Los altos niveles de contaminantes atmosféricos en el nordeste de la Península Ibérica tienen un fuerte impacto tanto en los ecosistemas como en la salud humana. Esta región es particularmente sensible a la contaminación por ozono (O3), debido a su compleja topografía, que induce una estructura del flujo que tiene importantes efectos en el transporte y la transformación de contaminantes fotoquímicos. A pesar de esta complejidad, la utilización de modelos de calidad del aire multiescala y anidados se ha revelado como una herramienta útil a la hora de evaluar fenómenos relacionados con la calidad del aire en terrenos muy complejos.El modelo de calidad de aire de tercera generación empleado para simular la problemática de contaminación atmosférica en el nordeste de la Península Ibérica es MM5-EMICAT2000-CMAQ, configurado con alta resolución espacial (1-2km) y temporal (1h). El modelo meteorológico de mesoescala MM5 fue aplicado para simular las circulaciones atmosféricas en una escala regional. EMICAT2000 fue desarrollado por el Dr. Parra dentro del Laboratorio de Modelización Ambiental, bajo la dirección del Dr. Baldasano, con el fin de estimar las emisiones de contaminantes primarios; y para proporcionar la información requerida por el modelo de transporte químico CMAQ. Este modelo ha sido configurado con diferentes parametrizaciones para analizar su influencia en los resultados de O3 troposférico. Tras desarrollar una metodología de comparación y selección de mecanismos fotoquímicos, el mecanismo CBM-IV fue implementado en CMAQ para representar la química en fase gas y heterogénea, puesto que este mecanismo presentó un comportamiento medio y representativo del actual estado de los conocimientos en este campo.El episodio de contaminación fotoquímica seleccionado tuvo lugar entre el 13 y el 16 de agosto del año 2000. Este episodio corresponde a una situación típica de verano de bajo gradiente bárico con altos niveles de O3 en toda la cuenca Mediterránea que sobrepasan el umbral de 180 g m-3 establecido en la Directiva 2002/3/CE. El dominio de estudio cubre un área de 272x272 km2 centrado en el nordeste de la Península Ibérica. Los problemas derivados de la inicialización del modelo y de la generación de condiciones de contorno para el dominio se solucionaron empleando una aproximación multiescala, realizando simulaciones para toda la Península Ibérica y suministrando la información al dominio del noreste peninsular a través de procedimientos de anidamiento unidireccionales. La influencia de las condiciones iniciales fue minimizada mediante un spin-up de 48 horas previo a las simulaciones reales, que reduce el impacto de las condiciones iniciales a un factor por debajo del 10% en el caso del O3.La aplicación de una alta resolución resulta esencial a la hora de describir los fenómenos mesoescalares en terrenos muy complejos. Ciertas particularidades de pequeña escala aparecen cuando se usa una resolución horizontal de 2km y 16 capas verticales. Con la resolución propuesta, el modelo MM5-EMICAT2000-CMAQ puede ser aplicado para usos regulatorios, ya que alcanza los criterios de exactitud establecidos tanto por la USEPA como por la Directiva 2002/3/CE.El origen de los altos niveles de contaminación atmosférica en el área de estudio está condicionado por la superposición de circulaciones de diferente escala que pueden ser descritos por la combinación de modelos globales y regionales, como ECHAM5/MESSy y MM5-EMICAT2000-CMAQ, respectivamente. La presencia de niveles altos de O3 es el resultado de las interacciones de diferentes procesos en los que domina la fotoquímica local y la deposición seca, fundamentalmente.El método de los indicadores fotoquímicos presentado proporciona un test para la evaluación de la sensibilidad del sistema O3-NOx-COVs, mostrando la correlación entre indicadores fotoquímicos y la química de NOx y COVs en terrenos muy complejos. Adicionalmente, MM5-EMICAT2000-CMAQ es una herramienta útil a la hora de establecer políticas de control de emisión de precursores de O3 y para analizar su comportamiento en áreas industriales muy complejas como es el caso de Tarragona, donde la química de O3 está fuertemente controlada por las emisiones industriales de COVs.Con el fin de estudiar el efecto fin de semana, se acopló a MM5-CMAQ un inventario de emisiones considerando diferencias entre los distintos días de la semana. Durante los fines de semana, las emisiones de vehículos pesados experimentan una reducción substancial. El retraso de 1-2 horas en los picos de las emisiones de precursores en los fines de semana produce que se genere O3 más eficientemente que con las emisiones de NOx durante los días de semana laborables. Debido a este comportamiento, un importante incremento en los niveles de O3 es simulado y observado en las zonas costeras urbanas. La mayor reducción proporcional de NOx durante los fines de semana hace que el potencial de formación de O3 sea más activo en los fines de semana comparado con los días laborables.Por último, cabe destacar que la