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Projetos envolvendo o Departamento de Ciências Atmosféricas-IAG, IQ, IF, IGc, FMUSP, EACH, Mackenzie, Intituto de Botânica, UNESP, UFABC, UTFPr, Adolfo Lutz,
CETESB, INPE
As áreas urbanas impactam no Clima
E os impactos climáticos afetam as cidades:
A qualidade do ar, entre outros, é afetada
Motivação
- Aumento da participação
das cidades nos impactos
climáticos
- Maiores efeitos sofridos
pelas áreas urbanas estão
associados com o uso
inadequado do solo, com o
aumento do armazenamento
de energia em decorrência
dos materiais utilizados nas
construções, com o
aumento da rugosidade da
superfície e com a emissão
de poluentes.
Mudanças no Balanço de Energia
Poluentes urbanos
CO, NOx, SO2, PAN,
Ozone
Partículas: sulfato e Carbono
Gases de Efeito Estufa CO2
N2O
O3
CFC
Mudanças no uso do solo
Processo número: 08/58104-8
Departamento de Ciências Atmosféricas
IAG-USP
Projetos aprovados
NARROWING THE UNCERTAINTIES ON AEROSOL AND CLIMATE CHANGES IN SAO PAULO STATE NUANCE-SPS Website do projeto: http://nuance-lapat.iag.usp.br/ Coordenação: Maria de Fatima Andrade Pesquisadores Principais: Paulo Saldiva, Eduardo Landulfo e Edmilson Dias de Freitas. Pesquisadores envolvidos e instituições: IAG: prof. Adalgiza Fornaro, prof. Fabio Gonçalves, prof. Edmilson Freitas, profa. Rita Yuri Ynoue IQ: profa. Perola Vasconcellos IPEN: prof. Eduardo Landulfo IGc: Profa. Marli Babinski IF: prof. Americo Kerr FMUSP: prof. Paulo Saldiva EACH-USP: profa. Regina Miranda e prof. Andrea Cavichiooli UFABC: profa. Claudia Boian Mackenzie: prof. Jairo Pedrotti UNESP: profa. Maria Lucia Antunes UTFPr: Prof. Jorge Martins, Profa. Leila Martins CETESB: Maria Lucia Guardani, Jesuino Romano, Maria Helena Martins, Maria Cristina Oliveira.
Impacto das emissões veiculares na formação de particulado fino
Impacto dos tipos de combustível para a qualidade do ar: os casos das regiões Metropolitanas de São Paulo e Rio de Janeiro
Particulado Fino, MP2.5, e saúde ◦ Contexto do INAIRA (Instituto Nacional de Análise
de Risco Ambiental)
levantamento das emissões de poluentes no Estado de São Paulo, incluindo as fontes móveis, industriais e de agricultura para serem integradas no sistema de modelagem da qualidade do ar;
caracterização espacial e temporal das variações das propriedades físicas e químicas do aerossol atmosférico;
caracterização da formação de aerossol orgânico e inorgânico secundário decorrente das emissões de Compostos Orgânicos Voláteis de queima de combustíveis e biomassa;
inclusão da descrição do aerossol em modelos de qualidade do ar
desenvolvimento de modelos integrados de qualidade do ar e clima para avaliação dos processos de feedback entre composição da atmosfera e alterações climáticas;
a associação de modelos de qualidade do ar com modelos de análise de risco ambiental para estudos dos impactos à saúde.
Campanhas experimentais para levantamento de dados de emissão: fontes móveis
Campanhas para levantamento de perfis verticais: LIDAR, Sondagens, etc.
Amostragens em superfície
Pico do Jaraguá Station (nova estação ):
Monitoramento contínuo de SO2, NOx, O3, PM10, PM2,5, CO, CO2, CH4 .
Complementação de medidas
Etanol, NH3, CCN
1
10
100
1000
10000
1977 1981 1983 1986 1989 1994 1997 1998 1999 2003 2005 2008 2009 2012
Con
centr
ação n
g/m
3
Variação temporal da concentração Elementar – São Paulo
MP2.5
Si
S
K
Ca
V
Fe
Ni
Zn
Pb
y = 2,1236x - 0,6739
R² = 0,6735
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25
OC/PM2.5= 0.44 EC/PM2.5=0.13
Tipo
Mitosporos
Alternaria sp
Cercospora sp
Cladosporium sp
Dreschlera/Bipolaris
Pen/Asp
Spegazzinia sp
Torula sp
Smuts
Agaricaceae
Agrocybe-like
Coprinus-like
Cortinariaceae
Ganoderma sp
Panaeolus/Psathyrella
Russula/Laccaria
Tomentella-like
Polens found
Alchornea sp
Amaranthaceae
Arecaceae
Cedrela (Meliaceae)
Cyperaceae
Eugenia sp (Myrtaceae)
Machaerrium sp (Fabaceae)
Maytrenus (Celastaceae)
Monolete Ascoporos
Degobbi, 2013
AOD média AOD máxima AOD mínima
Satélite Aqua
0,316 ± 0,215
0,927 ± 0,201
0,049 ± 0,005
Satélite Terra 0,187 ± 0,174 0,915 ± 0,024 0,005 ± 0,005
Values of AOD in July-September, 2012
Backscatter measured with the LIDAR MSP, 12 September 2012
Figura 2 – Medidas do perfil vertical da atmosfera da RMSP para o dia 12 de Setembro
de 2012, durante a campanha de medidas do projeto NUANCES-SP.
