Efeitos de uma parametrização com diferentes LCZs (Local Climate Zones) na simulação das concentrações de ozônio na RMSP

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Franco, Dirce Maria Pellegatti
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Dossel urbano; LCZ; Local climates zones; Ozone; Ozônio; Urban canopy; WRF-Chem; WUDAPT; Zonas climáticas locais
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14133/tde-25042024-112750/

A Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) possui mais de 21 milhões de habitantes espalhados por uma área de aproximadamente 8.000 km2. As fontes móveis são as principais responsáveis pelas emissões de gases e partículas envolvidas na formação de poluentes secundários, como ozônio e MP2,5, que frequentemente apresentam concentrações acima dos padrões de qualidade do ar. A representação da formação e transporte de poluentes, nos modelos de transporte químicos, necessita uma descrição detalhada da circulação de ar, uma vez que, a circulação local é impulsionada principalmente pela topografia e uso do solo, entre outros fatores. A descrição dos processos de microescala, nos modelos de mesoescala, é um desafio devido à falta de homogeneidade das características superficiais e locais das áreas urbanas. Muitos estudos sobre formação, transporte e dispersão de poluentes na RMSP têm sido realizados com a aplicação do WRF-Chem (Weather Research and Forecasting with Chemistry) e a análise das simulações tem mostrado a necessidade de melhoria na representação das características da superfície. Neste estudo, examinamos o papel e os efeitos da urbanização e da topografia, que induzem à interações complexas com as circulações atmosféricas de mesoescala, que influenciam os padrões de circulação local e, consequentemente, o comportamento dos poluentes. Para estudar o impacto do uso de uma parametrização urbana mais detalhada, foram geradas simulações na RMSP com o modelo WRF-Chem considerando três grades aninhadas, com resolução horizontal de 1 km na grade mais fina. Nas simulações, foram testadas duas configurações de superfície urbana: off (padrão) e BEP (Multilayer Building Environment Parameterization). Para a simulação com BEP, foram considerados 10 tipos de cobertura urbana, da classificação Local Climate Zones (LCZ), obtidos através de imagens do satélite Landsat8, do software SAGA e de imagens do software Google Earth, como nível 0 da estratégia de aquisição de dados do WUDAPT (World Urban Database and Access Portal Tools). Foram analisados dois períodos, no primeiro, de 01 a 03 de novembro de 2013, os resultados simulados em superfície, de temperatura, velocidade do vento, umidade relativa e concentrações de ozônio foram comparados com dados medidos nas estações de monitoramento da qualidade do ar da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) e os de altitude, com sondagens meteorológicas e de ozônio obtidas em uma campanha de monitoramento experimental. No segundo período, de 07 a 18 de outubro de 2014, quando ocorreram várias ultrapassagens do padrão de qualidade do ar pelo ozônio na RMSP, foram comparados apenas os dados simulados com os observados em superfície. Em superfície, os resultados apresentaram melhora nas simulações dos dados meteorológicos com BEP em relação à parametrização padrão, principalmente na velocidade do vento com erro médio (MB) de -0,19 m/s e 2,08 m/s no primeiro período e -0,14 m/s e 0,77 m/s no segundo, respectivamente. Em relação ao ozônio, praticamente todos os índices estatísticos mostraram melhor desempenho nos resultados com a parametrização padrão do que na com BEP. Em altitude, os perfis verticais de temperatura potencial e umidade relativa foram bem representados por ambas as parametrizações em comparação com os perfis observados nas sondagens. Os perfis de concentrações de ozônio foram fortemente relacionados ao comportamento da camada limite planetária (CLP). Nas áreas urbanizadas, altura da CLP simulada com BEP foi mais alta do que a simulada com a parametrização padrão durante o dia, durante a noite foi mais baixa. Em ambos os períodos de estudo, a diferença entre os campos de altura da CLP simuladas com BEP e com a parametrização padrão foi de aproximadamente 350 m durante o dia e -400 m durante a noite.