Fabio Luiz Teixeira Gonçalves

Apresentação em tema: "Fabio Luiz Teixeira Gonçalves"— Transcrição da apresentação:

1 Fabio Luiz Teixeira Gonçalves
Universidade de São Paulo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas Departamento de Ciências Atmosféricas Pós-Graduação em Meteorologia MODELAGEM NUMÉRICA DOS PROCESSOS DE REMOÇÃO ÚMIDA DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS PARA A REGIÃO AMAZÔNICA (RONDÔNIA) DURANTE A CAMPANHA LBA/DRY/SMOCC    Mariana Palagano Fabio Luiz Teixeira Gonçalves Julho, 2005

2 SUMÁRIO Introdução Objetivo Processos de Remoção úmida de gases e MP
Metodologia Resultados Conclusões

3 1 – INTRODUÇÃO Os mecanismos de remoção de poluentes na atmosfera (MP e gases): deposição seca e úmida. Deposição seca: Transferência de substâncias do ar para a superfície da Terra (depende de fatores como características atmosféricas, características físicas e químicas da superfície e características dos contaminantes) (Seinfeld & Pandis, 1998) Deposição úmida: Refere-se ao processo natural em que gases e MP são removidos da atmosfera por hidrometeoros. Este processo pode ser dividido, segundo Engelmann (1968) em: Dentro da nuvem (in-cloud scavenging ou rainout) Abaixo da nuvem (below-cloud scavenging ou washout)

4 2 – OBJETIVO Estudar os processos de remoção úmida de poluentes atmosféricos através de modelagem numérica. Comparar os resultados de análise de composição química de água de chuva obtidos durante a campanha do experimento LBA/Dry/AMC/SMOCC com os simulados pelos modelos de remoção. Avaliar a capacidade dos modelos utilizados de representar a física dos processos de remoção úmida na atmosfera.

5 3 – PROCESSOS DE REMOÇÃO ÚMIDA DE GASES E MP

6 4 – METODOLOGIA A metodologia empregada neste estudo será subdivida nos seguintes itens: Modelagem numérica dos processos de remoção dentro da nuvem com auxílio do modelo RAMS; Modelagem numérica dos processos de remoção abaixo da nuvem utilizando o modelo B. V. 2 (Gonçalves, 1997); Estudo de ambos processos integrados.

7 Para abaixo da base da nuvem
Modelagem numérica dos processos de remoção dentro da nuvem com auxílio do modelo RAMS À partir de dados meteorológicos, pode-se simular o evento de precipitação, gerando assim: Perfis verticais de conteúdo de água líquida de nuvem e de chuva Espectro de gotículas Variáveis termodinâmicas médias na camada entre a base e o topo da nuvem e entre a superfície e a base da nuvem Concentrações iniciais em cada camada da nuvem. (Stull, 1988) Para abaixo da base da nuvem (camada de mistura) Para acima da base da nuvem

8 4 – METODOLOGIA A metodologia empregada neste estudo será subdivida nos seguintes itens: Modelagem numérica dos processos de remoção dentro da nuvem com auxílio do modelo RAMS; Modelagem numérica dos processos de remoção abaixo da nuvem utilizando o modelo B. V. 2 (Gonçalves, 1997); Estudo de ambos processos integrados.

9 Modelagem numérica dos processos de remoção abaixo da nuvem
O modelo de remoção de poluentes abaixo da nuvem B.V.2 é baseado no equacionamento proposto em Seinfeld & Pandis (1998) e em Pruppacher & Klett (1997). Fornece o cálculo das concentrações de espécies químicas no ar e na água de chuva, durante e após a remoção dos poluentes atmosféricos pelas gotas de chuva. Concentrações inicias dos gases e do MP (g/m3), Taxa de precipitação (mm/h), Duração de cada evento (minutos), Altura da base da nuvem (m), Temperatura (ºC) e umidade relativa (%) médias entre a sup. e a base da nuvem Dados de entrada do modelo: Dados de saída do modelo: Quantidades de gás e de particulado removidos (g/m3) presentes na água de chuva. Concentrações finais em mg/litro de água de chuva. somado aos obtidos na remoção dentro da nuvem

10 4 – METODOLOGIA A metodologia empregada neste estudo será subdivida nos seguintes itens: Modelagem numérica dos processos de remoção dentro da nuvem com auxílio do modelo RAMS; Modelagem numérica dos processos de remoção abaixo da nuvem utilizando o modelo B. V. 2 (Gonçalves, 1997); Estudo de ambos processos integrados.

