Defesa de Tese de Doutorado
Estudante: Arthur Dias Freitas
Programa: Meteorologia
Título: "Observações por Satélite de Colunas Verticais de Gases Traço: Explorando Complexidades Temporais e Espaciais"
Orientador: Profa. Dra. Adalgiza Fornaro
Comissão Julgadora:
- Profa. Dra. Adalgiza Fornaro - Presidente e Orientadora - IAG/USP
- Profa. Dra. Samara Carbone - UFU (por videoconferência)
- Profa. Dra. Débora Souza Alvim - EEL/USP (por videoconferência)
- Prof. Dr. Gregori de Arruda Moreira - IFSP (por videoconferência)
- Profa. Dra. Flávia Noronha Dutra Ribeiro - EACH/USP (por videoconferência)
Membros suplentes:
- Profa. Dra. Rita Yuri Ynoue - IAG/USP
- Profa. Dra. Márcia Akemi Yamasoe - IAG/USP
- Prof. Dr. Nilton Évora do Rosário - UNIFESP
- Prof. Dr. Thiago Nogueira - FSP/USP
- Prof. Dr. Leonardo Hoinaski - UFSC
Resumo:
Observações por satélite têm se consolidado como uma ferramenta essencial para o monitoramento global de compostos químicos atmosféricos, permitindo a obtenção de dados contínuos e com alta cobertura espacial. Embora esses instrumentos meçam principalmente colunas verticais integradas da atmosfera, estudos indicam que essas medições podem refletir a variabilidade próxima à superfície quando combinadas com dados meteorológicos e de reanálise. Neste contexto, a hipótese deste estudo é que a variabilidade espacial e temporal dos gases traço observados por satélite está consistentemente associada a fontes de emissão, características geográficas e condições meteorológicas, o que pode ser avaliado por meio da comparação entre regiões com dinâmicas atmosféricas distintas. Neste trabalho, foram analisadas as densidades de coluna vertical (VCDs) de formaldeído (HCHO), dióxido de nitrogênio (NO2), dióxido de enxofre (SO2), ozônio (O3) e monóxido de carbono (CO), obtidas pelo instrumento TROPOMI, sobre o Estado de São Paulo (Brasil) e a França no período de 2019 a 2023. Dados meteorológicos de superfície (CETESB e Airparif) e perfis verticais do MERRA-2 foram utilizados para interpretar a variabilidade dos compostos e subsidiar a estimativa de concentrações próximas à superfície e de ozônio troposférico. Adicionalmente, a razão HCHO/NO2 (FNR) foi calculada para identificar os regimes de formação de ozônio, permitindo distinguir entre condições limitadas por compostos orgânicos voláteis (VOC), por óxidos de nitrogênio (NOx) ou em regime de transição. Os resultados revelam gradientes espaciais e variabilidade sazonal em ambas as regiões. No Estado de São Paulo, níveis mais altos de HCHO (~14,0 x 1015 moléculas cm-2) e NO2 (~9,0 x 1015 moléculas cm-2) concentram-se na Região Metropolitana de São Paulo, associados a emissões veiculares e industriais, com máximos secundários em áreas de queima de biomassa na estação seca; o SO2 varia entre 19,2 e 35,9 x 1015 moléculas cm-2. Na França, HCHO (~8,0 x 1015 moléculas cm-2) e NO2 (~6,0 x 1015 moléculas cm-2) apresentam distribuição mais uniforme, com maiores concentrações em áreas urbanas, enquanto o SO2 atinge valores mais elevados (~60,0 x 1015 moléculas cm-2), influenciado por fontes industriais e condições de inverno. Em ambas as regiões, o CO apresenta distribuição mais homogênea, com máximos sazonais no inverno. A análise do FNR indica regime limitado por VOC no núcleo urbano de São Paulo, com transição para limitação por NOx em áreas periféricas, enquanto Paris apresenta regime predominantemente transitório, com tendência à limitação por NOx. Por meio da integração de cinco anos de observações por satélite, parâmetros meteorológicos e dados de reanálise, este estudo avança na compreensão de como urbanização, clima e padrões de emissão moldam a química atmosférica em megacidades de diferentes hemisférios. Os resultados destacam a relevância dos dados do TROPOMI para diagnosticar regimes regionais de poluição, demonstram a utilidade do FNR como ferramenta de manejo do ozônio e evidenciam a complexa interação entre emissões, meteorologia e morfologia urbana na regulação da reatividade atmosférica. As conclusões contribuem para uma melhor compreensão de como fatores antrópicos e ambientais influenciam a dinâmica da qualidade do ar em regiões urbanizadas.
Palavras-chave: formaldeído, megacidade, ozônio, TROPOMI, troposfera