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INCUBADORA DE PROYECTOS incubadoradeproyectos

A través del este programa se convoca a investigadores de las instituciones, miembros del consorcio, a participar como tutores de grupos de trabajo que no hayan participado previamente en ninguna de las convocatorias anteriores de los concursos CEPRA.

 PERFIL DEL TUTOR

  • Haber participado como Director del Proyecto en convocatorias de fondos concursables para proyectos de investigación;
  • demostrar experiencia en generación, dirección y gestión de proyectos, mínimo 5 años y
  • disponibilidad para visitar a los grupos de trabajo.

REQUISITOS PARA PARTICIPAR

  • La tutoría debe culminar en una propuesta presentada en la convocatoria CEPRA;
  • El tutor deberá identificar un grupo participativo con investigadores de instituciones miembros de CEDIA que no haya ganado en convocatorias CEPRA anteriores, para esto revisará los proyectos ganadores y sus participantes en: https://www.cedia.org.ec/cepra/.
  • Para la presentación de la propuesta se regirá a la convocatoria y demás documentos del concurso de la convocatoria CEPRA de ese año: https://www.cedia.org.ec/cepra/

 

PROYECTOS BUSCAN TUTORES  

Tema del Proyecto Enlace 
Determinación de los compuestos atmosféricos pm10, pm2.5, co2, co, nox, sox y o3 a través de sensores remotos y su efecto con la vegetación urbana de cuenca  ir

 

Investigadora: Lorena Abad Crespo – Estudiante de la Escuela de Ingeniería Ambiental de la Universidad de Cuenca.

Tutor: A designarse.

Asesores: Ing. Ana Astudillo Alemán – Docente/Investigador de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad de Cuenca.

Tema: Determinación de los compuestos atmosféricos pm10, pm2.5, co2, co, nox, sox y o3 a través de sensores remotos y su efecto con la vegetación urbana de cuenca.

Resumen ejecutivo:

La tierra en sus inicios contaba con una atmósfera limitada principalmente a cuatro o cinco compuestos mayoritarios tales como vapor de agua, dióxido de carbono, dióxido de azufre y nitrógeno junto con otras pequeñas cantidades de hidrógeno molecular. A medida que fue evolucionando, los efectos de las erupciones volcánicas fueron expulsando a la atmósfera gases más ligeros, formando con el pasar del tiempo la composición atmosférica actual. Sin embargo, debido a la actividad antrópica, estos valores normales de gases atmosféricos se han visto modificados, generando una contaminación del mismo y por tanto, desencadenando problemas a la calidad del aire ambiente.

El deterioro de esta calidad del aire genera no solo efectos en la salud del ser humano y animales de áreas contaminadas, sino que además afecta a la vegetación. La contaminación atmosférica puede generar principalmente una alteración de los mecanismos vitales de plantas como funciones metabólicas a más de la degeneración de tejidos, llegando inclusive a detener su crecimiento en dosis de contaminación altas. La importancia de su estudio radica en la sensibilidad que presentan ciertas especies a concentraciones más bajas que aquellas que afecten al ser humano y animales, actuando inclusive como bioindicadores de la calidad del aire de un determinado sector.

La teledetección se ha convertido en los últimos años en una de las técnicas experimentales más importantes en las Ciencias de la Tierra y la Atmósfera, así como en el estudio de otros planetas. Consiste en la adquisición de información de un objeto o fenómeno sin estar en contacto con el mismo a través de sensores remotos. Estos detectan la radiación electromagnética emitida por un cuerpo a largas distancias generalmente desde aeronaves o satélites. El motivo fundamental es la capacidad de esta técnica para el estudio global y la observación de grandes áreas y zonas de difícil acceso o alta peligrosidad. Además, estas técnicas permiten disponer de una gran cantidad de datos de una misma zona en largos periodos de tiempo, y estudiar así la evolución temporal de los sistemas.

Las imágenes satelitales en la actualidad son fácilmente asequibles para cualquier persona interesada, dándoles usos académicos, investigativos, administrativos, entre otros. La mayoría de imágenes tienen un costo el cual depende del tamaño del área de interés, su resolución espacial y espectral, el nivel de pre-procesamiento, el porcentaje de nubes y el plazo en el que se requiera. Sin embargo, existen imágenes de acceso libre que proporcionan información de calidad y pueden ser fácilmente procesadas como es el caso de aquellas generadas por los satélites Landsat, ASTER, MODIS, SPOT. Se cuenta además con las fotografías aéreas, una herramienta útil al momento de recuperar información de un área determinada. Estas se pueden obtener con el sobrevuelo de un avión o un dron sobre la zona de estudio, a los cuales se les adaptan distintas cámaras y sensores para la recolección de datos.

Las aplicaciones de estas imágenes y fotografías son amplias, abarcando temas como climatología, hidrología y oceanografía, gestión de riesgos, geología, planificación territorial, monitoreo de sequias, inundaciones, deslizamientos y actividad volcánica. En el ámbito ambiental, el monitoreo de contaminación a través de imágenes satelitales han tomado fuerza en los últimos años debido a su capacidad de cubrir grandes territorios, además de la adaptación de diversos sensores para la detección de distintas variables. Temas como gestión de cuencas hidrográficas, calidad del agua, calidad del aire, estudios de suelo se han podido llevar a cabo a través de estas herramientas.

Dentro del tema de calidad del aire se presentan avances para la detección de diversos contaminantes atmosféricos a partir de sus características espectrales en diferentes regiones del espectro electromagnético, pudiendo identificar gases como ozono, óxidos de nitrógeno y azufre, monóxido de carbono, hidrocarburos y aerosoles (Martin, 2008; Meena, Londhe, Bhosale, & Jadhav, 2009). Los valores de concentración de contaminantes pueden obtenerse directamente con el uso de sensores propios para su detección o del procesamiento de estas imágenes y correlaciones de datos obtenidos con estas concentraciones.