11 Integração da remoção dentro com a remoção abaixo da nuvem
Quantidade de poluentes transferida para a água (μg/m3) Integrando as equações na vertical, obtemos a quantidade total de poluentes removida da nuvem Resultado obtido para a remoção abaixo da nuvem obtido através do B. V. 2 +

12 Dados utilizados Dados coletados durante a campanha do LBA/Dry/AMC/SMOCC realizada de setembro a novembro 2002 no Estado de Rondônia para o sítio experimental de Fazenda Nossa Senhora (Lat: 10,75ºS e Lon: 62,37ºW) Análise de composição química de água de chuva Concentração de SO42- e SO2 na atmosfera Imagens de radar Imagens de satélite Dados de conteúdo de água líquida e espectro de gotas coletados durante os vôos do experimento

13 Eventos e poluentes estudados
Evento de precipitação selecionado em Rondônia: sulfato dióxido de enxofre Os poluentes estudados serão os seguintes: Queima de biomassa, queima combustíveis fósseis e atividades industriais

14 Dia e hora da observação
Evento de 10 de outubro de 2002 Tabela I: Análise da composição química de água de chuva para o período do evento em FNS - RO Registros Dia inicial Hora final Quantidade de precipitação no período (mm) SO42- µg/L RON-SMOCC 10 10/10/02 18:06 18:19 0,39 1689,1 RON-SMOCC 11 18:20 11/10/02 12:00 0,49 769,0 Tabela II. Concentrações de gases e MP durante a campanha LBA/Dry/AMC/SMOCC no sítio experimental de FNS Gás / Aerossol Dia e hora da observação SO42- (g/m3) SO2 g 10/10/ :20:00 PM - 0,027 p 10/10/ :00:00 PM 0,446

15 Evento de 10 de outubro de 2002 Imagem de satélite para dia 10/10/02 às 17:45h UTC Imagem de satélite para dia 10/10/02 às 20:00h UTC

16 Ativada com parâmetro de forma 5, Walko et al (1995)
Evento de 10 de outubro de 2002 Definição das grades: Grade 1 Grade 2 Grade Grade 4 Número de pontos de grade (x, y, z) 62,62,45 62,62, ,122,45 Espaçamento horizontal da grade (Dx=Dy) 64 16 Passo de tempo 120 30 7, ,875 Horário de início da simulação 00h UTC de 10 de outubro de 2002 Horário final da Simulação 12h UTC de 11 de outubro de 2002 Resolução vertical da primeira camada 100m Incremento na vertical 1,2 Máximo valor de Dz 500m Dados de entrada: Grade Grade4 Campos de variáveis atmosféricas Reanálises do NCEP Parametrizações Físicas: Grade Grade 4 Convecção Grell (1993) Radiação Chen & Cotton (1983) Difusão turbulenta Mellor & Yamada (1982) Microfísica Ativada com parâmetro de forma 5, Walko et al (1995)

17 Evento de 10 de outubro de 2002

18 5 - RESULTADOS Aspecto fragmentado do evento e células mais intensas em locais aproximados ao radar (próximo ao horário de início do evento)

19 5 - RESULTADOS 3,6g/kg 1800m

20 5 - RESULTADOS Máx. mod.: 2,5 * 10-6 g/cm3 Boa representação
Perfis verticais: observado durante os vôos do experimento LBA (dias 9) e modelados (dias 9 e 10) Máx. mod.: 2,5 * 10-6 g/cm3 Máx. obs.: 2,0 * 10-6 g/cm3 Boa representação da estrutura vertical das nuvens da região Bases: entre 1500m e 1800m

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23 Quantidade Observada (0,39mm)
Necessidade de melhora de algumas parametrizações no modelo B. V. 2 5 - RESULTADOS Tabela VI. Síntese dos resultados obtidos para a remoção do sulfato. B. V. 2 (abaixo da nuvem) (mg/L) (dentro da nuvem) Totais (µg/L) Chuva modelada (0,023mm) g4 504,14 1630,77 2134,9 Chuva modelada (23,5mm) g3 0,566 16,37 16,93 Chuva observada (0,39mm) 30,78 986,81 1017,59 Quantidade Observada (0,39mm) 1689,1 Maior contribuição da remoção dentro da nuvem!!

24 6 - CONCLUSÕES Embora o modelo apresente uma pequena defasagem espacial dos núcleos de precipitação e nuvem em relação ao radar, há uma boa representação da estrutura vertical das nuvens amazônicas. Boa representação dos processos de remoção de poluentes na atmosfera através do decaimento temporal exponencial e dos coeficientes de remoção. (necessidade de representações mais realísticas) Sensibilidade dos coeficientes de remoção a condições atmosféricas Importância de uma boa representação do espectro de gotas de chuva e gotículas de nuvem nos modelos de remoção de poluentes atmosféricos

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Universidade de São Paulo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas Departamento de Ciências Atmosféricas Pós-Graduação em Meteorologia MODELAGEM NUMÉRICA DOS PROCESSOS DE REMOÇÃO ÚMIDA DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS PARA A REGIÃO AMAZÔNICA (RONDÔNIA) DURANTE A CAMPANHA LBA/DRY/SMOCC    Mariana Palagano Fabio Luiz Teixeira Gonçalves Julho, 2005

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