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Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais 0bservatório Espacial do Sul Universidade Federal de Santa Maria Centro.

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1 Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais 0bservatório Espacial do Sul Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia Laboratório de Ciências Espaciais de Santa Maria Programa de Monitoramento de Ozônio Atmosférico ANÁLISE DA OCORRÊNCIA DOS EVENTOS DE EFEITOS SECUNDÁRIOS DO BURACO DE OZÔNIO ANTÁRTICO SOBRE O SUL DO BRASIL – SICINPE 2008 Nadiara Pereira 1,2, Damaris K. Pinheiro 2, Nelson Jorge Schuch 1, Neusa Maria Paes Leme 3 Neusa Maria Paes Leme 3 [1] Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais - CRS/CIE/INPE – MCT, em parceria com o [1] Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais - CRS/CIE/INPE – MCT, em parceria com o Laboratório de Ciências Espaciais de Santa Maria – LACESM/CT–UFSM, Convênio: INPE – UFSM, Santa Maria, RS [2] Laboratório de Ciências Espaciais de Santa Maria – LACESM/CT - UFSM, Santa Maria, RS, Brasil [3] Divisão de Geofísica Espacial – DGE/CEA/INPE – MCT, São José dos Campos, SP

2 Ozônio Produzido na estratosfera cerca de 30 km de altitude, onde a radiação ultravioleta solar de comprimentos menores que 242 nm lentamente dissocia a molécula de oxigênio (O 2 ). Representado pela seguinte expressão: Produzido na estratosfera cerca de 30 km de altitude, onde a radiação ultravioleta solar de comprimentos menores que 242 nm lentamente dissocia a molécula de oxigênio (O 2 ). Representado pela seguinte expressão: O 2 + hv O + O O 2 + hv O + O (O) reage rapidamente com O 2 na presença de um terceiro corpo M (normalmente N 2 e O 2 ) para formar ozônio, M é utilizado para estabilizar o produto excitado O 3 devido a colisão dos reagentes. (O) reage rapidamente com O 2 na presença de um terceiro corpo M (normalmente N 2 e O 2 ) para formar ozônio, M é utilizado para estabilizar o produto excitado O 3 devido a colisão dos reagentes. O + O 2 + M O 3 + M O + O 2 + M O 3 + M Esta é a única reação de produção de ozônio em praticamente toda a atmosfera, tanto na estratosfera quanto na troposfera. Esta é a única reação de produção de ozônio em praticamente toda a atmosfera, tanto na estratosfera quanto na troposfera.

3 O Buraco de Ozônio Antártico Na Antártica tem uma das mais altas concentrações de ozônio da Terra durante a maior parte do ano, devido ao transporte de ozônio do equador Na Antártica tem uma das mais altas concentrações de ozônio da Terra durante a maior parte do ano, devido ao transporte de ozônio do equador buraco é a diminuição do conteúdo total do ozônio atmosférico sob o Continente Antártico. buraco é a diminuição do conteúdo total do ozônio atmosférico sob o Continente Antártico. É um fenômeno sazonal que ocorre na região de agosto a novembro de cada ano. É um fenômeno sazonal que ocorre na região de agosto a novembro de cada ano. Ocorre devido ao frio intenso, que forma um vórtice prendendo o ar, e a entrada de radiação UV no início da primavera, que quebra as moléculas reservatório de cloro, liberando o átomo que ataca ozônio. Ocorre devido ao frio intenso, que forma um vórtice prendendo o ar, e a entrada de radiação UV no início da primavera, que quebra as moléculas reservatório de cloro, liberando o átomo que ataca ozônio. A área geográfica do Buraco foi definida como sendo a região interior a valores menores de 220 UD. A área geográfica do Buraco foi definida como sendo a região interior a valores menores de 220 UD.

4 Caracterização do Buraco de Ozônio Antártico

5 Instrumentos e metodologia utilizada

6 Espectrofotômetro Brewer Mede a coluna total de ozônio usando os comprimentos de onda 306,3;310,1; 313,5; 316,8 e 320,1 nm com resolução de 0,6 nm. Os modelos MKIV #081( ), MKII #056 ( ) e MKIII #167 ( até o momento), vêm operando desde 1992 em Santa Maria e após 1995 no Observatório Espacial do Sul (29,42ºS, 53,87ºO). Mede a coluna total de ozônio usando os comprimentos de onda 306,3;310,1; 313,5; 316,8 e 320,1 nm com resolução de 0,6 nm. Os modelos MKIV #081( ), MKII #056 ( ) e MKIII #167 ( até o momento), vêm operando desde 1992 em Santa Maria e após 1995 no Observatório Espacial do Sul (29,42ºS, 53,87ºO).