a) b)
c)
d)
Vertical Profile – September 12, 2012
Lopes, 2013
PM2,5 = 12,216 + 34,545 AOD PM2,5 = 13,395 + 18,435 AOD
Correlation between PM2.5 and AOD (Terra and Aqua satellites) July – September 2012
Lopes, 2013
Almeida G., Hetem I., 2012
Variação temporal de CCN sob diferentes taxas de saturação
Distribuição de tamanho do aerossol de 10 a 660 nm.
Variação diurna de hidrocarbonetos: leve acima e pesados (abaixo) e O3 e NO2 (valores médios para 2012).
Nogueira T., Dominucci, P. 2013
Emission Factor Evaluations
Tunnel Measurements
TUNNEL JANIO QUADROS
18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00
700
750
800
850
900
950
1000
1050
1100
Co
nce
ntr
atio
n o
f C
O2 / m
g m
-3
local time
CO2 concentration inside
CO2 concentration outsideTJQ
18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
C
O2 c
on
ce
ntr
atio
ns / m
g m
-3.
local time
CO2 concentration inside
CO2 concentration outsideTRA
May 2011 July 2011
Heavy duty Light duty
TJQ – Light-duty
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
co
nce
ntr
ation
u
g/m
3
Corg Cel
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Co
nce
ntr
atio
n u
g/m
3
Corg Celem
TRA – Heavy-duty
Mass balance PM2.5 in Jani Quadros
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
fra
ctio
n o
f P
M m
ass
other
sulfate
crustal
EC
OM (=1.2xOC)
Balanço de Massa – Veículos leves
Nogueira et al., 2013
CO2, CO, NOx e SO2 medidos com resolução horária.
VOCs foram coletados a cada duas horas.
PM2.5 e PM2.5-10 foram coletados a cada 6-h (dia) e 12-h (noite).
Atmos. Chem. Phys. 2013
Apesar do aumento da frota, menores fatores de emissão
Maior contribuição da frota de diesel para emissão de partículas finas
Relação EC/OC >1 emissão de diesel
Emissão considerável de etanol não queimado => impacto na formação de ozônio
Veículos são responsáveis por >50% das emissões de partículas finas
SPM-BRAMS, WRF-Chem, CMAq-Models 3
27 km
9 km
3 km
1 km
Exemplo de emissão de NOx para a RMSP 1km de resolução
Exemplo de emissão de NOx 3km de resolução
Duas grades 9 e 3 km com o centro da grade na RMSP
Campos Meteorológicos para as condições iniciais do Global Forecast System (GFS), com espaçamento de grade de 1o por 1o cada 6 horas
9km
3km
Condições de Contorno do CCSM3
• Comunity Climate System Model
• NCAR
Mazzoli C., 2013
SRES B1 SRES A2 Difference
Ozone (ppb) 51.65 59.39 +7.74
CO (ppb) 83.82 82.52 -1.3
Temperature (°C) 19.45 20.50 +1.05
NOx (ppb) 1.022 0.872 -0.15
COV (ppb) 36.76 29.84 -6.92
RH (%) 74.96 82.08 +7.06
Maiores diferenças com a combinação de emissões urbanas e Mudanças Climáticas Situação Meteorológica mesma temperatura e variação na Umidade Relativa
Mazzoli C., 2013
Pico do Jaraguá Station (the highest point in MASP):
Measurements of SO2, NOx, O3, PM10, PM2,5, PAN, CO, COVs, Green House Gases (CO2, CH4 and N20), NH3.
Downtown Station – PM2,5, CO, COVs, HC.
Source: World Health Organization 2006. Air quality guidelines Global Update 2005, DK-2100 Copenhagen O, Denmark
Modelos Eulerianos associados com modelos
Dose - Resposta
Mortality and morbidity risk associated to ozone and particles concentration
Martins, 2010
Impacto radiativo direto, semi-direto e de micro-física da precipitação
Impacto de diferentes combustíveis: formação de ozônio e de partículas
Partículas ◦ Composição
◦ Fontes
◦ Distribuição de Tamanho
Gases ◦ Precursores de Ozônio
◦ Precursores de partículas
Escala Local: grande influência das emissões de etanol não queimado para a formação de ozônio Escala Global: as mudanças locais de emissão terão impacto maior sobre a qualidade do ar na RMSP
Agradecimentos: FAPESP, CNPq, CETESB, IAG/USP
www.lapat.iag.usp.br www.master.iag.usp.br
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