Convierte el Inventario Nacional de Emisiones (INE) 2016 de contaminantes criterio a una estructura y formato adecuados para modelización de calidad del aire con WRF-Chem y CHIMERE.
- Descripción general
- Requisitos
- Instalación
- Áreas de modelación soportadas
- Estructura del repositorio
- Archivos de entrada
- Proceso de conversión
- Ejecución
- Archivos de salida
- Mecanismos químicos soportados
- Soporte para CHIMERE
- Soporte para CAMS (emisiones globales)
- Documentación técnica
- Licencia
emis_2016 procesa el inventario de emisiones del año base 2016 a nivel municipal (resolución espacial de municipio y escala anual) y lo distribuye en una malla regular para su uso en modelos de calidad del aire como WRF-Chem y CHIMERE.
El sistema realiza las siguientes transformaciones:
- Distribución espacial — reparte las emisiones municipales en las celdas de la malla usando surrogados de uso de suelo, vialidades y población.
- Distribución temporal — desagrega las emisiones anuales a resolución horaria usando perfiles temporales por categoría SCC.
- Especiación química de VOC — proyecta los compuestos orgánicos volátiles totales a las especies del mecanismo químico seleccionado.
- Especiación de PM2.5 — distribuye las partículas finas en sus fracciones componentes (OC, EC, sulfato, nitrato, otras).
- Generación NetCDF — empaqueta todo en archivos NetCDF compatibles con WRF-Chem (
wrfchemi_*) o CHIMERE (AEMISSIONS.*).
El flujo completo se ilustra en la siguiente figura:
Figura 1. Esquema general del proceso de conversión de emisiones para modelización de calidad del aire.
| Componente | Descripción |
|---|---|
| Compilador Fortran | gfortran ≥ 6 o Intel ifort ≥ 17 |
| NetCDF-Fortran | Biblioteca NetCDF con soporte Fortran (versión 4+) |
| Autotools | autoconf, automake para configuración del proyecto |
| Bash | Shell para los scripts de ejecución (emis_2016.sh, functions.sh) |
# 1. Clonar el repositorio
git clone https://github.com/JoseAgustin/emis_2016.git
cd emis_2016
# 2. Configurar el entorno de compilación
./configure
# 3. Compilar los ejecutables Fortran
make
# 4. Instalar (opcional, copia los ejecutables al PREFIX)
make installNota: Si se necesita ajustar rutas de bibliotecas NetCDF, editar
configure.aco pasarFCFLAGSyLDFLAGSa./configure.
Alternativamente se puede usar el script auxiliar:
./compila.shEl sistema soporta las siguientes áreas preconfiguradas con sus mallas espaciales:
Área (dominio) |
Resolución | Descripción |
|---|---|---|
mexico9 |
9 km | República Mexicana completa |
mexico |
3 km | República Mexicana completa |
jalisco |
3 km | Estado de Jalisco |
guadalajara |
1 km | Zona Metropolitana de Guadalajara |
monterrey3 |
3 km | ZM de Monterrey y Saltillo |
monterrey |
1 km | Zona Metropolitana de Monterrey |
ecaim3 |
3 km | Región CAMe (Centro de México) |
ecaim |
1 km | Región CAMe (Centro de México) |
centro |
3 km | México Central |
bajio3 |
3 km | Estado de Guanajuato |
bajio |
1 km | Estado de Guanajuato |
queretaro |
3 km | Estado de Querétaro |
cdjuarez |
1 km | Ciudad Juárez, Chihuahua |
tijuana |
1 km | ZM de Tijuana, Baja California |
mexicali |
1 km | Mexicali, Baja California |
colima |
1 km | Estado de Colima |
emis_2016/
├── 01_datos/ # Datos de entrada por área y perfiles
│ ├── <area>/ # Surrogados espaciales para cada área
│ │ ├── chem/ # Perfiles de especiación y factores de escala
│ │ ├── emis/ # Emisiones a nivel municipal (área, móvil, puntual)
│ │ └── time/ # Perfiles de distribución temporal
├── Sources/ # Código fuente Fortran 90
├── 12_cmaq/ # Mecanismo CBM-V para CMAQ
├── escenario/ # Configuraciones de escenario
├── util/ # Utilidades auxiliares
