Modelagem Numérica da Poluição Fotoquímica Emitida por Fontes Móveis: Aplicação do Modelo WRF-Chem Projeto Estruturante em Agroenergia (Biodiesel) do RS.

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1 Modelagem Numérica da Poluição Fotoquímica Emitida por Fontes Móveis: Aplicação do Modelo WRF-Chem
Projeto Estruturante em Agroenergia (Biodiesel) do RS – Subprojeto Ambiental (FINEP)

2 Objetivo do Projeto Estudar o comportamento das concentrações de ozônio (O3) de superfície na Região Metropolitana de Porto Alegre (RMPA), através de simulações numéricas. Um objetivo adicional é avaliar a introdução do biodiesel no combustível utilizado na RMPA e avaliar o impacto sobre a concentração do O3.

3 Introdução – Sobre o O3 O ozônio (O3) é um gás incolor cujas moléculas são formadas por três átomos de oxigênio. O O3 está presente tanto na estratosfera quanto na troposfera em concentrações variadas. 90% → estratosfera (camada de ozônio) 10% → troposfera (baixa atmosfera)

4 Introdução – Sobre o O3 Na estratosfera, o O3 forma-se como o resultado da dissociação do oxigênio molecular, pela radiação ultravioleta, em dois átomos de oxigênio, os quais reagem com outras moléculas de oxigênio, originando O3.

5 Introdução – Sobre o O3 Na troposfera, o O3 forma-se como o resultado da emissão de substâncias, entre as quais estão os óxidos de nitrogênio (NOX=NO2+NO) e os compostos orgânicos voláteis (COVs), considerados os principais precursores. As emissões de NOX e COVs estão associadas aos transportes rodoviários, uso de solventes e atividades industriais.

6 Introdução – Sobre o O3 A natureza também emite NOX e COVs. Estes resultam, principalmente, da evaporação de matérias orgânicas em decomposição.

7 Introdução – Sobre o O3 A poluição do ar pelo O3 é resultado de um processo complexo que envolve reações químicas entre NOX, COVs e oxigênio, na presença de luz solar.

8 Introdução – Sobre o O3 O O3 é considerado um poluente secundário, ou seja, não é emitido diretamente para a atmosfera, ao contrário dos seus precursores (NOX e COVs). A formação de O3 ocorre preferencialmente nas estações do ano com maior luminosidade e de grande estabilidade atmosférica junto à superfície.

9 Introdução – Sobre o O3 O3 é um gás tóxico quando os valores de concentração são elevados, com implicações sérias na saúde humana. Os primeiros sintomas são: tosse, dor de cabeça, náuseas, dores no peito e falta de ar. Em concentrações superiores a 360 μg/m3 , durante uma hora, podem ocorrer danos na função pulmonar.

10 Metodologia – Área de Estudo
Região Metropolitana de Porto Alegre (RMPA) Num. Municípios: 31 Área: 9825,61 km2 Num. Habit.: 4,06 milhões Dens. Popul.: 414,7 hab./km2 Temp. Média: 22 oC Dir. Vento: Sudeste/Nordeste

11 Metodologia – Área de Estudo

12 Metodologia – Área de Estudo

13 Metodologia – Modelagem Numérica
Domínio Grade externa Grade interna Modelo WRF-Chem Período De 3 a 9 de Janeiro de 2009 Cond. inic./cont. (met.) FNL resolução 1º x 1º Cond. inic./cont. (quim.) MOZART-4 resolução 1º x 1º Níveis na vertical 31 camadas Pacote químico sim Grade horizontal (x,y) 130 x 130 125 x 125 Espaçamento da grade 20 km 5 km Passo no tempo 120 s 30 s

14 Metodologia – Modelagem Numérica
Microfísica WSM3-class simple ice scheme Esquema de advecção 5ª na horizontal/ 3ª na vertical Radiação de onda longa RRTM Radiação de onda curta GODDARD Camada superficial Monin-Obukhov (Janjic Eta) Modelo de cobertura da superfície NOAH Camada limite planetária Mellor-Yamada-Janjic TKE Parametrização de cumulus Grell-Devenyi ensemble scheme Opção química RADM2 Deposição seca Wesley, 1989 Emissão biogênica Não Opção de fotólise Madronich, 1987 Opção de aerossol MADE/SORGAM

15 Metodologia – Inventário de Fontes
Categoria dos veículos Número de veículos (1000 unidades) Veículos quatro rodas Gasolina Álcool 69.422 Motocicletas e motonetas Caminhões 40.584 Caminhonetes 13.397 Camionetas 11.564 Micro-ônibus 4.436 Ônibus 9.954 TOTAL Fonte: DETRAN/RS (2009) Combustível Consumo (Litros) Gasolina Álcool Diesel TOTAL Fonte: ANP (2009)

16 Metodologia – Inventário de Fontes
Combustível Emissões macro (ton/ano) NOx CO HCT MP Gasolina 5.884 7.500 702 Álcool 1.094 16.418 2.245 - Motos 2.396 17.234 627 Diesel 18.605 2.474 824 349 Total 27.979 11.196 1.051

17 Metodologia – Inventário de Fontes

18 Metodologia – Localização das Fontes

19 Metodologia – Interface de Emissão

20 Metodologia – Interface de Emissão

21 Resultados – Condição Meteorológica

22 Resultados – Avaliação Meteorológica

23 Resultados – Avaliação Meteorológica

24 Resultados – Avaliação Meteorológica

25 Resultados – Avaliação Meteorológica

26 Resultados – Avaliação Meteorológica
Variavel Estação R RMSE (mb) Pressão FEPAM (Esteio) INMET (P.Alegre) 0,88 0,86 1,94 1,16 RMSE (oC) Temperatura 0,97 0,95 2,00 1,70 Velocidade do vento 0,39 0,53 1,84 1,47

27 Resultados – Transporte de Poluentes
05/01/2009 – 00 HL 05/01/2009 – 12 HL

28 Resultados – Transporte de Poluentes
06/01/2009 – 00 HL 06/01/2009 – 12 HL

29 Resultados – Transporte de Poluentes
07/01/2009 – 00 HL 07/01/2009 – 12 HL

30 Resultados – Transporte de Poluentes
08/01/2009 – 00 HL 08/01/2009 – 12 HL

31 Resultados – Concentração de O3
05/01/2009 – 00 HL 05/01/2009 – 15 HL

32 Resultados – Concentração de O3
06/01/2009 – 00 HL 06/01/2009 – 15 HL

33 Resultados – Concentração de O3
07/01/2009 – 00 HL 07/01/2009 – 15 HL

34 Resultados – Concentração de O3
08/01/2009 – 00 HL 08/01/2009 – 15 HL

35 Resultados – Avaliação da Qualidade do Ar
O3 – Estação Esteio O3 – Estação P. Alegre

36 Resultados – Avaliação da Qualidade do Ar
Estação R RMSE (µg/m3) Esteio 0,85 15,25 P. Alegre 0,78 13,99

37 Resultados – Avaliação da Qualidade do Ar
Média Horária Mensal – Esteio Média Horária Mensal – P. Alegre

38 Obrigado !