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Projetos envolvendo o Departamento de Ciências Atmosféricas-IAG, IQ, IF, IGc, FMUSP, EACH, Mackenzie, Intituto de Botânica, UNESP, UFABC, UTFPr, Adolfo Lutz,
CETESB, INPE
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As áreas urbanas impactam no Clima
E os impactos climáticos afetam as cidades:
A qualidade do ar, entre outros, é afetada
Motivação
- Aumento da participação
das cidades nos impactos
climáticos
- Maiores efeitos sofridos
pelas áreas urbanas estão
associados com o uso
inadequado do solo, com o
aumento do armazenamento
de energia em decorrência
dos materiais utilizados nas
construções, com o
aumento da rugosidade da
superfície e com a emissão
de poluentes.
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Mudanças no Balanço de Energia
Poluentes urbanos
CO, NOx, SO2, PAN,
Ozone
Partículas: sulfato e Carbono
Gases de Efeito Estufa CO2
N2O
O3
CFC
Mudanças no uso do solo
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Processo número: 08/58104-8
Departamento de Ciências Atmosféricas
IAG-USP
Projetos aprovados
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NARROWING THE UNCERTAINTIES ON AEROSOL AND CLIMATE CHANGES IN SAO PAULO STATE NUANCE-SPS Website do projeto: http://nuance-lapat.iag.usp.br/ Coordenação: Maria de Fatima Andrade Pesquisadores Principais: Paulo Saldiva, Eduardo Landulfo e Edmilson Dias de Freitas. Pesquisadores envolvidos e instituições: IAG: prof. Adalgiza Fornaro, prof. Fabio Gonçalves, prof. Edmilson Freitas, profa. Rita Yuri Ynoue IQ: profa. Perola Vasconcellos IPEN: prof. Eduardo Landulfo IGc: Profa. Marli Babinski IF: prof. Americo Kerr FMUSP: prof. Paulo Saldiva EACH-USP: profa. Regina Miranda e prof. Andrea Cavichiooli UFABC: profa. Claudia Boian Mackenzie: prof. Jairo Pedrotti UNESP: profa. Maria Lucia Antunes UTFPr: Prof. Jorge Martins, Profa. Leila Martins CETESB: Maria Lucia Guardani, Jesuino Romano, Maria Helena Martins, Maria Cristina Oliveira.
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Impacto das emissões veiculares na formação de particulado fino
Impacto dos tipos de combustível para a qualidade do ar: os casos das regiões Metropolitanas de São Paulo e Rio de Janeiro
Particulado Fino, MP2.5, e saúde ◦ Contexto do INAIRA (Instituto Nacional de Análise
de Risco Ambiental)
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levantamento das emissões de poluentes no Estado de São Paulo, incluindo as fontes móveis, industriais e de agricultura para serem integradas no sistema de modelagem da qualidade do ar;
caracterização espacial e temporal das variações das propriedades físicas e químicas do aerossol atmosférico;
caracterização da formação de aerossol orgânico e inorgânico secundário decorrente das emissões de Compostos Orgânicos Voláteis de queima de combustíveis e biomassa;
inclusão da descrição do aerossol em modelos de qualidade do ar
desenvolvimento de modelos integrados de qualidade do ar e clima para avaliação dos processos de feedback entre composição da atmosfera e alterações climáticas;
a associação de modelos de qualidade do ar com modelos de análise de risco ambiental para estudos dos impactos à saúde.
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Campanhas experimentais para levantamento de dados de emissão: fontes móveis
Campanhas para levantamento de perfis verticais: LIDAR, Sondagens, etc.
Amostragens em superfície
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Pico do Jaraguá Station (nova estação ):
Monitoramento contínuo de SO2, NOx, O3, PM10, PM2,5, CO, CO2, CH4 .
Complementação de medidas
Etanol, NH3, CCN
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1
10
100
1000
10000
1977 1981 1983 1986 1989 1994 1997 1998 1999 2003 2005 2008 2009 2012
Con
centr
ação n
g/m
3
Variação temporal da concentração Elementar – São Paulo
MP2.5
Si
S
K
Ca
V
Fe
Ni
Zn
Pb
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y = 2,1236x - 0,6739
R² = 0,6735
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25
OC/PM2.5= 0.44 EC/PM2.5=0.13
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Tipo
Mitosporos
Alternaria sp
Cercospora sp
Cladosporium sp
Dreschlera/Bipolaris
Pen/Asp
Spegazzinia sp
Torula sp
Smuts
Agaricaceae
Agrocybe-like
Coprinus-like
Cortinariaceae
Ganoderma sp
Panaeolus/Psathyrella
Russula/Laccaria
Tomentella-like
Polens found
Alchornea sp
Amaranthaceae
Arecaceae
Cedrela (Meliaceae)
Cyperaceae
Eugenia sp (Myrtaceae)
Machaerrium sp (Fabaceae)
Maytrenus (Celastaceae)
Monolete Ascoporos
Degobbi, 2013
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AOD média AOD máxima AOD mínima
Satélite Aqua
0,316 ± 0,215
0,927 ± 0,201
0,049 ± 0,005
Satélite Terra 0,187 ± 0,174 0,915 ± 0,024 0,005 ± 0,005
Values of AOD in July-September, 2012
Backscatter measured with the LIDAR MSP, 12 September 2012
Figura 2 – Medidas do perfil vertical da atmosfera da RMSP para o dia 12 de Setembro
de 2012, durante a campanha de medidas do projeto NUANCES-SP.
