Según un reciente informe de Unicef y el Heath Effects Institute (HEI) de Estados Unidos, la contaminación del aire causó más de 8.1 millones de muertes en 2021 a nivel mundial, convirtiéndose en la segunda causa de decesos, incluso entre niños menores de cinco años. Este alarmante dato subraya la urgencia de iniciativas como la que está llevando a cabo la UTEM.

El proyecto financiado por el Fondecyt Regular 2024 se titula “CK Ratio of Entropies of Urban Meteorology and Air Pollutants: Indicator of Resilience and Sustainability of the Boundary Layer” y tiene como investigador responsable a Patricio Pacheco Hernández, junto a Eduardo Mera Garrido y Gustavo Navarro Ahumada, ambos como co-investigadores, quienes además pertenecen como académicos al Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Naturales, Matemática y del Medio Ambiente (FCNMMA) UTEM.

“Nuestro objetivo es, con más de 3 millones de datos, estudiar la capa límite atmosférica, crucial para el clima y la vida en el planeta, afectada significativamente por la actividad humana y que está asociada a temas muy en boga como la resiliencia y la sustentabilidad”, explica Patricio Pacheco Hernández.

La investigación, que se extenderá hasta marzo de 2028, se centra en medir la entropía en sistemas de meteorología urbana y contaminantes, utilizando equipos de última generación como anemómetros ultrasónicos y drones, que pasarán a formar parte del Laboratorio de Medio Ambiente y Aprendizajes del departamento de Física. De esta manera los académicos pretenden analizar la interacción entre estos sistemas y su impacto en la calidad del aire.“La entropía nos permite entender el grado de desorden y las probabilidades de eventos extremos en estos sistemas”, añade Eduardo Mera Garrido.

El proyecto también busca desarrollar indicadores innovadores que superen las limitaciones de los modelos actuales, basados en regularidades históricas del clima. “Los nuevos eventos climáticos extremos, como el río atmosférico categoría 5 que ocurrió en Chile recientemente, requieren herramientas físicas y matemáticas avanzadas para su estudio que hoy no se encuentran. Con este propósito esta investigación usa la entropía, la teoría del caos, las funciones de densidad de probabilidad de cola pesada y la difusión anómala. En este sentido nuestro enfoque es pionero y ha llamado la atención no sólo en el país, sino que a nivel internacional”, comenta Pacheco Hernández.

Los hallazgos preliminares de la investigación de larga data que han realizado los académicos ya han sido publicados en revistas científicas de alto impacto. Esto ha revelado que en Santiago de Chile la entropía de los contaminantes supera la de la meteorología urbana. “Esto degrada la calidad de vida y homogeneiza el ambiente. Además, se ha observado que la densificación urbana favorece la permanencia de la contaminación, un fenómeno conocido como sub difusión anómala”, destaca el docente.

La importancia de este proyecto radica no sólo en su potencial para mejorar la calidad del aire, sino también en su capacidad para influir en políticas públicas y planificación urbana.“Nuestro estudio propone una ciudad fractal, en armonía con la meteorología y geomorfología naturales, donde la basura no existe, porque es una invención humana”, comenta el docente.

Actualmente el edificio más alto del mundo, el Burj Khalifa es casi del espesor mínimo de la capa límite, lo que genera un brutal cambio de rugosidad. Esto tiene efectos en la climatología local. Entre abril de este año se desató el caos en los Emiratos Árabes Unidos después de que el país fuera testigo de las lluvias más intensas de los últimos 75 años. “La pregunta es ¿cómo restablecer un dialogo roto entre la geomorfología y la meteorología, de histórico comportamiento fractal, debido a la más actual contaminación de la atmósfera, también fractal, y que incida en la calidad del aire y por extensión de la capa límite? Probablemente la ciudad fractal sea la respuesta como continuación auto similar de las geomorfologías, lo que conlleva un cambio absoluto a la concepción humana de las ciudades”, comenta.

El impacto esperado a largo plazo incluye la modificación de los indicadores de calidad del aire y la construcción de ciudades más resilientes y sostenibles. “Estamos trabajando para que nuestras investigaciones no sólo queden en publicaciones, sino que se traduzcan en cambios tangibles en la forma en que vivimos e interactuamos con nuestro entorno. Hoy la forma en que estamos urbanizando la región Metropolitana favorece que se concentre la contaminación y al mismo tiempo esto potencia la segregación social en algunas comunas que presentan la mayor cantidad de construcciones de altura, por ejemplo, lo que modifica la rugosidad del suelo y los flujos térmicos favoreciendo una atmosfera más caliente y agitada”, señala el investigador principal.

“Los desarrollos comprometidos involucran convenios con el SINCA (Sistema de Información Nacional de Calidad del Aire), pues los anemómetros ultrasónicos deberán ocupar un espacio físico en al menos 8 localidades de la Región Metropolitana para medir la componente vertical de la velocidad del viento. Además, todo esto requerirá trabajo remunerado de tesistas”, agrega Pacheco Hernández.

El proyecto provee fondos que aportan al pago de publicaciones y además traer a dos invitados internacionales. “Asimismo, nos gustaría organizar seminarios a futuro sobre esta temática tan relevante hoy en día y desarrollar un mapa nacional geomorfológico que permita redefinir las zonas de riesgo según el indicador CK”, enfatiza Mera Garrido.

“Este indicador se relaciona naturalmente con la entropía de la meteorología urbana y de los contaminantes atmosféricos; con las dinámicas entrópicas; con las capas entrópicas variables en el tiempo, de meteorología urbana y de contaminantes atmosféricos; flujos térmicos; procesos de difusión anómala, sub difusión, súper difusión; mediciones de meteorología urbana y contaminantes atmosféricos según geomorfologías; resiliencia; sustentabilidad, etc. lo que involucraría modificar la concepción de asentamientos humanos y de su principal producto, la basura”, señala Pacheco Hernández.