aplicación de MM5-EMICAT2000-CMAQ a la descripción de la problemática de calidad del aire representa un instrumento que puede contribuir a establecer políticas de gestión ambiental y legislativas dentro del marco de la actual Directiva 2002/3/CE para O3 en aire ambiente. / The high levels of air pollutants over the northeastern Iberian Peninsula in summer have a strong influence both on ecosystems and human health. The region is particularly sensitive to air pollution by ozone (O3), since its complex topography, that induces an extremely complicated structure of the flow that has important effects in the transport and transformation of pollutants. Despite of its complexity, the utilization of multiscale-nested air quality models has revealed as a useful tool to assess air quality issues in very complex terrains. The third generation air quality model MM5-EMICAT2000-CMAQ was used to simulate air quality issues in the domain of the northeastern Iberian Peninsula with high spatial (1-2km) and temporal (1h) resolution. The MM5 mesoscale meteorological model was applied to simulate regional-scale atmospheric circulations. EMICAT2000 was developed by Dr. Parra within the Environmental Modeling Laboratory headed by Dr. Baldasano, in order to estimate the emission of primary pollutants in the northeastern Iberian Peninsula; and to provide the basis for work in air quality modeling using chemical transport models. The CMAQ chemical transport model has been configured with different parameterizations in order to analyze their influence in O3 results. After developing a methodology for the comparison and selection of photochemical mechanisms, CBM-IV was implemented in CMAQ, coupling gas-phase and heterogeneous chemistry, since it reveals as the mechanism that presents a closer behavior to the average state-of-the-science.Modeling was conducted for the photochemical pollution event that took place from 13-16 August, 2000. This episode corresponds to a typical summertime low pressure gradient with high levels of O3 in the Iberian Peninsula that exceed the European threshold of 180 g m-3 established in Directive 2002/3/EC. The domain of study covers a squared area of 272x272 km2 centered the northeastern Iberian Peninsula.The problems concerning the initialization of the model and the generation of boundary conditions for the domain were solved by using a multiscale approach, performing simulations in the entire Iberian Peninsula to provide the necessary boundaries by one-way nesting procedures. The influence of initial conditions was minimized through a 48h spin-up prior to formal simulations that reduces their impact factor to lower than 10% for O3.High resolution becomes essential when describing mesoscale phenomena in very complex terrains. Some small-scale features in low-troposphere processes throughout the day appear when using a horizontal resolution of 2km and 16 vertical layers. With this resolution, the MM5-EMICAT2000-CMAQ model is suitable to be used for regulatory purposes since it meets the performance criteria established both by the USEPA and the Directive 2002/3/EC.The origin of the high levels of air pollutants in the area is conditioned by the superposition of circulations of different scale that may be described by the combination of global and regional models (ECHAM5/MESSy and MM5-EMICAT2000-CMAQ). The occurrence of high O3 levels is the result of an imbalance between high local chemical production rates and dry deposition, fundamentally. The method of photochemical indicators provides a test for sensitivity evaluation of O3-NOx-VOCs sensitivity, showing the correlation between photochemical indicators and simulated NOx-VOCs chemistry in very complex terrains. Furthermore, MM5-EMICAT2000-CMAQ provides a useful tool to set control policies for the emissions of O3 precursors and to analyze their behavior in very complex industrial areas, as the area of Tarragona, where the O3 chemistry is strongly controlled by the industrial emissions of VOCs.A day-specific hourly emissions inventory considering day-to-week variations in emissions has been coupled with MM5-CMAQ to conduct a study of the O3 weekend effect. On weekends, traffic from heavy-duty vehicles undergoes a substantial reduction. The shift of 1-2 hours in peaks of precursors emissions at weekends causes the midday emissions to produce O3 more efficiently compared with the NOx emitted on weekdays. Because of this behavior, a significant weekend increase in O3 weekend concentrations is simulated in coastal urban areas. The higher proportional reduction of NOx on weekends makes O3-forming photochemistry more active on weekends compared to weekdays.Last, it should be highlighted that the utilization of MM5-EMICAT2000-CMAQ applied to the description of air quality issues over the northeastern Iberian Peninsula represents a useful instrument that may contribute to the establishment of environmental managing policies and to regulatory purposes according to the actual Directive 2002/3/EC for O3 in ambient air.

