, ISSN 0169-8095, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2026.109002