Predicción espacio-temporal y análisis de tendencias del PM10 y PM2.5 en zonas de nuevas edificaciones en bogotá en el periodo de 2012-2021
Cargando...
Archivos
Fecha
Autores
Director
Enlace al recurso
DOI
gruplac
Descripción Dominio:
Título de la revista
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Universidad Santo Tomás
Compartir
Documentos PDF
Descripción
Este estudio tuvo como objetivo estimar los niveles de concentración de material particulado, PM10 y PM2.5, en las zonas de nuevas edi caciones en la ciudad de Bogotá y analizar su tendencia espacio-temporal durante el periodo 2012-2021. La expansión de las edi caciones en la ciudad responde al crecimiento poblacional y al aumento en la demanda de vivienda en diversas localidades. Para el desarrollo del estudio se realizó el procesamiento, integración y depuración de los datos utilizando el software R versión 4.5.1 (2025-06-13), empleando los paquetes "spacetime" y "gstat" para la construcción del semivariograma, la estimación de la covarianza espacio-temporal, el ajuste de modelos teóricos de variograma y la interpolación espacio-temporal mediante kriging. Previo a este proceso, fue necesario aplicar imputación de datos faltantes mediante el filtro de Kalman utilizando el paquete "imputeTS", considerando únicamente las estaciones con un mínimo del 70% de disponibilidad de datos para PM10 y PM2.5; aquellas que no cumplían este criterio fueron excluidas del análisis. Posteriormente, se construyó el semivariograma espacio-temporal empírico y se predijeron las concentraciones de PM10 y PM2.5 en ubicaciones y tiempos no observados asociados a las nuevas edificaciones, mediante el método de kriging con predictor lineal insesgado (BLUP). Este procedimiento permitió estimar la concentración promedio del material particulado en todo el dominio espacio-temporal de interés, proporcionando una caracterización detallada del comportamiento de estos contaminantes en áreas urbanas en expansión. Además, con el fín de evaluar los cambios a largo plazo en las concentraciones estimadas, se aplicó la prueba no paramétrica de Mann-Kendall con el paquete "trend" del software R, a las series de tiempo interpoladas en 101 puntos asociados con nuevas edificaciones. Los resultados mostraron tendencias significativamente decrecientes para PM10 y PM2.5 durante el periodo 2012-2022. En conjunto, la metodología aplicada demuestra que la modelación geoestadística espacio-temporal es una herramienta robusta para estimar concentraciones de contaminantes atmosféricos en áreas sin monitoreo directo y para identificar tendencias relevantes en el contexto de la planificación urbano-ambiental.
Abstract
This study aimed to estimate the concentrations of particulate matter PM10 and PM2.5 in areas with new building developments in Bogotá and to analyze their spatio-temporal trends during the period 2012-2021. The expansion of residential construction in the city responds to population growth and increasing housing demand across several localities. Data processing, integration, and cleaning were carried out using R software (version 4.5.1, 2025-06-13). The "spacetime" and "gstat" packages were employed to construct the empirical spatio-temporal variogram, estimate the spatio-temporal covariance structure, fi t valid theoretical variogram models, and perform spatio-temporal interpolation through kriging. Prior to these procedures, missing data were imputed using the Kalman filter through the "imputeTS" package, considering only monitoring stations with at least 70% data availability for PM10 and PM2.5; stations not meeting this criterion were excluded from the analysis. Subsequently, the spatio-temporal variogram was constructed, and concentrations of PM10 and PM2.5 were predicted at unobserved locations and times associated with new building sites, using the ordinary kriging method with a Best Linear Unbiased Predictor (BLUP). This approach enabled the estimation of the average particulate matter concentration across the full spatio-temporal domain of interest, providing a detailed characterization of pollutant levels in urban areas undergoing development. To evaluate long-term tendencies in the estimated concentrations, a Mann-Kendall (package "trend") non-parametric trend analysis was applied to the interpolated time series for PM 10 and PM 2.5 at 101 locations associated with new developments. The results revealed signi cant decreasing trends for both pollutants during 2012-2022. Overall, the methodological framework demonstrates that spatio-temporal geostatistical modeling is a robust approach for estimating air pollutant concentrations in areas lacking direct monitoring, and for identifying long-term trends relevant to urban environmental planning.
Idioma
spa
Palabras clave
Citación
Jaimes-Cuberos, E. y Pineda Rios, W. (2025). Predicción espacio-temporal y análisis de tendencias del PM10 y PM2.5 en zonas de nuevas edificaciones en bogotá en el periodo de 2012-2021. [Trabajo de Maestría, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional
Colecciones
Licencia Creative Commons
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 2.5 Colombia