The study of solar radiation is a key process for the exploitation of solar energy systems. In most cases, however, the availability of information is insufficient and not up-to-date. In addition, the interpolation of ground-level measurement stations data does not allow the observation of microclimatic aspects of solar radiation (Zelenka at al., 1999). Therefore, a statistical model and NOAA-AVHRR satellite images were selected for the determination of solar radiation maps for the entire Iberian Peninsula. The statistical methodology based on Diabate et al. (1989) and Flores (2002) assures the accuracy of the process and the NOAA-AVHRR images provide a fine high resolution of 1 km2, which is needed because of the complexity of the area of study. The period of study covers five years (1998-2002), which assures the study of the year-on-year variation of solar radiation. The statistical model was calibrated with data from 21 ground-level measurement stations all around the Iberian Peninsula. These data were filtered with the aim of eliminating all erroneous registers, which a crucial subject in the method. The satellite images were geometrically calibrated and corrected. Furthermore, a methodology for the detection of clouds was applied in order to obtain the surface albedo (Laine et al., 1999). The evaluation of results, with 7 independient ground-level measurement stations, leads to a MBE of −3.8% and a RMSE of 24.4% for the daily data and a MBE of −1.1% and a RMSE of 15.9% for the hourly data. Maps of hourly and daily solar radiation for the years of study and the average tendency were determined. The Iberian Peninsula receives a mínimum of 4.2 MJm−2 d−1 and a maximum of 26 MJm−2 d−1 of dailly solar radiation, whith a mean of 15.1 MJm−2 d−1. The year-to-year variability of solar radiation ranges between 14.9 MJm−2 d−1 for year 2002 to 17.3 MJm−2 d−1 for year 2000. The results clearly show the usefulness of this work when obtaining solar radiation maps with a high temporal (hourly and daily maps) and spatial resolution (1 km2). / El estudio de la radiación solar es un proceso clave para el aprovechamiento de la energía solar. En la mayoría de los casos, sin embargo, la disponibilidad de información es insuficiente y desactualizada. Adicionalmente, la interpolación de superficie obtenida a partir de estaciones de medición en superficie no permite la observación de los aspectos microclimáticos de la radiación solar (Zelenka et al., 1999). Por esto, se ha elegido un modelo estadístico e imágenes del satélite NOAA-AVHRR para la determinación de mapas de radiación solar para toda la Península Ibérica. El método estadístico basado en Diabaté et al. (1989) y Flores (2002) asegura la exactitud del proceso y las imágenes NOAA-AVHRR una alta resolución espacial del orden de 1 km2, lo cual es necesario dada la complejidad del área de estudio. El período de estudio es de 5 años (1998-2002), lo que permite estudiar la variación interanual de la radiación solar. El modelo estadístico fue calibrado con 21 estaciones de medición en superficie distribuidas en toda la superficie de España. Los datos de las estaciones de medición son acuciosamente filtrados con el propósito de eliminar todos los registros erróneos, aspecto crucial del método. Las imágenes son calibradas y corregidas geométricamente, además se les realiza un proceso de detección de nubes con el fin de obtener el albedo superficial (Laine et al., 1999). La evaluación de los resultados, con datos de 7 estaciones de medición en superficie independientes, permite obtener un MBE de −3.8% y un RMSE de 24.2% para los dato diarios y un MBE de −1.1% y un RMSE de 15.9% para los datos horarios. Se obtienen mapas de radiación solar horarios puntuales y diarios para todos los años del período de estudio, además se determina la tendencia media de los mismos. Los resultados muestran que la Península Ibérica recibe un mínimo de 4.2 MJm−2 d−1 y un máximo de 26 MJm−2 d−1, con una radiación solar media de 15.1 MJm−2 d−1. La variabilidad interanual de la radiación solar queda expresada con valores que van desde 14.9 MJm−2 d−1 para el año 2002 hasta 17.3 MJm−2 d−1 para el año 2000. Los resultados demuestran claramente la utilidad del trabajo en la obtención de mapas de radiación solar horarios y diarios con una alta resolución espacial (1 km2).

