Doutorado: Análise da Variabilidade Espacial e Temporal das Concentrações de Gases e Material Particulado na Região Metropolitana de São Paulo e seu Transporte para outras regiões utilizando Imagens de Satélite e Modelagem Numérica

A variabilidade espacial e temporal das concentrações de PM2.5, NOx (NO +NO2), CO e O3 e valores de AOD sobre o sudeste do Brasil foi analisada, utilizando dados medidos próximos da superfície e integrados na coluna atmosférica e simulações do modelo WRF-Chem versão 3.9.1. Sessenta estações de qualidade do ar, quatro estações AERONET, três produtos de satélite e quatro diferentes períodos de simulações foram considerados para caracterizar a qualidade do ar nesta região. As concentrações dos poluentes atmosféricos de uma estação móvel foram também incluídas para avaliar o impacto do transporte regional dos poluentes atmosféricos gerados na Região Metropolitana de São Paulo (MASP) para áreas vizinhas. As emissões de entrada compreendem emissões veiculares derivadas de um modelo de emissão bottom-up e cálculos on-line de taxas de emissões biogênicas e de queimadas. Para determinar uma configuração do modelo que seja adequada para representar a fotoquímica atmosférica, primeiro avaliamos a capacidade do modelo de reproduzir as condições meteorológicas. Foi encontrada uma boa concordância entre as simulações do modelo e as observações para temperatura (T2m) e umidade relativa (RH2m) a dois metros de altura, com R < 0.85 na maioria dos períodos. Subestimativas ocorreram para a precipitação acumulada diária devido às limitações do esquema de microfísica de nuvens ou parametrização de cumulus. O modelo apresentou deficiências para representar bem a precipitação local, embora tenha sido capaz de reproduzir padrões de precipitação em escala regional. As concentrações de PM2.5, NOx, CO e O3 simuladas concordaram bem com as variações e tendências temporais observadas, com discrepâncias entre o modelo e as observações devido principalmente às incertezas nos inventários de emissões. Além disso, as simulações de NO2, CO e AOD foram comparadas com os produtos de satélite do OMI, MOPPIT e MODIS, respectivamente, obtendo, em geral, coeficientes de correlação entre moderados e altos (0.56 < R < 0.82). As diferenças entre os dados simulados e do satélite estão relacionadas, principalmente, às incertezas dos inventários de emissões e simplificações do modelo de aerossol (para a análise de AOD). Por outro lado, a evolução temporal de CO e PM2.5 mostrou uma forte dependência da velocidade e direção do vento em superfície ao longo dos períodos de estudo. Os padrões diurnos característicos de O3 observados sobre áreas urbanas, mas principalmente sobre áreas rurais, onde os níveis de O3 foram ainda maiores devido às contribuições dos precursores de O3 mediante o transporte regional da MASP para Botucatu, foram bem representadas pelo modelo. Tanto a estação da qualidade do ar como o modelo WRF-Chem mostraram altas concentrações de O3 sobre Botucatu (&gt; 115 ug/m3), superior ao registrado na MASP (~ 90 ug/m3) e chegando a níveis de O3 maiores do que o habitual. Essas altas concentrações de O3 medidas na estação móvel indicaram a necessidade de um monitoramento mais ativo da qualidade do ar nas regiões do interior do sudeste do Brasil, onde vivem milhões de pessoas. Este trabalho representa um primeiro esforço combinando diferentes ferramentas: estações em superfície, sensoriamento remoto e modelagem numérica, para melhorar a compreensão de como as emissões de poluentes impactam a qualidade do ar na MASP e áreas adjacentes.