Viabilidad e implicaciones de la Inteligencia Artificial para la estimación de la calidad del aire en España

Autores/as

  • Carlos Morillasa Departmento de Ingeniería y Morofología del Terreno, Universidad Politécnica de Madrid
  • Rocco Rocco Giosa Dipartimento di Ingegneria, Università degli Studi della Basilicata
  • Sergio Álvarez Departmento de Ingeniería y Morofología del Terreno, Universidad Politécnica de Madrid
  • Sara Martínez Departmento de Ingeniería y Morofología del Terreno, Universidad Politécnica de Madrid

DOI:

https://doi.org/10.59192/mapping.492

Palabras clave:

Inteligencia artificial, NO2, TROPOMI, aprendizaje automático, calidad del aire

Resumen

Este estudio analiza el potencial de la inteligencia artificial (IA) para mejorar la estimación de la calidad del aire en España, con énfasis en el dióxido de nitrógeno (NO2), uno de los contaminantes más vinculados a la movilidad urbana y a efectos adversos sobre la salud. La investigación se centra en la Comunidad de Madrid, que dispone de la red de vigilancia más completa del país y constituye un entorno idóneo para evaluar el rendimiento de modelos basados en aprendizaje automático. Se integran observaciones del sensor TROPOMI (Sentinel-5P) con variables meteorológicas procedentes tanto de estaciones de superficie como del reanálisis ERA5-Land, empleando diferentes configuraciones espaciales y dos familias de modelos: algoritmos basados en árboles de decisión (Random Forest y XGBoost) y redes neuronales artificiales. Los mejores resultados se obtuvieron mediante redes neuronales combinadas con clústeres espaciales coherentes, alcanzando precisiones superiores a estudios previos y demostrando la capacidad de la IA para reproducir la variabilidad espacio-temporal del NO2 incluso en entornos heterogéneos. El trabajo evidencia que, bajo un diseño metodológico adecuado, la IA puede complementar las redes de vigilancia tradicionales, ofrecer estimaciones fiables en áreas con escasa infraestructura y constituir una herramienta estratégica para afrontar las nuevas exigencias normativas y la transición hacia sistemas de monitorización más flexibles y escalables.

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Biografía del autor/a

Carlos Morillasa, Departmento de Ingeniería y Morofología del Terreno, Universidad Politécnica de Madrid

Profesor Ayudante Doctor en la Universidad Politécnica de Madrid (ETSI de Caminos, Canales y Puertos) y doctor en Ingeniería Geomática. Su investigación se centra en el análisis geoespacial aplicado a la calidad del aire, inventarios de gases de efecto invernadero y resiliencia climática, integrando teledetección satelital, datos in situ e inteligencia artificial. Ha participado en proyectos de investigación nacionales y europeos y es autor de diversas publicaciones en revistas indexadas en los ámbitos de teledetección, cambio climático y evaluación ambiental. Es coordinador del área de empresas del Observatorio de Acción Climática.

Rocco Rocco Giosa, Dipartimento di Ingegneria, Università degli Studi della Basilicata

Doctorando del programa Engineering for Innovation and Sustainable Development en la Universidad de Basilicata, donde también obtuvo el Máster en Ingeniería Informática y Ciencia de la Información. Forma parte del grupo de investigación AS ART, centrando su trabajo en monitorización ambiental y observación de la Tierra mediante técnicas avanzadas de inteligencia artificial. Está especializado en el procesamiento de datos satelitales y en el desarrollo de modelos de IA para la estimación de variables atmosféricas, utilizando herramientas como Python y MATLAB. Durante una estancia en la Universidad Politécnica de Madrid, investigó la contaminación por NO₂ en la Comunidad de Madrid, analizando la relación entre datos satelitales (TROPOMI – Sentinel-5P) y mediciones en superficie, y desarrollando modelos de aprendizaje automático (Random Forest y redes neuronales) para la estimación de concentraciones a nivel del suelo. Actualmente trabaja en el desarrollo de una Physics-Informed Neural Network (PINN) para identificar fuentes de emisión de metano y reconstruir perfiles verticales de concentración a partir de datos IASI simulados. Entre sus próximos objetivos se encuentra el diseño de una metodología de inversión multigás para estimar simultáneamente perfiles verticales de los principales gases de efecto invernadero.

Sergio Álvarez, Departmento de Ingeniería y Morofología del Terreno, Universidad Politécnica de Madrid

Profesor Contratado Doctor en el Departamento de Ingeniería y Morfología del Terreno de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Madrid. Es doctor Ingeniero de Montes. Su investigación se centra en la evaluación de la sostenibilidad mediante Análisis de Ciclo de Vida, huella de carbono y modelos input-output multirregionales aplicados a organizaciones, productos y sistemas territoriales. Es autor de numerosas publicaciones en revistas internacionales de alto impacto y de varios libros especializados sobre huella de carbono y análisis ambiental. Ha participado en proyectos competitivos nacionales e internacionales y ha dirigido tesis y trabajos de investigación en elámbito de la sostenibilidad y la evaluación ambiental. Es socio fundador y presidente del Observatorio de Acción Climática.

Sara Martínez, Departmento de Ingeniería y Morofología del Terreno, Universidad Politécnica de Madrid

Profesora Permanente Laboral en la Universidad Politécnica de Madrid (E.T.S.I. de Caminos, Canales y Puertos) y doctora en Ingeniería de Montes por la UPM. Desarrolla su actividad docente e investigadora en el ámbito de la ingeniería ambiental, con especialización en huella de carbono, huella ambiental y huella de nitrógeno, así como en el uso de datos satelitales (Sentinel-5P) para el estudio de la calidad del aire. Su investigación abarca desde la evaluación ambiental de sistemas agroalimentarios y proyectos de construcción hasta el análisis de emisiones atmosféricas y la integración de observaciones satelitales y datos in situ. Ha participado en proyectos competitivos de investigación y en contratos de I+D con entidades públicas y privadas, y es coautora de dos patentes en el ámbito de la innovación tecnológica aplicada al sector ambiental y agrícola. Complementa su actividad académica con más de ocho años de experiencia profesional en la empresa Técnicas Reunidas S.A., en el área de procesos de agua y tratamiento de aguas residuales. Es además tesorera y socia fundadora del Observatorio de Acción Climática, impulsando iniciativas orientadas a la sostenibilidad ambiental.

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Publicado

2026-03-17

Cómo citar

Morillasa, C., Rocco Giosa, R., Álvarez, S., & Martínez, S. (2026). Viabilidad e implicaciones de la Inteligencia Artificial para la estimación de la calidad del aire en España. REVISTA INTERNACIONAL MAPPING, 35(221), 86–92. https://doi.org/10.59192/mapping.492

Número

Sección

Artículos Científicos