El presente trabajo de investigación titulado "Desarrollo de un Sistema Integrado para Monitorización "in situ" de metales pesados", trata de la puesta en marcha de un nuevo sistema de medida potenciométrico portátil para la determinación cuantitativa de metales pesados tóxicos al medio ambiente para medidas en el campo.Comprende tres áreas disciplinarias: En la primera área, la electroquímica, se desarrollan sensores químicos que a su vez se dividen en tres etapas: En la primera etapa, se estudia la fabricación de electrodos convencionales de cabezal reemplazable selectivos a los cationes de cobre(II), cadmio(II) y plomo(II). En la segunda etapa, el estudio de nuevos electrodos selectivos a los mismos cationes del estudio anterior en configuración plana basado en tecnología "thick film", adaptada a nuestras necesidades de fabricación mediante la técnica de moldeo ("casting"). Por último, en la tercera etapa, se estudia la fabricación de electrodos de referencia de configuración plana con la misma tecnología.La segunda área es la informática, en la que se desarrolla un paquete de herramientas basado en "software" de LabVIEW versión 5.1, con el nombre de Instrumentación Virtual para el Control Potenciométrico de Sensores Químicos, (en inglés "VIPCCHES"). Este paquete está capacitado para el tratamiento de la información que contienen las señales analíticas procdentes de los sensores. Tiene tres funciones importantes. La primera función es la calibración de los electrodos por dos métodos: calibración externa continua y calibración externa discontinua, ambos en dos modos de operación, modo individual y modo "array" de electrodos.Una segunda función del paquete VIPCCHES es la adquisición de datos en modo continuo de un electrodo o un array de electrodos, permitiendo al usuario programar las medidas necesarias en tiempos de adquisición variables. La tercera función operativa del programa, es la realización de análisis de muestras de metales para un electrodo o un "array" de electrodos. El valor de la señal adquirida es promediado y éste es confrontado con una curva de calibración del electrodo plano de manera automática, presentando los resultados de manera gráfica y numérica. Finalmente, los resultados pueden ser tratados mediante programas estándar tipo Excel.En el área de la electrónica, se ha construido un dispositivo para procesar las señales que proceden de los electrodos planos de nombre "SPPAE" que permite la adecuación de las señales a la Tarjeta de Adquisición de Datos (TAD) en el ordenador. Está diseñado con filosofía de expansión, por medio de módulos de amplificación y filtrado (anti-aliasing) que se insertan en un Bus de alimentación.La integración de estos tres sistemas (electrodos de configuración plana, el SPPAE y el VIPCCHES) forman parte del Sistema Integrado para Monitorización Ambiental que conocemos como SIMA estando dicho sistema capacitado para realizar análisis "in situ" de metales pesados. / In this work, a Integrated System for monitoring in situ of heavy metals was developed. Include three disciplinary areas, the electronic, the information technology and the electrochemical. The first step was development now chemical sensors selective to cationes using thick film technology. The second task was the development of one virtual instrument (VI), which is the essential part of the system, using the graphical programming language LabVIEW which is capable of performing measurements functions, including data acquisition, display, analysis in the time and frequency domains, data archiving and read to file. Finally its build a signals processor, for the now plane and miniaturised electrodes. The installations of these elements in a portable computer consist in the Integrated System.Keywords: thick film, chemical sensors, integrated systems, virtual instrumentation, signals processor, in situ measurements, monitoring, heavy metals.

Tenint en compte, les característiques i la presència d’urani i tori al medi ambient, així com la evolució de les directives que estipulen els nivells màxims de materials radioactius al medi ambient, en aquesta tesis es presenten dues revisions exhaustives i quatre mètodes analítics per a la determinació total e isotòpica de tori i urani, com alternatives a les separacions radioquímiques clàssiques, que es caracteritzen per ser laborioses i de llarga duració. Aquestes metodologies varen ser automatitzades mitjançant l’ús de tècniques d’anàlisis en flux multiconmutades, les quals proporcionen un important estalvi de reactius, amb la conseqüent reducció de cost per anàlisis i de generació de residus permetent una major freqüència d’anàlisis, i una mínima manipulació de les mostres. La espectrofotometria de llarg pas òptic i la espectrometria de masses de plasma acoblat inductivament (ICP-MS) varen ser les tècniques de detecció emprades en els mètodes desenvolupats com alternatives a detectors radiomètrics. / Taking into account the occurrence, the characteristics of uranium and thorium in the environment as well as the evolution of the directives which stipulate the limit values of radioactive materials in water samples, in this thesis two comprehensive reviews and four automated analytical systems for total and isotopic thorium and uranium determination are presented as alternatives to classical radiochemical separations which are laborious and time consuming. These methodologies have been automated exploiting multicommutated flow techniques, which provide minimal sample handling, low reagent consumption and waste generation and a high frequency of analysis. Long path length spectrophotometry and ICP-MS have been implemented in the developed methods as detection techniques instead of radiometric detectors in order to obtain fully automated, low cost and fast thorium and uranium analyzers. All the developed methods proposed in this thesis have been satisfactorily applied to environmental samples and have been validated with reference materials