Objetivos:

General: Determinar la relación de las concentraciones de PM10, PM2.5, CO2, CO, NOX, SOX y O3, recuperadas de imágenes satelitales y fotografías aéreas, con el desarrollo de la vegetación urbana en la ciudad de Cuenca.

Específicos:

  • Seleccionar técnicas de sensores remotos para la recuperación de información satelital y aérea de la ciudad de Cuenca.
  • Determinar algoritmos para la recuperación de gases atmosféricos a partir de productos de sensores remotos en la ciudad de Cuenca.
  • Establecer la ecuación para la obtención de la concentración de los gases atmosféricos PM10, PM2.5, CO2, CO, NOX, SOX y O3 que mejor se ajuste a la ciudad de Cuenca a partir de las imágenes recuperadas.
  • Validar las concentraciones obtenidas con respecto a la información obtenida in situ en la ciudad de Cuenca.
  • Correlacionar la concentración de los gases atmosféricos con respecto a la cobertura vegetal urbana de Cuenca.
  • Conocer los efectos de los gases en la vegetación urbana a través de la acumulación de metales.
  • Construir mapas temáticos de la concentración de gases atmosféricos PM10, PM2.5, CO2, CO, NOX, SOX y O3 para el área urbana de la ciudad.

Metología:

Área de Estudio: El área de estudio comprende la zona urbana de la ciudad de Cuenca, perteneciente al cantón Cuenca, provincia del Azuay, perteneciente a la región seis de la República del Ecuador. La ciudad cuenta con una superficie de 72 km2 y una población de 331000 habitantes.

Se localiza en la zona centro sur del país, a 2550 m.s.n.m. en un valle del callejón interandino de la parte meridional Cordillera de los Andes. Se encuentra atravesada por cuatro ríos Tomebamba, Yanuncay, Tarqui y Machángara. Su clima es templado con una temperatura promedio de 15 °C, sin embargo, puede presentar cambios bruscos de clima en el transcurso del día. 

Obtención de Información: Para el presente proyecto se requiere tanto de datos in situ de calidad del aire y clima del área de estudio, así como imágenes satelitales y fotografías aéreas que cubran la misma.

Los datos in situ incluyen mediciones de PM10, PM2.5, CO2, CO, NOX, SOX y O3, y variables meteorológicas importantes para el presente estudio, los cuales provendrán de la Red de Monitoreo de la Calidad del Aire de Cuenca de la EMOV-EP, activa desde el año 2010.

Para el caso de las imágenes satelitales, se seleccionará de manera preliminar el satélite Landsat, cuyas imágenes se obtienen de la base de datos de la United States Geological Survey (USGS) [http://earthexplorer.usgs.gov]. Se buscarán imágenes de los años 2010 – 2014 de manera que la secuencia temporal coincida con los datos in situ, recuperando aquellas en path: 10 y row: 62. Para su selección se observará que las imágenes cuenten con una cobertura de nubes menor al 60%, tomando en cuenta principalmente que la ciudad se encuentre despejada.

Las fotografías aéreas se obtendrán a partir de un dron el cual sobrevolará el área de estudio generando la información necesaria con ayuda de cámaras RBG e infrarrojas que permitan captar información del espectro electromagnético. Además se adaptarán sensores de contaminantes atmosféricos disponibles que capten información y pueda ser contrastada con lo generado a partir de algoritmos y datos in situ. 

Selección de algoritmos y generación de ecuaciones:Se procederá a realizar una revisión sistemática de literatura respecto a los algoritmos de obtención de concentraciones de gases contaminantes, seleccionando aquellos que tomen en cuenta variables atmosféricas influyentes para la ciudad de Cuenca. A partir de los algoritmos determinados se procederá a realizar relaciones estadísticas que permitan obtener ecuaciones para la determinación de estos contaminantes de manera general en la zona de estudio. Para la validación de las mismas se procederá a demostrar estadísticamente la relación de los valores in situ con aquellos obtenidos a partir de sensores remotos.

Relación con efectos en vegetación urbana:A través de la colección de muestras de especies vegetales en la zona urbana se determinarán los efectos de la contaminación atmosférica a través de los resultados generados de la estimación de contaminantes con sensores remotos. Para esto se analizarán contenidos de metales pesados en las muestras vegetales y se realizarán correlaciones según su zona de colección.

Resultados Esperados:

  • Determinar los algoritmos para cada uno de los gases propuestos.
  • Encontrar las ecuaciones y composición de bandas para la obtención de la concentración de los diferentes gases atmosféricos propuestos.
  • Demostrar estadísticamente, que las concentraciones determinadas a través de sensores remotos son similares a las tomadas in situ con estaciones fijas.
  • Conocer como la presencia de estos gases afecta a la vegetación urbana realizando análisis de metales pesados en muestras colectadas.
  • Mostrar el comportamiento de los gases y la vegetación con mapas temáticos con los resultados obtenidos.

Referencias:

Martin, R. V. (2008). Satellite remote sensing of surface air quality. Atmospheric Environment, 42(34), 7823–7843. http://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.07.018 Meena, G. S., Londhe, A. L., Bhosale, C. S., & Jadhav, D. B. (2009). Remote sensing “ ground-based automatic UV / visible spectrometer ” for the study of atmospheric trace gases. International Journal of Remote Sensing, 30(21), 5633–5653. http://doi.org/10.1080/01431160802698901.

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