Modelación de episodios críticos de contaminación por material particulado (PM10) en Santiago de Chile. Comparación de la eficiencia predictiva de los modelos paramétricos y no paramétricos / Modeling critical episodes of air pollution by PM10 in Santiago, Chile. Comparison of the predictive efficiency of parametric and non-parametric statistical models

RESUMEN

Objetivo Evaluar la eficiencia predictiva de modelos estadísticos paramétricos y no paramétricos para predecir episodios críticos de contaminación por material particulado PM10 del día siguiente, que superen en Santiago de Chile la norma de calidad diaria. Una predicción adecuada de tales episodios permite a la autoridad decretar medidas restrictivas que aminoren la gravedad del episodio, y consecuentemente proteger la salud de la comunidad. Método Se trabajó con las concentraciones de material particulado PM10 registradas en una estación asociada a la red de monitorización de la calidad del aire MACAM-2, considerando 152 observaciones diarias de 14 variables, y con información meteorológica registrada durante los años 2001 a 2004. Se ajustaron modelos estadísticos paramétricos Gamma usando el paquete estadístico STATA v11, y no paramétricos usando una demo del software estadístico MARS v 2.0 distribuida por Salford-Systems. Resultados Ambos métodos de modelación presentan una alta correlación entre los valores observados y los predichos. Los modelos Gamma presentan mejores aciertos que MARS para las concentraciones de PM10 con valores <240μg/m3 para el año 2001, y los modelos MARS presentan mejores aciertos para aquellas que exceden los 240μg/m3 de PM10 para todos los años. Conclusiones Los modelos MARS son más eficientes para predecir episodios graves de alta contaminación por PM10 y posibilitan a la autoridad sanitaria adoptar restricciones preventivas que aminoren su efecto sobre la salud de la población. Esto se explicaría porque MARS corrige las variaciones de la serie a lo largo del tiempo, ajustando mejor la curva asociada a la concentración de PM10 (AU)

ABSTRACT

Objective To evaluate the predictive efficiency of two statistical models (one parametric and the other non-parametric) to predict critical episodes of air pollution exceeding daily air quality standards in Santiago, Chile by using the next day PM10 maximum 24h value. Accurate prediction of such episodes would allow restrictive measures to be applied by health authorities to reduce their seriousness and protect the community’s health. Methods We used the PM10 concentrations registered by a station of the Air Quality Monitoring Network (152 daily observations of 14 variables) and meteorological information gathered from 2001 to 2004. To construct predictive models, we fitted a parametric Gamma model using STATA v11 software and a non-parametric MARS model by using a demo version of Salford-Systems. Results Both models showed a high correlation between observed and predicted values. However, the Gamma model predicted PM10 values below 240μg/m3 more accurately than did MARS. The latter was more efficient in predicting PM10 values above 240μg/m3 throughout the study period. Conclusion MARS models are more efficient in predicting extreme PM10 values and allow health authorities to adopt preventive methods to reduce the effects of these levels on the population’s health. The reason for this greater accuracy may be that MARS models correct variations in the series over time, thus better fitting the curve associated with PM10 concentrations (AU)