Simulações de linhas de instabilidade continentais e a formação de correntes de densidade superficiais ricas em ozônio

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.