├── assets/images/ # Figuras para la documentación
├── doc/html/ # Documentación generada por Doxygen
├── emis_2016.sh # Script principal de ejecución
├── emis_2019.sh # Script de ejecución para año base 2019
├── functions.sh # Funciones auxiliares de shell
├── compila.sh # Script de compilación
├── configure.ac # Configuración de Autoconf
├── Makefile.am # Configuración de Automake
└── Doxyfile_diete # Configuración de Doxygen para documentación API
Cada subdirectorio de área contiene los archivos de surrogados espaciales para distribuir las emisiones municipales en la malla. Cada archivo de surrogado tiene las siguientes columnas:
| Columna | Descripción |
|---|---|
GRIDCODE |
Identificador de la celda dentro del dominio |
CVENTMUN |
Clave del municipio (2 dígitos estado + 3 dígitos municipio) |
Fa |
Fracción del área del municipio representada en la celda |
Los archivos de surrogados disponibles son:
| Archivo | Categoría |
|---|---|
agricola.csv |
Fracción de área agrícola |
bosque.csv |
Fracción de vegetación no agrícola 1 |
CARRETERAS.csv |
Fracción de superficie de carreteras federales |
VIALIDADES.csv |
Fracción de superficie de vialidades urbanas |
gri_pav.csv |
Fracción de vialidades pavimentadas |
gri_ter.csv |
Fracción de vialidades de terracería |
gri_pob.csv |
Fracción de población urbana, rural y total |
localiza.csv |
Coordenadas (lon, lat, UTM) y población por celda |
aeropuerto.csv |
Celdas que abarcan aeropuertos |
centrales.csv |
Celdas de centrales camioneras |
ffc.csv |
Superficie de estaciones y patios de ferrocarril |
puertos.csv |
Superficie de puertos marítimos |
La fracción en cada celda es relativa al municipio en que se encuentra. Por ejemplo, si una celda tiene 100 m² de área agrícola y el municipio total tiene 1,000 m², la fracción es 0.1.
Contiene todo el código fuente Fortran 90. Los programas se organizan por categoría de emisión:
| Archivo | Descripción |
|---|---|
master_mod.F90 |
Módulo principal: parámetros globales, tipos de datos compartidos |
agg_mod.F90 |
Módulo para especiación de gases |
e_pm25_mod.F90 |
Módulo para especiación de PM2.5 |
| Programa | Ejecutable | Descripción |
|---|---|---|
area_espacial.F90 |
ASpatial.exe |
Distribución espacial de emisiones de área |
atemporal.F90 |
Atemporal.exe |
Distribución temporal de emisiones de área |
agg_a.F90 |
spa.exe |
Especiación de VOC para fuentes de área |
pm25_speci_a.F90 |
spm25a.exe |
Especiación de PM2.5 para fuentes de área |
| Programa | Ejecutable | Descripción |
|---|---|---|
agrega.F90 |
— | Agrega archivos de distribución de vialidades |
suma_carretera.F90 |
— | Suma fracciones de carreteras |
suma_vialidades.F90 |
— | Suma fracciones de vialidades |
movil_spatial.F90 |
MSpatial.exe |
Distribución espacial de emisiones móviles |
movil_temp.F90 |
Mtemporal.exe |
Distribución temporal de emisiones móviles |
agg_m.F90 |
spm.exe |
Especiación de VOC para fuentes móviles |
pm25_speci_m.F90 |
spm25m.exe |
Especiación de PM2.5 para fuentes móviles |
| Programa | Ejecutable | Descripción |
|---|---|---|
t_puntal.F90 |
Ptemporal.exe |
Distribución temporal de emisiones puntuales |
agg_p.F90 |
spp.exe |
Especiación de VOC para fuentes fijas |
pm25_speci_p.F90 |
spm25p.exe |
Especiación de PM2.5 para fuentes fijas |
| Programa | Ejecutable | Descripción |
|---|---|---|
g_emis2.F90 |
emiss.exe |
Genera el archivo NetCDF final compatible con WRF-Chem / CHIMERE |
Contiene archivos de configuración del mecanismo químico CB-V (Carbon Bond V) para uso con el modelo CMAQ (Community Multiscale Air Quality). Permite generar salidas en el formato requerido por CMAQ además de WRF-Chem.
