Estabilidade Atmosférica/ Modelos de Dispesão de Poluentes

Transcrição

1 Estabilidade Atmosférica/ Modelos de Dispesão de Poluentes

2 Z Temperatura da Atmosfera 1 d 1 dt dt dz T dz dz adiabatico Altura inicial da Parcela de ar Temperatura da Parcela de ar adiabática Tp1 TA1 dz Tp T Z Estável d TA 0 Temperatura da Parcela de ar adiabática Altura inicial da Parcela de ar Temperatura da Atmosfera (caso particular: inversão térmica) Instável d dz TA1 0 Tp1 Tp TA T Z Atmosfera adiabática e Parcela de ar adiabática Temperaturas iguais Altura inicial da Parcela de ar Neutro d dz 0 Tp1=TA1 Tp=TA T

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6 H - 1 (>3500 km) He - (>1100 km) Termosfera +0,01% do Meio +0,99% O - 16 N -8 Camadas 99% Mudanças 80%

7 Podemos associar a dispersão de material lançado em uma atmosfera homogênea e estacionária, com a dispersão de esferas em uma Tábua de Galton. Os turbilhões de ar na atmosfera distribuiriam o material de modo análogo aos pregos da tábua, em uma gaussiana. Tábua de Galton Um funil colocado sobre uma distribuição de pregos separados por uma distância d, em uma sucessão de linhas também separadas por distância d, mas ficando os pregos de cada linha deslocados por d/. Um conjunto de bolinhas fluindo pelo funil formarão uma distribuição normal após passarem por esse conjunto de pregos.

8 A tinta liberada por um obstáculo mostra os turbilhões formados por um flúido ao passar por ele.

9 Névoa artificial de óleo negro. Fostos de curta (a) e longa exposição (b -10 min.)

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11 Pluma do Etna Dispersão de emissões do vulcão Etna na Sicília

12 Modelo da Pluma Gaussiana A figua ilustra a forma gaussiana da distribuição espacial de concentrações emitidas por uma chaminé de altura h em atmosfera homogênea e estacionária.

13 x 1 P ( x, t ) exp x x x dn Q C ( x, t ) exp dx x x x Q y z C ( x, y, z, t ) exp 3 ( ) x y z x y z

14 ( x Ut ) Q y z C ( x, y, z, t ) exp 3 x y z ( ) x y z y S z C ( x, y, z ) exp y zu y z

15 y z H z H S C ( x, y, z ) exp exp exp y zu y z z Figura-A emissão Parcela refletida no solo H Imagem especular da fonte emissora, tendo o solo como espelho U E. Err or!solo No text of spe cifi ed styl e in doc x

16 y z H z zo H z H S C ( x, y, z ) exp exp exp exp y zu y z z z Imagem especular da fonte emissora, tendo a camada de inversão como espelho Camada de inversão emissão H Figura-B Parcela refletida na camada de inversão U E. Err or!solo No text of spe cifi ed styl e in doc x

17 Classe de Estabilidade de P&G Descrição Muito Instável Moderadamente Instável Levemente Instável Neutra Moderadamente Estável Muito Estável Muitíssimo Estável Pasquill (Graus) A B C D E F G ,5 1 z cx d Fórmulas de Briggs y (m) 0,x(1+0,0001x)-½ 0,16x(1+0,0001x)-½ 0,11x(1+0,0001x)-½ 0,08x(1+0,0001x)-½ 0,06x(1+0,0001x)-½ 0,04x(1+0,0001x)-½ e z (m) 0,0x 0,1x 0,08x(1+0,000x)-½ 0,06x(1+0,0015x)-½ 0,03x(1+0,0003x)-1 0,016x(1+0,0003x)-1 y ax b BNL p/ z c (m) d 0,41 0,33 0,91 0,86 0, 0,78 0,06 0,71

