Modelagem e assimilação de aerossóis atmosféricos sobre São Paulo - Brasil com o modelo de transporte químico regional EURADIM em alta resolução

Autor: Duarte, Ediclê de Souza Fernandes
Přispěvatelé: Elbern, Hendrik, Koren, Ilan, Andrade, Maria de Fatima, Rosário, Nilton Manuel Évora do, Albuquerque, Taciana Toledo de Almeida, Silva, Cláudio Moisés Santos e, Hoelzemann, Judith Johanna
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFRN
Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Um estudo da qualidade do ar em alta resolução sobre a Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), Brasil, é apresentado usando o modelo de transporte químico regional EURopean Air Pollution Dispersion - Inverse Model (EURAD-IM) para simular características detalhadas de interações de plumas de poluentes. Nestes primeiros estudos sobre material particulado (MP2.5 e MP10), os dados modelados são avaliados com dados observacionais de 24 estações de superfície da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) e de um Lidar. Os dois estudos de caso apresentados, com foco em 10- 13 de julho e 22-25 de outubro de 2016, mostram como diferentes condições meteorológicas afetam o transporte de plumas de poluição sobre a RMSP com origem (i) da América do Sul central, associada a atividades de queimadas (ii) do interior do estado de São Paulo (SP), (iii) da região metropolitana do Rio de Janeiro (RMRJ) a 429 km de distância, incluindo o transporte na direção contrária, (iv) da cidade portuária de Santos, assim como de Campinas sobre a RMSP e vice-versa. Foram feitas três simulações, a primeira utilizando o inventário de emissões do EDGAR v4.3.2, a segunda substituindo a categoria das emissões de transporte terrestre pelos dados do modelo de emissões veicular (VEIN) de alta resolução espacial e a terceira usando a técnica variacional de assimilação de dados em três dimensões (3D-Var) para MP2.5. A performance do modelo variou de excelente a boa concordância com as observações variando dentro dos desvios padrão e elucidou o papel do transporte de longa distância de material particulado do centro da América do Sul e o transporte local dentro do estado de SP, afetando a qualidade do ar da RMSP. Para o período de 10-13 de julho, os resultados de MP10 e MP2.5 nas simulações sem assimilação para o domínio com resolução de 1 km x 1 km subestimaram as observações e o bias variou entre 8 – 41 %. Para o centro da RMSP, o EURAD-IM apresentou um melhor desempenho usando as emissões do VEIN. O segundo estudo de caso em outubro revelou que as plumas de poluição da RMSP e da RMRJ interagem entre si, por meio de duas rotas possíveis: via o Vale do Paraíba ou via o oceano entre o litoral do Rio de Janeiro e São Paulo. Para outubro 22-25, o desempenho do EURAD-IM foi melhor fora da cidade de SP onde a simulação subestimou as observações e o bias variou entre 2 – 41 %. O esquema EURAD-IM 3D-Var foi adaptado e utilizado no MASP pela primeira vez. A assimilação reduziu significativamente os erros, o que melhorou o desempenho subsequente do PM2.5 durante os dias 10 e 13 de julho. A high-resolution air quality study over the Metropolitan Area of São Paulo (MASP), Brazil is presented using the EURopean Air Pollution Dispersion - Inverse Model (EURAD-IM) for a highly detailed simulation of the air pollution plume interactions. In these first case studies on particulate matter (PM2.5 and PM10) modeled data are evaluated with observational in-situ data from 24 surface stations from the Environmental Company of the State of São Paulo (CETESB) and a Lidar. The two presented case studies, focusing on July 10-13 and October 22-25, 2016, show how different meteorological conditions affect the transport of pollution plumes over the MASP originating from (i) central South America, associated to biomass burning activities, (ii) from the interior of the state of São Paulo (SP), (iii) the metropolitan region of Rio de Janeiro (RMRJ) 429 km apart, including transportation in the opposite direction, (iv) the port and city of Santos, as well as Campinas and contrary direction. Three simulations were carried out, the first using the emissions inventory of EDGAR v4.3.2, the second replacing the category of land transport emissions with data from the Vehicle Emissions Model (VEIN) with high spatial resolution and the third using the three-dimensional variational data assimilation technique (3D-VAR) for PM2.5. The performance of the model varied from excellent to good agreement with the observations varying within the standard deviations and elucidated the role of long-range transport of particulate matter from central South America and local transport within the state of SP, affecting the air quality at MASP. For the period from July 10-13, the results of PM10 and PM2.5 in the simulations without assimilation for the domain with 1 km x 1 km resolution underestimated the observations, and the bias varied between 8 - 41%. For MASP center, EURAD-IM performed better using VEIN emissions. The second case study in October revealed that air pollution plumes from the MASP and MARJ interact with each other, through two possible routes: via the Vale do Paraíba or via the ocean between the coast of Rio de Janeiro and São Paulo. For October 22-25, EURAD-IM performance was more accurate outside the city of SP where the simulation underestimated observations, and the bias varied between 2 - 41%. EURAD-IM 3D-Var scheme was adapted and used in the MASP for first time. The assimilation significantly reduced errors, which improved the subsequent performance of PM2.5 during July 10- 13.
Databáze: OpenAIRE
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