Ver sección Directorio 01_datos.
| Archivo | Contenido |
|---|---|
anio2016.csv |
Fecha y tipo de día (lun–dom) para cada día de 2016 |
temporal_01.txt |
Código SCC con perfiles anual, semanal y horario asociados |
temporal_mon.txt |
Perfil anual: proporciones de emisión mensual (13 columnas: 12 meses + suma) |
temporal_week.txt |
Perfil semanal: proporciones por día (8 columnas: 7 días + suma) |
temporal_wkday.txt |
Perfil diario (L–V): proporciones horarias (25 columnas: 24 horas + suma) |
temporal_wkend.txt |
Perfil diario (Sáb–Dom): proporciones horarias (25 columnas: 24 horas + suma) |
Cálculo de fracción temporal: la fracción de cada periodo se obtiene dividiendo el valor del período entre la suma total (última columna). Por ejemplo, la fracción de enero = columna 2 / columna 13 en
temporal_mon.txt.
Cada archivo contiene una fila por municipio (2,459 municipios) y una columna por código SCC.
| Archivo | Contaminante |
|---|---|
IBC__2016.csv |
Carbono negro (BC) |
ICO__2016.csv |
Monóxido de carbono (CO) |
ICO2_2016.csv |
Dióxido de carbono (CO2) |
imet_2016.csv |
Metano (CH4) |
INH3_2016.csv |
Amoníaco (NH3) |
INOx_2016.csv |
Óxidos de nitrógeno (NOx) |
IPM10_2016.csv |
Partículas PM10 |
IPM25_2016.csv |
Partículas PM2.5 |
ISO2_2016.csv |
Dióxido de azufre (SO2) |
IVOC_2016.csv |
Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC) |
Contiene salida3.csv, que combina fracciones de carreteras y vialidades urbanas para distribuir las emisiones vehiculares.
Contiene Puntual2016.csv con las emisiones de fuentes fijas. Para PM2.5 y VOC incluye una columna adicional con el código SCC para la especiación química.
El programa ASpatial.exe distribuye las emisiones anuales municipales a las celdas de la malla usando los surrogados del directorio de área. Los archivos intermedios se guardan en tmp[area]/:
ACH4_2016.csv ACN__2016.csv ACO__2016.csv ACO2_2016.csv
ANH3_2016.csv ANOx_2016.csv APM10_2016.csv APM25_2016.csv
ASO2_2016.csv AVOC_2016.csv
El programa MSpatial.exe utiliza salida3.csv y el archivo emiss_2016.csv (columnas: CVENMUN, SCC, VOC, CO, NO, NO2, NH3, PM10, PM2.5, CN, CO2, SO2, CH4). Los archivos de salida en tmp[area]/ son:
M_CH4.csv M_CN.csv M_CO.csv M_CO2.csv M_NH3.csv
M_NO.csv M_NO2.csv M_PM10.csv M_PM25.csv M_SO2.csv M_VOC.csv
El programa Atemporal.exe (área) y Mtemporal.exe (móvil) desagregan las emisiones al día y hora especificados. Los archivos se guardan en tmp[area]/dia[dia]/.