a) b)
c)
d)
Vertical Profile – September 12, 2012
Lopes, 2013
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PM2,5 = 12,216 + 34,545 AOD PM2,5 = 13,395 + 18,435 AOD
Correlation between PM2.5 and AOD (Terra and Aqua satellites) July – September 2012
Lopes, 2013
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Almeida G., Hetem I., 2012
Variação temporal de CCN sob diferentes taxas de saturação
Distribuição de tamanho do aerossol de 10 a 660 nm.
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Variação diurna de hidrocarbonetos: leve acima e pesados (abaixo) e O3 e NO2 (valores médios para 2012).
Nogueira T., Dominucci, P. 2013
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Emission Factor Evaluations
Tunnel Measurements
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TUNNEL JANIO QUADROS
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18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00
700
750
800
850
900
950
1000
1050
1100
Co
nce
ntr
atio
n o
f C
O2 / m
g m
-3
local time
CO2 concentration inside
CO2 concentration outsideTJQ
18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
C
O2 c
on
ce
ntr
atio
ns / m
g m
-3.
local time
CO2 concentration inside
CO2 concentration outsideTRA
May 2011 July 2011
Heavy duty Light duty
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TJQ – Light-duty
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
co
nce
ntr
ation
u
g/m
3
Corg Cel
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0
20
40
60
80
100
120
140
160
Co
nce
ntr
atio
n u
g/m
3
Corg Celem
TRA – Heavy-duty
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Mass balance PM2.5 in Jani Quadros
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
fra
ctio
n o
f P
M m
ass
other
sulfate
crustal
EC
OM (=1.2xOC)
Balanço de Massa – Veículos leves
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Nogueira et al., 2013
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CO2, CO, NOx e SO2 medidos com resolução horária.
VOCs foram coletados a cada duas horas.
PM2.5 e PM2.5-10 foram coletados a cada 6-h (dia) e 12-h (noite).
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Atmos. Chem. Phys. 2013
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Apesar do aumento da frota, menores fatores de emissão
Maior contribuição da frota de diesel para emissão de partículas finas
Relação EC/OC >1 emissão de diesel
Emissão considerável de etanol não queimado => impacto na formação de ozônio
Veículos são responsáveis por >50% das emissões de partículas finas
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SPM-BRAMS, WRF-Chem, CMAq-Models 3
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27 km
9 km
3 km
1 km
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Exemplo de emissão de NOx para a RMSP 1km de resolução
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Exemplo de emissão de NOx 3km de resolução
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Duas grades 9 e 3 km com o centro da grade na RMSP
Campos Meteorológicos para as condições iniciais do Global Forecast System (GFS), com espaçamento de grade de 1o por 1o cada 6 horas
9km
3km
Condições de Contorno do CCSM3
• Comunity Climate System Model
• NCAR
Mazzoli C., 2013
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SRES B1 SRES A2 Difference
Ozone (ppb) 51.65 59.39 +7.74
CO (ppb) 83.82 82.52 -1.3
Temperature (°C) 19.45 20.50 +1.05
NOx (ppb) 1.022 0.872 -0.15
COV (ppb) 36.76 29.84 -6.92
RH (%) 74.96 82.08 +7.06
Maiores diferenças com a combinação de emissões urbanas e Mudanças Climáticas Situação Meteorológica mesma temperatura e variação na Umidade Relativa
Mazzoli C., 2013
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Pico do Jaraguá Station (the highest point in MASP):
Measurements of SO2, NOx, O3, PM10, PM2,5, PAN, CO, COVs, Green House Gases (CO2, CH4 and N20), NH3.
Downtown Station – PM2,5, CO, COVs, HC.
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Source: World Health Organization 2006. Air quality guidelines Global Update 2005, DK-2100 Copenhagen O, Denmark
Modelos Eulerianos associados com modelos
Dose - Resposta
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Mortality and morbidity risk associated to ozone and particles concentration
Martins, 2010
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Impacto radiativo direto, semi-direto e de micro-física da precipitação
Impacto de diferentes combustíveis: formação de ozônio e de partículas
Partículas ◦ Composição
◦ Fontes
◦ Distribuição de Tamanho
Gases ◦ Precursores de Ozônio
◦ Precursores de partículas
Escala Local: grande influência das emissões de etanol não queimado para a formação de ozônio Escala Global: as mudanças locais de emissão terão impacto maior sobre a qualidade do ar na RMSP
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Agradecimentos: FAPESP, CNPq, CETESB, IAG/USP
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