7 TOMS e OMI TOMS: A bordo de satélite da NASA, fornece mapas globais de alta resolução do ozônio total contido na atmosfera. A bordo de satélite da NASA, fornece mapas globais de alta resolução do ozônio total contido na atmosfera. Usa a técnica chamada Backscatter Ultraviolet (BUV). Usa a técnica chamada Backscatter Ultraviolet (BUV). OMI: A bordo do satélite ERS-2 para a Missão Aura EOS, mede mais componentes atmosféricos que o TOMS. A bordo do satélite ERS-2 para a Missão Aura EOS, mede mais componentes atmosféricos que o TOMS. Tem duas faixas de ultravioleta: UV-1, 270 a 314 nm e UV a 380 nm com resolução espectral de 1 - 0,45 nm. Tem duas faixas de ultravioleta: UV-1, 270 a 314 nm e UV a 380 nm com resolução espectral de 1 - 0,45 nm. A partir de 2005 substitui o TOMS A partir de 2005 substitui o TOMS

8 Dados e Programas Utilizados GrADS - Programa de domínio público com amplo uso em Ciências da Terra; GrADS - Programa de domínio público com amplo uso em Ciências da Terra; Permite visualização e análise de dados com 4 dimensões, onde as dimensões são usualmente latitude, longitude, nível e tempo. Permite visualização e análise de dados com 4 dimensões, onde as dimensões são usualmente latitude, longitude, nível e tempo. Dados de temperatura e componentes dos ventos a vários níveis de pressão fornecidos pela NCEP/NCAR são utilizados para análise de vorticidade potencial sobre superfícies isentrópicas Dados de temperatura e componentes dos ventos a vários níveis de pressão fornecidos pela NCEP/NCAR são utilizados para análise de vorticidade potencial sobre superfícies isentrópicas Trajetórias atmosféricas são produzidas usando o modelo HYSPLIT; Disponível em:. Trajetórias atmosféricas são produzidas usando o modelo HYSPLIT; Disponível em:. Este programa serve como uma confirmação para a análise isentrópica, complementando a visualização da origem das massas de ar. Este programa serve como uma confirmação para a análise isentrópica, complementando a visualização da origem das massas de ar.

9 Análise de vorticidade potencial em superfícies isentrópicas O ar estratosférico tende a se manter em uma superfície isentrópica por alguns dias, isso, somado ao fato da vorticidade potencial funcionar como um traçador dinâmico, que tem sua distribuição horizontal dependente somente da temperatura e dos ventos em superfícies isentrópicas, torna possível a visualização do caminho de massas de ar. O ar estratosférico tende a se manter em uma superfície isentrópica por alguns dias, isso, somado ao fato da vorticidade potencial funcionar como um traçador dinâmico, que tem sua distribuição horizontal dependente somente da temperatura e dos ventos em superfícies isentrópicas, torna possível a visualização do caminho de massas de ar. Vorticidade potencial em coordenas isentrópicas: Vorticidade potencial em coordenas isentrópicas: Onde é a vorticidade relativa em superfícies isentrópicas, é a vorticidade planetária, é a vorticidade absoluta em superfícies isentrópicas e é a medida da estabilidade da atmosfera A variação da vorticidade potencial em superfície isentrópica pode ser aplicada ao transporte de ozônio na estratosfera, pois indica a origem tropical ou polar das massas de ar pobre em ozônio, respectivamente, através de baixos e altos valores de vorticidade potencial absoluta (VPA) A variação da vorticidade potencial em superfície isentrópica pode ser aplicada ao transporte de ozônio na estratosfera, pois indica a origem tropical ou polar das massas de ar pobre em ozônio, respectivamente, através de baixos e altos valores de vorticidade potencial absoluta (VPA)

10 Efeitos Secundários do Buraco de Ozônio Antártico no Sul do Brasil Ocasionado por injeção de massas de ar pobre em ozônio, provenientes diretamente da Antártida nas regiões de baixas latitudes como a região sul do Brasil Ocasionado por injeção de massas de ar pobre em ozônio, provenientes diretamente da Antártida nas regiões de baixas latitudes como a região sul do Brasil Redução temporária da coluna total de ozônio na região Redução temporária da coluna total de ozônio na região Setembro e outubro são meses de primavera no Hemisfério Sul, período de máxima coluna de ozônio, e também o período em que a região é mais atingida pelos efeitos secundários Setembro e outubro são meses de primavera no Hemisfério Sul, período de máxima coluna de ozônio, e também o período em que a região é mais atingida pelos efeitos secundários Analisando os anos de 1992 a 2007, o valor médio de ozônio para a região do Observatório Espacial do Sul é 296,8 ± 9,97 UD no mês de setembro e de 292,86 ± 9,47 UD no mês de outubro. Analisando os anos de 1992 a 2007, o valor médio de ozônio para a região do Observatório Espacial do Sul é 296,8 ± 9,97 UD no mês de setembro e de 292,86 ± 9,47 UD no mês de outubro.

11 Resultados

12 Ano de 2000 Evento dia 09 de outubro - queda para 276,6 UD no dia 9, quando a média climatológica de ozônio para a região do Observatório Espacial do Sul é de 292,86 ± 9,47 UD para este mês. Evento dia 09 de outubro - queda para 276,6 UD no dia 9, quando a média climatológica de ozônio para a região do Observatório Espacial do Sul é de 292,86 ± 9,47 UD para este mês. Modelo de transporte da superfície isentrópica 620K para os dias 8 e 9 de outubro de 2000, com os campos de vento sobrepostos indicando a direção dos ventos calculados no Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais, em Santa Maria.