Fuentes de área:
TACH4_2016.csv TACN__2016.csv TACO__2016.csv TACO2_2016.csv
TANH3_2016.csv TANOx_2016.csv TAPM102016.csv TAPM2_2016.csv
TASO2_2016.csv TAVOC_2016.csv
Fuentes móviles:
TMCH4_2016.csv TMCN__2016.csv TMCO__2016.csv TMCO2_2016.csv
TMCOV_2016.csv TMNH3_2016.csv TMNO__2016.csv TMNO2_2016.csv
TMPM102016.csv TMPM2_2016.csv TMSO2_2016.csv
Los programas spa.exe (área), spm.exe (móvil) y spp.exe (puntual) proyectan los VOC totales a las especies del mecanismo químico seleccionado, usando el archivo de perfiles scc-profiles.txt y el archivo de mecanismo correspondiente.
Los archivos de salida tienen el formato: <MECANISMO>-<ESPECIE>_<TIPO>.txt
donde <TIPO> es A (área), M (móvil) o P (puntual).
Ejemplo para el mecanismo RADM2, fuentes de área:
RADM-2_ALD_A.txt RADM-2_CH4_A.txt RADM-2_CSL_A.txt RADM-2_ETH_A.txt
RADM-2_GLY_A.txt RADM-2_HC3_A.txt RADM-2_HC5_A.txt RADM-2_HC8_A.txt
RADM-2_HCHO_A.txt RADM-2_ISO_A.txt RADM-2_KET_A.txt RADM-2_MACR_A.txt
RADM-2_MGLY_A.txt RADM-2_MVK_A.txt RADM-2_OL2_A.txt RADM-2_OLI_A.txt
RADM-2_OLT_A.txt RADM-2_ORA1_A.txt RADM-2_ORA2_A.txt RADM-2_TOL_A.txt
RADM-2_XYL_A.txt
Los programas spm25a.exe, spm25m.exe y spm25p.exe distribuyen las PM2.5 en sus fracciones usando scc-profile_pm25.csv y pm25_profiles.csv. Las fracciones generadas son:
| Abreviatura | Componente |
|---|---|
POA |
Aerosoles orgánicos primarios |
PEC |
Carbono elemental |
GSO4 |
Partículas de sulfato |
PNO3 |
Partículas de nitrato |
OTHE |
Otras partículas |
Archivos de salida para fuentes de área: GSO4_A.txt, OTHE_A.txt, PEC_A.txt, PNO3_A.txt, POA_A.txt
Fuentes móviles: GSO4_M.txt, OTHE_M.txt, PEC_M.txt, PNO3_M.txt, POA_M.txt
Fuentes fijas: GSO4_P.txt, OTHE_P.txt, PEC_P.txt, PNO3_P.txt, POA_P.txt
El programa emiss.exe integra todos los archivos anteriores y genera el archivo NetCDF final en inventario/[area]/. El nombre sigue el patrón:
wrfchemi_d01_<mecanismo>_<area>_<YYYY-MM-DD>_<HH>:00:00
Ejemplos:
wrfchemi_d01_radm2_cdjuarez_2016-04-30_00:00:00
wrfchemi_d01_radm2_mexicali_2016-04-30_00:00:00
El flujo completo se controla editando emis_2016.sh en el directorio raíz del proyecto:
# 1. Seleccionar el área de modelación
dominio='tijuana'
# 2. Calcular distribución espacial (1 = sí, recomendado la primera vez;
# 0 = no, si ya se corrió con la misma área)
HacerArea=1
# 3. Seleccionar el mecanismo químico
# Opciones: cbm04 cbm05 mozart racm2 radm2 saprc99 saprc07 ghg
MECHA=radm2
model=0 # 0 = WRF-Chem, 1 = CHIMERE (solo para saprc07)
# 4. Seleccionar el período temporal
mes=5
dia=9 # Día inicial
dia2=9 # Día final
# 5. Seleccionar el año base
nyear=2016
# 6. Número de archivos de salida por día
# 1 = un archivo de 24 h; 2 = dos archivos de 12 h
nfile=2Ejecutar:
bash emis_2016.shLos resultados se encuentran en inventario/[area]/.
