Caracterização de profundidade óptica de aerossóis atmosféricos no nordeste brasileiro: um estudo através do sistema de modelagem EURAD-IM com assimilação de dados

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Oliveira, Aline Macedo de
• Orientador(a): Hoelzemann, Judith Johanna
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS CLIMÁTICAS
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: EURAD-IM; MODIS; Aerossóis atmosféricos; Assimilação de dados; Nordeste do Brasil
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28489

Desde os primeiros modelos numéricos criados para a Previsão Numérica do Tempo (PNT) procuram-se formas para melhorar precisão e qualidade dos seus resultados. Modelos numéricos aplicados à previsão químico-atmosférica são considerados recentes quando comparados aos aplicados a PNT. Com o intuito de melhorar o resultado dos modelos numéricos, adota-se o uso de técnicas como a assimilação de dados (AD). A AD faz uso de dados já modelados com observações disponíveis para fornecer um resultado o mais fidedigno com a realidade. Dentre os diversos tipos de modelos, por vezes, considera-se modelos de transporte químico que estudam e preveem o comportamento de gases e partículas na atmosfera. Dentre estes o modelo EURAD (EURopean Air Pollution Dispersion) e sua forma inversa, o EURADIM, desenvolvido pela Universidade de Colônia, na Alemanha, opera em escalas regional e hemisférica, faz o cálculo de transporte, difusão e transformação química de cerca de 70 espécies químicas. Além disto, inclui o método de assimilação de dados variacional em três e quatro dimensões (3D-VAR e 4D-VAR), que tem como objetivo, minimizar a função de custo, definida no tempo e espaço. O objetivo principal deste trabalho é caracterizar a Profundidade Óptica dos Aerossóis (AOD) através de um método de assimilação de dados em três dimensões, 3D-VAR do modelo EURAD-IM e do uso de dados de sensoriamento remoto para a região nordeste do Brasil (NEB). No NEB a falta de dados observacionais in situ torna a avaliação dos dados de modelagem um desafio. Por esta razão a AOD derivada do MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) a bordo dos satélites AQUA e TERRA foi utilizada de duas formas: para caracterizar as partículas de aerossóis na região e, em seguida, para a assimilação de dados no modelo EURAD-IM. Para a primeira, fez-se uma análise de 10 anos (de 2005 a 2014) e observou-se que no NEB, os aerossóis no NEB caracterizam-se por baixa carga na maior parte dos anos, com valor da média dos dez anos de 0,2, exceto em duas estações definidas, nos meses de janeiro a março e de agosto a outubro. Os aerossóis na região são oriundos de emissões de partículas de outras regiões. Este padrão foi observado durante todos os anos do período analisado. Além disto, observou-se a presença de sal marinho (aerossol dominante na região), poeira do deserto, poluição urbana e queimadas, entre outros. As simulações com o modelo EURAD-IM foram realizadas no ano de 2014 para a região. Como dados de entrada meteorológicos foi utilizado o modelo meteorológico Weather Research and Forecasting (WRF) e como condições de fronteira química, dados do Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS). Foi observado que o EURADIM tem uma boa correlação com os dados do MODIS, exceto nos meses em que a AOD tem valores mais elevados (principalmente de agosto a outubro). Nestes meses o EURAD-IM superestima os valores de AOD para a região. Estudos de caso considerando a assimilação de dados, mostraram que o método funciona para o estado, mostra boa correlação com os dados observados, melhorando os resultados da modelagem pura.