18 Modelos Gerais de Dispersão Atmosférica de Poluentes (abordagens) A Euleriana obtém o campo de concentrações resolvendo a equação de continuidade de massas na atmosfera. c u c K c S (t ) t A Lagrangiana. A equação lagrangiana básica usada é: t c(r, t ) p(r, t r, t )S (r, t )dr dt <c(r,t)> - concentração média em r e no instante t S(r,t ) - emissão (massa. volume-1. tempo-1) p(r,t r,t ) - função densidade de probabilidade de que uma parcela de ar mova-se de r no instante t, para r no instante t u - velocidade do vento K - difusibilidade

19 Na solução numérica Lagrangiana, a posição de cada partícula evolui como segue: X i ( t t ) X i ( t ) U i ( t ) t Onde: Xi(t) são as coordenadas da posição da partícula no instante t e Ui(t) são as componentes do vetor velocidade no instante t. Ui é decomposto em parcelas, U i ( t ) U i ( X, t ) U i ( t ) O último termo é a flutuação estatística da velocidade. Usa-se, por exemplo, uma Gaussiana para a função densidade de probabilidade atmosférica (PDF) na horizontal e uma PDF Gram-Chalier, truncada na quarta ordem, para a vertical.

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21 Jacareí GRU ITQQ OS 1 São Paulo FV METROPOLIS D SCS SA 3 SBC SU Moji das Cruzes Mauá Ribeirão Pires R.G. da Serra TOP 4 BOT Cubatão Sa nto s São Vicente Cubatão, 17/10/91, UTC (19LST)

22 Jacareí GRU ITQQ OS 1 São Paulo FV METROPOLIS D SCS SA 3 SBC SU Moji das Cruzes Mauá Ribeirão Pires R.G. da Serra TOP 4 BOT Cubatão Sa nto s São Vicente Cubatão, 3/10/91, 04UTC (01LST)

23 Jacareí GRU ITQQ OS 1 São Paulo FV METROPOLIS D SCS SA 3 SBC SU Moji das Cruzes Mauá Ribeirão Pires R.G. da Serra TOP 4 BOT Cubatão Sa nto s São Vicente Cubatão, 16/10/91, UTC (19LST)

24 Jacareí GRU ITQQ OS 1 São Paulo FV METROPOLIS D SCS SA 3 SBC SU Moji das Cruzes Mauá Ribeirão Pires R.G. da Serra TOP 4 BOT Cubatão Sa nto s São Vicente Cubatão, 1/10/91, 14UTC (11LST)

25 184.5 km G 450 km G km

26 Mapa da área de simulação METROPOLES: São Paulo 8,051 km 19 x 106 inhabitants Campinas 3,673 km.6 x 106 inhabitants Baixada Santista,73 km 1.6 x 106 habitantes População destas áreas: ~ 4 x 106 habitantes

27 Fonte de CO na RMSP (kg/h) quadrados de 5x5 km Definido por: 1) Densidade e velocidade dos veículos nas ruas ) Fator de emissão dos veículos (modelos, combustível, ano) 3) Estimado: 1.69x106 t/ano

28 C O c o n c e n tr a tio n (µ g /m ³) C O c o n c e n tr a tio n (µ g / Comparação das concentrações de CO simuladas e medidas 3500 Osasco Spray Measured hours since 0 LST on 11/aug/ PedroII Spray 3000 Measured hours since 0 LST on 11/aug/000

29 13/Outubro às 1GMT a 14/Outubro às 5GMT (km) LI AM BP CA AT JU ITU JA SJC SO S C SP E M R BXS (4.14S;47.587W) (km)

30 13/Outubro às 1GMT a 14/Outubro às 5GMT (km) LI AM BP CA AT JU ITU JA JA SJC SJC SO S C SP E M M R R BXS BXS (4.14S;47.587W) (km) (km)

31 13/Outubro às 1GMT a 14/Outubro às 5GMT (m) SP JU CA AM (km)

32 13/Outubro às 1GMT a 14/Outubro às 5GMT (m) SP JU CA AM (km)

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34 Simulação das Concentrações de Material Particulado geradas pelas respectivas emissões em Cubatão

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