Efeitos de poluição urbana na higroscopicidade dos aerossóis e na ativação de gotas em nuvens quentes na Amazônia no âmbito do experimento GoAmazon 2014/5

Autor(es)

Alex Sandro Alves de Araujo

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física
• Data de defesa: 05 maio 2017

Membros da banca

Alexandre Lima Correia; Alan James Peixoto Calheiros; Maria Assuncao Faus da Silva Dias

• Orientador: Henrique de Melo Jorge Barbosa

Resumo

As medidas do experimento Green Ocean Amazon (GoAmazon 2014/5 ) foram realiza- das nos arredores de Manaus, na região central da Amazônia, durante dois anos, com o objetivo de entender como o ciclo de vida dos aerossóis e das nuvens em condições naturais é influenciado pelas emissões urbanas. Neste contexto, o presente trabalho procurou estudar a higroscopicidade dos aerossóis em condições poluídas pela pluma de Manaus e discuti-la à luz do que era esperado em condições prístinas. A partir desses resultados experimentais, usamos um modelo adiabático de parcela de nuvem para estudar o impacto da poluição de Manaus na formação de nuvens quentes. Observamos altas concentrações de aerossóis vindos de Manaus, com média de Ncn = 2.425 cm 3 e percentis de 25 % e de 75 % respectivamente dados por 937 cm 3 e 3.259 cm 3 . Para a Amazônia prístina, os valores tipicamente encontrados são da ordem de Ncn 400 cm 3 . A higroscopicidade das partículas da poluição urbana é notavelmente baixa, com média de t = (0, 09 ± 0, 01) para todos os diâmetros investigados. Além disso, são altamente heterogêneas quanto à higroscopicidade. As partículas naturais da Amazônia têm higroscopicidade média da ordem de t 0, 14, não sendo tão heterogêneas quanto as partículas de Manaus. Aperfeiçoamos e utilizamos um modelo adiabático de parcela de nuvem para investigar de forma sistemática o impacto da pluma de Manaus nos primeiros estágios de formação das nuvens quentes. O modelo foi validado através da comparação com quatro casos exemplificados na literatura, vindos de modelos conceitualmente semelhantes, mas de implementações numéricas diferentes. Em nossas simulações, consideramos que o formato da distribuição de tamanho das partículas de aerossol poderia variar com a concentração total de partículas, ao irmos da situação limpa para a poluída. Além disso, consideramos também que a higroscopicidade variava com a concentração total e com o tamanho das partículas de aerossol. Isto foi feito em etapas, permitindo representar as partículas de aerossol com crescente grau de detalhamento. Observamos que o número de gotículas na base da nuvem é determinado principalmente pela concentração de partículas e pela velocidade vertical. Em segundo lugar, vem o formato da distribuição de tamanho, e, depois, a higroscopicidade. Mostramos que simulações que não consideram estes outros fatores irão, necessariamente, superestimar o efeito dos aerossóis nas nuvens quentes. Da condição limpa para a condição poluída pela pluma, observamos o aumento da concentração gotículas e a correspondente diminuição do raio efetivo dessa população de gotículas. Observamos, também, a diminuição da fração de aerossóis ativados. Os resultados sugerem que, na condição poluída, as nuvens acumulam água líquida mais rapidamente em seus primeiros 200 m, em relação à condição limpa. (AU)

• Processo FAPESP: 15/00787-6 - Efeitos da poluição antropogênica nas nuvens quentes na Amazônia: um estudo de modelagem
• Beneficiário: Alex Sandro Alves de Araujo
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Mestrado