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Title: Estudo do transporte atmosférico de Mp10 e SO2 com os Modelos WRF/CMAQ em regiões costeiras urbanas
metadata.dc.creator: Loriato, Ayres Geraldo
Keywords: Brisa marítima;Poluição;Ar – Qualidade;Inventários;Modelagem atmosférica
Issue Date: 2015
Abstract: O objetivo principal deste trabalho foi o estudo do transporte atmosférico de PM10 e SO2 em regiões costeiras urbanas usando modelos WRF/CMAQ. Duas regiões foram contempladas neste estudo. Uma é a Região da Grande Vitória (RGV), no estado do Espírito Santo, Brasil; a outra é a Região da Grande Dunkerque (RGD), no Departamento Nord Pas-de-Calais, França. A RGV é cercada por uma cadeia de montanhas paralela à costa, resultando num topografia complexa e acidentada. Já a RGD possui uma topografia muito mais suave. As entradas de dados para os modelos WRF/CMAQ englobaram o inventário de emissões de poluentes atmosféricos do IEMA-ES para a RGV, e o inventário de emissões no nível do solo de Nord Pas-de-Calais denominado ―Cadastre_totaux_3km_A2008 _M2010_V2_SNAPN2‖ para a RGD. Ambos os inventários apresentaram restrições, todavia. O inventário da RGV apresentou valores de ressuspensão em vias de tráfego elevados, em comparação com diversos estudos, e teve esses dados modificados. Os dados no nível do solo e a grande área de das células da grade (9 km2) do inventário da RGD não permitiram resultados satisfatórios de modelagem. A validação dos modelos foi realizada por comparação com resultados obtidos em duas campanhas experimentais: uma na cidade de Dunkerque, no norte da França, em setembro de 2009; a outra na cidade de Vitória, no sudeste do Brasil, em julho de 2012. Esses dados foram obtidos pelo uso de sistemas de Light Detection and Ranging (LIDAR) e Sonic Detection and Ranging (SODAR), bem como de Estações Meteorológicas de Superfície (EMS) e de monitoramento atmosférico. Os resultados deste trabalho mostraram que: a) existe uma necessidade de melhorias contínuas nos inventários regionais de emissões, adaptando-os para condições locais específicas e focando na obtenção de parâmetros necessários para modelagem fotoquímica; b) os valores de módulo e direção das velocidades obtidas na modelagem meteorológica influenciam fortemente os resultados da modelagem de concentração de poluentes; c) a qualidade do ar tanto na RGV quanto na RGD merece atenção, sobretudo no que diz respeito às concentrações de MP10. De acordo com os dados das estações de monitoramento, a situação parece mais crítica na RGD; d) a modelagem da RGV apresentou resultados mais satisfatórios do que a da RGD, de acordo com os resultados das validações; e) a entrada da brisa do mar provocou alterações significativas na concentração dos poluentes, o que pôde ser observado na análise da dinâmica da dispersão de MP10 e SO2. Esse fenômeno foi mais marcante na RGV, onde a entrada da brisa marítima provocou um movimento oscilatório na pluma de poluição, levando-a para os bairros mais densamente povoados do conglomerado urbano. Na RGD, a entrada da brisa não foi cotidiana e, no dia em que ela aconteceu, houve uma alteração de quase 180º na direção do movimento da pluma de poluição. Além do aumento da turbulência vertical, o qual já foi estudado por diversos autores, este estudo focou também na influência brisa do mar na dinâmica da pluma de dispersão de poluentes atmosféricos em regiões costeiras.
This work's main objective is to study atmospheric transportation of MP10 and SO2 in urban coastal areas using WRF/CMAQ modeling. Two main areas were chosen for this purpose. One is Great Vitória Area (GVA), in Espírito Santo State, Brasil; the other is Great Dunkerque Area (GDA), in Nord Pas-de-Calais, France. GVA is surrounded by a mountain range parallel to the coast, which makes its topography complex and rugged. On the other hand, GDA's topography is much smoother. Modeling inputs encompassed IEMA-ES' inventory of atmospheric pollutants emissions for GVA, and Nord Pas-de-Calais' inventory of ground level emissions named " Cadastre_totaux_3km_A2008 _M2010_V2_SNAPN2" for GDA. Both inventories showed restrictions, however. GVA's showed high traffic lanes resuspension in comparison with several studies, so those data were altered. Ground level data and large grid area (9 km2) of GDA inventory didn't allow for satisfying modeling results. Modeled results were validated by comparing them with two experimental campaigns: one performed in the city of Dunkerque, North of France, on September 2009; the other in Vitória, Southeast of Brazil, on July 2012. Experimental data were obtained through the use of Light Detection and Ranging (LIDAR), Sonic Detection and Ranging (SODAR), Surface Meteorological Stations (SMS) and atmospheric monitoring stations. Results of this work showed that: a) there is a need for continuous improvement on regional inventories of emissions, adapting them to specific local characteristics and focusing on obtaining parameters required for photochemical modeling; b) the direction and magnitude of velocity vectors obtained from meteorological modeling have a high impact on pollutant concentrations modeling; c) air quality in both GVA and GDA deserve attention, especially regarding MP10 concentrations. Based on monitoring stations data, the situation seems more critical in GDA; d) modeling in GVA was better than in GDA according to validation results; e) sea breeze inflow caused significant alteration on pollutants concentration, which was observed analyzing MP10 and SO2 dispersion dynamics. This phenomenon was more distinctive in GVA, where the sea breeze caused an oscillatory motion on the pollution plume, moving it to the urban agglomeration most densely populated neighborhoods. In GDA, sea breeze inflow wasn`t a daily phenomenon, and on the day when it occurred there was a change of almost 180º in the pollution plume direction of movement. In addition to vertical turbulence increase, which has already been studied by many authors, this study also focus on influence of sea-breeze of plume dynamics effects on dispersing atmospheric pollutants in coastal areas.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/1722
Appears in Collections:PPGEA - Dissertações de mestrado

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