Dynamic optimization methods have become increasingly important over the last years in economics. Within the dynamic optimization techniques employed, optimal control has emerged as the most powerful tool for the theoretical economic analysis. However, there is the need to advance further and take account that many dynamic economic processes are, in addition, dependent on some other parameter different than time. One can think of relaxing the assumption of a representative (homogeneous) agent in macro- and micro-economic applications allowing for heterogeneity among the agents. For instance, the optimal adaptation and diffusion of a new technology over time, may depend on the age of the person that adopted the new technology. Therefore, the economic models must take account of heterogeneity conditions within the dynamic framework.This thesis intends to accomplish two goals. The first goal is to analyze and revise existing environmental policies that focus on defining the optimal management of natural resources over time, by taking account of the heterogeneity of environmental conditions. Thus, the thesis makes a policy orientated contribution in the field of environmental policy by defining the necessary changes to transform an environmental policy based on the assumption of homogeneity into an environmental policy which takes account of heterogeneity. As a result the newly defined environmental policy will be more efficient and likely also politically more acceptable since it is tailored more specifically to the heterogeneous environmental conditions. Additionally to its policy orientated contribution, this thesis aims making a methodological contribution by applying a new optimization technique for solving problems where the control variables depend on two or more arguments --- the so-called two-stage solution approach ---, and by applying a numerical method --- the Escalator Boxcar Train Method --- for solving distributed optimal control problems, i.e., problems where the state variables, in addition to the control variables, depend on two or more arguments.Chapter 2 presents a theoretical framework to determine optimal resource allocation over time for the production of a good by heterogeneous producers, who generate a stock externalit and derives government policies to modify the behavior of competitive producers in order to achieve optimality. Chapter 3 illustrates the method in a more specific context, and integrates the aspects of quality and time, presenting a theoretical model that allows to determine the socially optimal outcome over time and space for the problem of waterlogging in irrigated agricultural production. Chapter 4 of this thesis concentrates on forestry resources and analyses the optimal selective-logging regime of a size-distributed forest.

L'objecte de la present tesi doctoral és l'estudi del Banc Europeu de Reconstrucció i Desenvolupament (BERD), institució financera internacional específicament dedicada a la cooperació a la transició política i econòmica dels estats d'Europa central i oriental. L'estudi és de caràcter essencialment jurídic i analitza la "funció d'adaptació" a la democràcia pluralista i l'economia de mercat dels esmentats estats que desenvolupa el Banc, i els problemes jurídics derivats d'aquesta activitat. La Tesi s'estructura, així, en quatre parts: en la primera s'analitzen els fonaments del marc de cooperació en el qual s'insereix la creació del BERD ; la segona descriu els diversos tipus d'operacions desenvolupades pel banc. La tercera incideix sobre l'estructura institucional del Banc i la quarta, i última, es refereix al règim jurídic del Banc i els mitjans de control polític i judicial de la seva activitat. / El objeto de la presente tesis doctoral es el estudio del Banco Europeo de Reconstrucción y Desarrollo (BERD), institución financiera internacional específicamente dedicada a la cooperación a la transición política y económica de los estados de Europa central y oriental. El estudio es de carácter esencialmente jurídico y analiza la "función de adaptación" a la democracia pluralista y la economía de mercado de dichos estados que desarrolla el Banco, y los problemas jurídicos derivados de dicha actividad. La Tesis se estructura, así, en cuatro partes: en la primera se analizan los fundamentos del marco de cooperación en el que se inserta la creación del BERD; la segunda describe los diversos tipos de operaciones desarrolladas por el Banco. La tercera incide sobre la estructura institucional del Banco y la cuarta, y última, se refiere al régimen jurídico del Banco y los medios de control político y judicial de su actividad. / The object of this Ph D thesis is the study of the European Bank for Reconstruction and Development (EBRD), international financial institution specifically devoted to the cooperation to the political and economic transition in Central and Eastern Europe States. The study is from essentially juridical character and analyzes the function of adaptation of the aforementioned States to pluralistic democracy and market economy that develops the Bank , and the juridical problems derived from this activity. The Thesis is structured, thus, in four parts: in Part One, the foundations of the frame of cooperation in which the creation of the EBRD is inserted are analyzed; Part Two portrays the several types of operations developed by the Bank. Part Three falls upon the institutional structure of the Bank. Part Four refers to the juridical regime of the Bank and the means of political and judicial control of its activity.