Marcelo Felix AlonsoMarcelo Felix Alonso

IPCC 2007 ( AR4 – WG1 )

ENIAC 4

17.468 válvulas, além de 1.500 relês e um grande número de capacitores, resistores e outros componentes.

RTp 0

VV

t

)(

^ 1uTURBauF

x

pwffv

z

uw

y

uv

x

uu

t

u

Um sistema de 13 equações (1 diagnóstica e 12 prognósticas)

)(1

vTURBavFy

pfu

z

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vv

x

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t

v

)(

^ 1wTURBawF

z

pguf

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x

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1

TTURBc

Q

Dt

D

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t

T

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)( :7) a 1i ( i

ii

iiii rTURBSz

rw

y

rv

x

ru

t

rpara

Cortesia: Adilson W. Gandu IAG/USP

Temos também: 13 váriáveis do modelo

(u, v, w, , p, T, r1, r2, r3, r4, r5, r6, r7)

Se conhecermos :

Fau, Fav, Faw, Q, Si, e fluxos turbulentos

(a “física” do modelo)

Então :O sistema de equações é “fechado” e, em princípio,

“resolvível”

MAS : (complexo e altamente não linear)Não existe método analítico para resolver esse

sistemaCortesia: Adilson W. Gandu IAG/USP

níveis verticais

1ºlat 1º

long

Resolução horizontal

Interações laterais

Interações com a superfície

Interações entre camadas

A PNT é uma problema de valor inicial e condições de contorno

Porque modelar dispersão e química de poluentes?

Anthropogenic Biogenic Biomass burning

MonthJAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

Per

cen

tual

Atualmente estima-se que 40% das mortes no mundo estão relacionados com degradação ambiental.50% das doenças respiratórias crônicas provavelmente associadas à poluição do ar.Pimentel et al.[2007]

Fonte: Tucci et al.[2003]

Tucci et al.[2003]

Urbano

O3Sulfato

CONOx

EmissõesUrbanas

HCSO2

CO2

CETESB [2005]

Gases emitidos na Região Metropolitana de São PauloGases emitidos na Região Metropolitana de São Paulo

Per

cen

tag

em d

e c

on

trib

uiç

ão

Per

cen

tag

em d

e c

on

trib

uiç

ão

das

fo

nte

s d

e e

mis

são

das

fo

nte

s d

e e

mis

são

Tipos de fontesTipos de fontes

N2OCO

CO2

MP

Modelos online

Acoplagem do módulo atmosfera com

química. Estado da arte em modelagem da

dispersão e química de poluentes.

Weather Research Forecast model with

Chemistry (WRF/Chem) (Grell et al. 2005;

Fast et al. 2006; Zhang et al. 2010a)

CATT-BRAMS (Coupled Aerosol and

Tracer Transport model to the Brazilian

developments on the Regional Atmospheric

Modelling System – Longo et al., 2011)

Modelos offline

Os parâmetros atmosféricos são usados

como dados de entrada para a resolução

numérica da dispersão. No caso dos

modelos químicos, consegue-se estudar

os efeitos isolados das reações químicas.

AMS/EPA Regulatory Model (AERMOD)

da Agência de Proteção Ambiental dos

Estados Unidos.

A LARGE RANGE OF SCALESA LARGE RANGE OF SCALES

FONTESLocal and regional inventories

Characterizing and predicting local air quality and regional effects resulting from emissions in a large city requires a detailed survey of emissions sources.

Top-down x bottom-up approaches

coarse information x Specific information

Low costs x high costs

TIE et al. (2010)

CO mixing ratio (ppbv)

Mexico city

CO emission

URBANO

Source: Butler et al.,2008

Em

iss

ão

to

tal

RETRO

EDGAR

IPCCAR4

Agregaçãodos COR

Lumped structure- Agrupamento por estrutura:O propeno (C3H6), que contem um grupo alquil y um enlace duplo de carbono, é representado como 1 PAR mais um 1 OLE Ex: CB05, 51 espécies e 156 reações

Lumped Molecule - Agrupamento seguindo a natureza químicaO propeno é incluído em ALKE (alcenos)Ex: RACM, 77 espécies e 237 reações

Mecanismos condensadosINCERTEZAS

1

(

(

)

)

()

24h

0

mass

kgunits: ( )

kg[air]

mixing ratio tendency:

s,

and

t

r t

r

t

t

d

E E

A double Gaussian function used to determine the diurnal cycle of urban emission. Freitas et al. (2010)

diurnal cycle of the burning:

( ) ( )E Et r t

0 4 8 12 16 20 24H ora Local (Fuso de B rasília )

0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250N

úm

ero

médio

de focos d

e fogo

( )r t

time

15 LT

Freitas et al., (2006,2007,2010)

1( )

air

air

E

E

F

F

z

F

z

fi rst phys.model layer

injectionlayer

total emission flux: being the smoldering f raction

smoldering term :

flaming term :

Plume rise mod

el

h

Injection Injection layerlayer

PLUMERISEQUEIMADAS

Freitas et al. (2007)

VULCÂNICAS

Orig RAMS adv – diff = 1. Orig RAMS adv – diff = 0.1

Orig RAMS adv – diff = 0.01 NEW BRAMS adv – diff = 0.01

FÍSICA

ddaquímicasreaçõesrise

plumePM

rasaconv

profconv

turbCLP

adv t

s

t

sQRW

t

s

t

s

t

s

t

s

t

s

425

The Walcek’s scheme

ddaquímicasreaçõesrise

plumePM

rasaconv

profconv

turbCLP

adv t

s

t

sQRW

t

s

t

s

t

s

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s

t

s

425

ddaquímicasreaçõesrise

plumePM

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turbCLP

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s

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sQRW

t

s

t

s

t

s

t

s

t

s

425

Deposição seca

1 1

Equilibrium between aqueous and gas phases (Henr

= 298.15K

: enthal

y's law)

solu

py

bility:

( ) ,sol

sol

Hfase lw faseaquosa gasosa

H H

HR T T

T

H

k r

k T eRTk

convective precip rate:

(from cumulus parameterization)

: cloud liquid

wet removal tendency (sink term W):

change

: equilibrium constant at

ˆfasegasosa

H

H lw

lwwetremoval

Tk

preck r s prec

sr

t z

water/ice mixing ratio (from CP)

: in-cloud gas phase mixing ratio

total mass deposited on surface:

ˆfasegasosa

wetremoval

cloudtop

airsfcsfc

s

t

s

m dz

Deposição úmida

ddaquímicasreaçõesrise

plumePM

rasaconv

profconv

turbCLP

adv t

s

t

sQRW

t

s

t

s

t

s

t

s

t

s

425

Condições iniciais e de fronteira químicas

Escala regionalDispersão horizontal

Smog fotoquímicoEvolução diurna São Paulo 7/11/2010

Imagens: http://www.cptec.inpe.br/

Imagem: http://meioambiente1.cptec.inpe.br/Fonte: Gacita, 2010

NO

NO2

CO

O3

09 12 18 2115(ppb)

NO NO2 CO O3

Hora local

CONCLUSÕES