| Variable | Opciones | Descripción |
|---|---|---|
dominio |
ver tabla de áreas | Área de modelación |
HacerArea |
0 / 1 |
1 = calcular distribución espacial |
MECHA |
cbm04, cbm05, mozart, racm2, radm2, saprc99, saprc07, ghg |
Mecanismo químico |
model |
0 / 1 |
0 = WRF-Chem, 1 = CHIMERE |
mes |
1–12 | Mes a procesar |
dia / dia2 |
1–31 | Día inicial y final |
nyear |
2016, 2019 |
Año base del inventario |
nfile |
1 / 2 |
Archivos de salida por día |
lsummer |
.true. / .false. |
Ajuste de horario de verano (en functions.sh, línea 53) |
| Área | Tamaño aproximado |
|---|---|
| Tijuana | 42 MB |
| Ciudad Juárez | 51 MB |
| Guadalajara | 59 MB |
| Mexicali | 141 MB |
| Monterrey | 176 MB |
| Colima | 333 MB |
| Bajío (1 km) | 1.6 GB |
| CAMe / Ecaim (1 km) | 2.4 GB |
| Centro de México (3 km) | 6.8 GB |
| México completo (3 km) | 22 GB |
| Clave | Mecanismo | Referencia |
|---|---|---|
cbm04 |
Carbon Bond IV | Gery et al. (1989) |
cbm05 |
Carbon Bond V | Yarwood et al. (2005) |
mozart |
MOZART | Emmons et al. (2010) |
racm2 |
RACM2 | Goliff et al. (2013) |
radm2 |
RADM2 | Stockwell et al. (1990) |
saprc99 |
SAPRC-99 | Carter (2000) |
saprc07 |
SAPRC-07 | Carter (2010) |
ghg |
Solo GEI | Solo CO2 |
Los archivos de perfil por mecanismo se encuentran en 01_datos/<area>/chem/:
profile_cbm05.csv profile_mozart.csv profile_racm2.csv
profile_radm2.csv profile_saprc99.csv profile_saprc07.csv
profile_ghg.csv
El sistema puede generar salidas en el formato requerido por el modelo CHIMERE. Las diferencias respecto a WRF-Chem son:
- Los nombres de las variables siguen la nomenclatura de CHIMERE.
- Las unidades se expresan en molecules s⁻¹ cm⁻².
- El archivo de salida comienza con el prefijo
AEMISSIONS.saprc...
Para activar el modo CHIMERE, establecer model=1 en el script de ejecución (solo disponible con el mecanismo saprc07).
El sistema puede procesar emisiones del inventario global CAMS (Copernicus Atmosphere Monitoring Service). La tabla de correspondencia entre sectores CAMS y códigos IPCC es:
| Código CAMS | Descripción | Código IPCC (2019 GL, Vol. 1, Cap. 4) |
|---|---|---|
ENE |
Generación de energía eléctrica | 1A1 |
RES |
Combustión residencial, comercial y otras | 1A4 |
TRO |
Transporte carretero | 1A3b |
TNR |
Transporte no carretero | 1A3 |
FEF |
Emisiones fugitivas de combustibles sólidos | 1B |
IND |
Industria (combustión + procesos) | 1A2 y 2 |
AGS |
Suelos agrícolas (sin quemas) | 3C |
AGL |
Ganado agrícola | 3A |
SHP |
Navegación marítima | 1A3d |
SWD |
Residuos sólidos y aguas residuales | 4 |
La documentación de la API del código Fortran se genera con Doxygen usando el archivo de configuración Doxyfile_diete. La documentación generada se encuentra en doc/html/.
Para regenerar la documentación:
doxygen Doxyfile_dieteEste proyecto se distribuye bajo la Licencia Pública General GNU versión 3 (GPL-3.0). Consulta el archivo LICENSE para los términos completos.
Última actualización del README: marzo 2026
Footnotes
-
La superficie de bosque representa todo tipo de vegetación en la celda que no es agrícola. ↩