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metadata.dc.type: Dissertação
Issue Date: 26-Feb-2018
metadata.dc.creator: MELO, Adayana Maria Queiroz de
metadata.dc.contributor.advisor1: COHEN, Júlia Clarinda Paiva
metadata.dc.contributor.advisor-co1: DIAS JÚNIOR, Cléo Quaresma
Title: Simulações de linhas de instabilidade continentais e a formação de correntes de densidade superficiais ricas em ozônio
metadata.dc.description.sponsorship: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Citation: MELO, Adayana Maria Queiroz de. Simulações de linhas de instabilidade continentais e a formação de correntes de densidade superficiais ricas em ozônio. Orientadora: Júlia Clarinda Paiva Cohen. 2018. 66 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Ambientais) - Instituto de Geociências, Universidade Federal do Pará, Museu Paraense Emílio Goeldi, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, Belém, 2018. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/10998. Acesso em:.
metadata.dc.description.resumo: O objetivo principal deste trabalho é compreender melhor o aumento de ozônio (O3) na superfície por influência de correntes de densidade formadas pelo ar frio dos downdrafts provenientes de sistemas convectivos de mesoescala, utilizando dados medidos na Amazônia Central, no sítio experimental de Manacapuru, do projeto GoAmazon (Observations and Modeling of the Green Ocean Amazon), reanálises do ECMWF Era-Interim (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) e simulações numéricas da atmosfera com o modelo de mesoescala BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) versão 5.3. Para investigar os aumentos superficiais de O3 utilizaram-se, primeiramente, os dados medidos em Manacapuru e de reanálises do ECMWF Era-Interim. Através destes dados observou-se, entre os dias 10 e 14 de Abril de 2014, uma “pluma” rica em O3 localizada na média troposfera juntamente com o aumento das concentrações deste gás na superfície. Foram analisadas as imagens de satélite no canal infravermelho referentes a este período, e as imagens do dia 14/04 mostraram a passagem de duas linhas de instabilidade (LIs) por Manacapuru, a primeira passou de madrugada e a segunda pela tarde. Observou-se que estas LIs não se formaram na costa Norte/Nordeste da América do Sul por ação da brisa marítima, como comumente ocorre. Recorreu-se então à análise de cartas sinóticas da superfície para entender a formação desses sistemas convectivos, e estas sugeriram que as LIs se desenvolveram dentro do continente, por influência de um Sistema Frontal que atingiu o sudeste da América da Sul neste período. Dessa forma, estas LIs receberam o nome de Linhas de Instabilidade Continentais (LICONs). Examinaram-se então os dados experimentais medidos próximo à superfície no dia 14/04, e constatou-se que durante a passagem das LICONs ocorreram fortes downdrafts em Manacapuru, uma vez que foram observadas altas taxas de precipitação e aumentos na velocidade do vento horizontal, além de aumentos na pressão atmosférica, na densidade do ar e nos níveis superficiais de O3. Adicionalmente, observaram-se também quedas bruscas nos valores de temperatura potencial equivalente e na razão de mistura. Recorreu-se às simulações numéricas utilizando o modelo JULES-CCATT-BRAMS para entender a estrutura tridimensional da química e termodinâmica da atmosfera durante a passagem destas LICONs. As simulações conseguiram capturar as principais características químicas e termodinâmicas da atmosfera durante a presença da primeira LICON observada na madrugada do dia 14/04. Os resultados da simulação mostraram que os downdrafts oriundos da LICON trazem um ar mais frio, seco e denso para próximo da superfície. Esta coluna de ar dos downdrafts passou pela “pluma” de O3 na média troposfera, formou correntes de densidade ricas deste gás e jatos de baixos níveis foram induzidos próximo à superfície e espalharam o O3. Por fim, essa coluna de ar mais limpa diminuiu os níveis de monóxido de carbono (CO) superficiais, e os maiores níveis de O3 foram responsáveis pelo aumento do dióxido de nitrogênio (NO2) na superfície.
Abstract: The main objective of this work is to better understand the increase of ozone (O3) in the surface by influence of density currents formed by the cold air of the downdrafts coming from mesoscale convective systems, using data measured in Central Amazonia, at the Manacapuru experimental site of the GoAmazon project (Observations and Modeling of the Green Ocean Amazon), reanalysis of the ECMWF Era-Interim (European Center for Medium-Range Weather Forecasts) and numerical simulations of the atmosphere with the Brazilian Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS) model, version 5.3. To investigate surface O3 increases, the data measured in Manacapuru and ECMWF Era-Interim reanalysis were used first. Through these data, between April 10 and 14, 2014, an O3 "plume" located in the middle troposphere was observed, together with the increase in the concentrations of this gas at the surface. The images of the satellite in the infrared channel referring to this period were analyzed, and the images of the day 04/14 showed the passage of two lines of instability (LIs) by Manacapuru, the first passed at dawn and the second in the afternoon. It was observed that these LIs did not form on the North / Northeast coast of South America by the action of the sea breeze, as it commonly occurs. We then used the analysis of surface synoptic charts to understand the formation of these convective systems, and these have suggested that LIs developed within the continent, influenced by a Frontal System that reached south-eastern South America during this period. Thus, these LIs were called the Continental Instability Lines (LICONs). The experimental data measured near the surface were then examined on 04/14, and it was found that during the passage of the LICONs there were strong downdrafts in Manacapuru, since high precipitation rates and increases in the horizontal wind velocity were observed, as well as increases in atmospheric pressure, air density and surface O3 levels. Additionally, there were also sharp declines in the potential equivalent temperature values and the mixing ratio. Numerical simulations using the JULES-CCATT-BRAMS model were used to understand the three-dimensional structure of the chemistry and thermodynamics of the atmosphere during the passage of these LICONs. The simulations were able to capture the main chemical and thermodynamic characteristics of the atmosphere during the presence of the first LICON observed at dawn on 04/14. The simulation results showed that downdrafts from LICON bring cooler, drier, dense air to the surface. This downdrafts air column passed by the O3 “plume" in the middle troposphere, formed rich gas density currents and low level jets were induced near the surface and spread the O3. Finally, this cleaner air column reduced surface carbon monoxide (CO) levels, and higher O3 levels were responsible for the increase in surface nitrogen dioxide (NO2).
Keywords: Linhas de tormenta
Fluxo de jato
Ozônio
Amazônia brasileira
metadata.dc.subject.areadeconcentracao: CLIMA E DINÂMICA SOCIOAMBIENTAL NA AMAZÔNIA
metadata.dc.subject.linhadepesquisa: INTERAÇÃO CLIMA, SOCIEDADE E AMBIENTE
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIA::QUIMICA DA ATMOSFERA
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
Museu Paraense Emílio Goeldi
metadata.dc.publisher.initials: UFPA
EMBRAPA
MPEG
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Geociências
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.source: 1 CD-ROM
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