13 Ano de 2000 Evento do dia 9 de outubro Imagens mostrando diminuição de ozônio na região do Observatório Espacial do Sul devido aos efeitos secundários do Buraco de Ozônio Antártico, para os dias 08 e 09 de outubro de Fonte: Trajetória retroativa (backtrajectory – Modelo HYSPLIT) dos ventos mostrando a origem polar de massas de ar sobre o Observatório Espacial do Sul, dia 09 de outubro de 2000 a 25 km, 12 UT.

14 Ano de 2005 evento dia 12 de outubro – queda para 273,98 UD quando a média climatológica para este mês é de 292,86 ± 9,47 UD. evento dia 12 de outubro – queda para 273,98 UD quando a média climatológica para este mês é de 292,86 ± 9,47 UD. Modelo de transporte da superfície isentrópica 620K para os dias 11 e 12 de outubro de 2005 com campos de ventos sobrepostos calculado no Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais, em Santa Maria.

15 Ano de 2005 Evento dia 12 de outubro Imagens de satélite para os dias 11 e 12 de outubro de Fonte:http://toms.gsfc.nasa.gov/ozone/ozone_v8. html.http://toms.gsfc.nasa.gov/ozone/ozone_v8. html Trajetória retroativa (backtrajectory – Modelo HYSPLIT) dos ventos mostrando a origem polar de massas de ar sobre o Observatório Espacial do Sul, dia 12 de outubro de 2005 a 24 km

16 Ano de 2007 Evento dia 08 de outubro – queda para 267,58 UD, medida efetuada pelo Brewer, para o dia 08 de outubro, quando a média climatológica para este mês é de 292,86 ± 9,47 UD. Evento dia 08 de outubro – queda para 267,58 UD, medida efetuada pelo Brewer, para o dia 08 de outubro, quando a média climatológica para este mês é de 292,86 ± 9,47 UD. Modelo de transporte da superfície isentrópica 620K para os dias 7 e 8 de outubro de 2007 com campos de ventos sobrepostos calculado no CRS/CIE/INPE – MCT.

17 Ano de 2007 Evento do dia 08 de outubro Imagens de satélite para os dias 07 e 08 de outubro de Fonte:http://toms.gsfc.nasa.gov/ozone/ozone_ v8.html.http://toms.gsfc.nasa.gov/ozone/ozone_ v8.html Trajetória retroativa (backtrajectory – Modelo HYSPLIT) dos ventos mostrando a origem polar de massas de ar sobre o Observatório Espacial do Sul, dia 08 de outubro de 2007 a 24 km.

18 Conclusões A análise de superfícies isentrópicas com variáveis derivadas do modelo NCEP e as trajetórias dos ventos obtidas permitiram a comprovação da origem polar das massas de ar que causam os efeitos secundários na Região Sul do Brasil e um maior entendimento da dinâmica estratosférica e transporte de gases traço como ozônio. A análise de superfícies isentrópicas com variáveis derivadas do modelo NCEP e as trajetórias dos ventos obtidas permitiram a comprovação da origem polar das massas de ar que causam os efeitos secundários na Região Sul do Brasil e um maior entendimento da dinâmica estratosférica e transporte de gases traço como ozônio.

19 Referências FARMAN, J. C.; GARDINER, B. G. and SHANKLIN, J. D. Large losses of total ozone in Antarctica reveal seasonal ClOx/NOx interaction. Nature, v. 315, p , GrADS Software. Disponível em: EARTH SYSTEM RESEARCH LABORATORY. Disponível em:. READY HYSPLIT TRAJECTORIES. Disponível em:. TOTAL OZONE MAPPING SPECTROMETER. Disponível em:,. SOLOMON, S. Stratospheric ozone depletion: a review of concepts and history. Reviews of Geophysics, v. 37, n. 3, p , HOLTON, J. R., An introduction to Dynamic Meteorology, Elsevier Academic Press, Fourth Edition, 535 p., San Diego, USA, KIRCHHOFF, V. W. J. H.; SCHUCH, N. J.; PINHEIRO, D. K.; Harris, J. M. Evidence for an ozone hole perturbation at 30º south. Atmospheric Environment, v. 33, N° 9, p , SEMANE, N.; BENCHERIF, H.; MOREL, B.; HAUCHECORNE, A. and DIAB, R. D. An unusual stratospheric ozone decrease in Southern Hemisphere subtropics linked to isentropic air-mass transport as observed over Irene (25.5º S, 28.1º E) in mid-May Atmos. Chem. Phys., v. 6, p , 2006.

20 Agradecimentos Ao Programa PIBIC/INPE – CNPq/MCT pela aprovação do projeto de pesquisa e a UFSM/FIPE Enxoval pelo apoio financeiro para aquisição de equipamentos. Ao Programa PIBIC/INPE – CNPq/MCT pela aprovação do projeto de pesquisa e a UFSM/FIPE Enxoval pelo apoio financeiro para aquisição de equipamentos. a NASA/TOMS e NCEP/NCAR pela disponibilidade de dados. a NASA/TOMS e NCEP/NCAR pela disponibilidade de dados.

21 Contato:


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