USO DO MODELO HYSPLIT DURANTE O INCÊNDIO NO PRÉDIO DA ELETROBRÁS -RJ

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1 USO DO MODELO HYSPLIT DURANTE O INCÊNDIO NO PRÉDIO DA ELETROBRÁS -RJ Hemlley Maria Acioli Imbuzeiro 1 Gustavo Bastos Lyra 2, José Francisco de Oliveira Júnior 3, Marco Antonio Maringolo Lemes 4, Alexandre Silva dos Santos 5 RESUMO: A simulação da dispersão de poluentes de um modo geral ajuda no entendimento da sua tendência na atmosfera. O objetivo do trabalho foi analisar a trajetória e a concentração do material particulado no Rio de Janeiro, durante o incêndio no prédio da Eletrobrás em 26/02/04, através do modelo de dispersão e cálculo de concentrações de poluentes HYSPLIT_4. Foi observado o efeito conjunto da circulação da brisa marinha e do cisalhamento do vento que canalizaram a pluma, principalmente no escoamento de leste. A pluma ficou confinada na CLA, independente da altura da fonte emissora, sendo ambas situações identificada pelo HYSPLIT. Os valores estimados do movimento vertical pelo HYSPLIT durante o período de estudo mostraram boa concordância, em função da região possuir uma malha urbana heterogênea. A difusão que ocorre inicia-se com movimento ascendente associado à circulação da brisa marinha. ABSTRACT: Simulation studies of pollutant dispersion are useful to understand how they behave in the real atmosphere. The objective of this study was to consider the trajectories and particulate material concentration over Rio de Janeiro during the episode of the fire in the Eletrobras building in 26/02/04 using the HYSPLIT 4 model. It was noticed that the combined effect of the sea breeze circulation and the wind shear were instrumental in tunneling the plume, specially in the case of easterly flows. The plume remained confined within the boundary layer, independently of the height of the source. The estimated values of the vertical motion by the model during the period of this study showed a good agreement, despite the fact the urban area was quite heterogenous. The diffusion starts with rising motion associated with the sea breeze [M1] Comentário: O Maringolo, sugeriu o uso de brisa marinha ao invés de marítima no outro trabalho. Palavras-Chave: Modelo HYSPLIT, poluição do ar, dispersão de poluentes. INTRODUÇÃO A emissão de gases tóxicos e de material particulado na atmosfera tem aumentado substancialmente na maior parte das grandes aglomerações urbanas e industriais do mundo, afetando não só a qualidade do ar, mas produzindo efeitos que se manifestam a grandes distâncias e curto e longo prazo. Esse aumento tem chamado a atenção de agências de monitoramento da qualidade do ar, centros de pesquisa, entre outros para a necessidade de se detectar períodos críticos e áreas propícias ao acúmulo de poluentes. 1 Universidade Federal de Viçosa, Depto. de Engenharia Agrícola, Av P. H. Holfs s/n, Centro, Viçosa MG, CEP: hewlley@vicosa.ufv.br 2 COHIDRO, consultoria, estudos e projetos, R. Medeiros Pássaro, 15, Tijuca, Rio de Janeiro RJ, CEP: gblyra@gmail.com 3 Comissão Nacional de Energia Nuclear, Divisão de Matérias Primas e Minerais, R. General Severiano, 90, Botafogo, Rio de Janeiro RJ, CEP: jfoliveira@cnen.gov.br 4 Universidade Federal de Alagoas, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Depto. de Meteorologia, Rodovia BR 104 km 14, Tabuleiro dos Martins, Maceió AL, CEP: lemes_marco@hotmail.com 5 Núcleo de Meteorologia e Recursos Hídricos de Alagoas, Diretoria de Hidrometeorologia alexandre@tempo.al.gov.br

2 Existem diversos modelos de dispersão e cálculo de concentrações de poluentes disponíveis para comunidade, por exemplo, AERMOD, ISCT3, CMAQ e CALPUFF. A simulação da dispersão de poluentes de um modo geral ajuda no entendimento da sua tendência na atmosfera. Optou-se pela escolha HYSPLIT_4 (HYSPLIT MODELING SYSTEM Hybrid Single- Particle Lagarangian Integrated Trajectory) - instalado no Air Research Laboratory / NOAA, devido a sua portabilidade e embasamento físico, maiores detalhes em DRAXLER (2003). O objetivo do trabalho foi analisar a trajetória e a concentração do material particulado no Rio de Janeiro, durante o incêndio no prédio da Eletrobrás, através do HYSPLIT_4. MATERIAL E MÉTODOS Descrição da área de estudo O Rio de Janeiro está localizado entre S e S e de W a W. As condições básicas para as maiores concentrações de poluentes na cidade estão associadas aos seguintes fatores: complexidade orográfica, ventos predominantes, a circulação de meso-escala e ao posicionamento do Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul (ASAS), associado ao deslocamento das frentes frias. Na topografia destacam-se três maciços: Tijuca, Pedra Branca e Gericinó (Figura 1). Os Maciços da Tijuca e da Pedra Branca estendem-se do continente até o Oceano Atlântico, no sentido sudeste (Tijuca) e sudoeste (Pedra Branca). Eles atuam como barreira aos ventos predominantes, não permitindo a ventilação adequada das áreas situadas ao interior, ou forçando o escoamento paralelo aos maciços nas áreas internas. A topografia associada ao ambiente costeiro, influenciada a circulação local, principalmente as brisas marinhas e terrestres, que atuam como circulação secundária. A passagem de frentes frias no Rio é mais freqüente durante o inverno e a primavera. Sua entrada está associada ao posicionamento e a intensidade do ASAS, que varia sazonalmente. No verão, ele se localiza preferencialmente sobre o oceano, originando uma massa de ar quente e úmida que interage com as frentes, sendo a principal causa das chuvas. Enquanto no inverno, seu deslocamento para o continente induz a subsidência do ar, que resulta numa massa de ar seco e quente, e assim, em ausência de chuvas. Incêndio no Prédio da Eletrobrás O incêndio no prédio da Eletrobrás, localizado na Av. Presidente Vargas (22º54 02 S, 43º10 46 W), iniciou por volta das 4:00 HL (horário local) do dia 26/02/04, tendo como causa provável um curtocircuito no 17º andar do prédio. O fogo atingiu do 14º até a cobertura (23º andar). Em torno das 15:00 HL aconteceu uma explosão no 21º andar, fazendo esse pavimento ficar tomado pelo fogo. O incêndio foi controlado completamente apenas três dias depois. [M2] Comentário: Sugestão do Maringolo no outro trabablho.

3 Figura 1 - Relevo da Cidade do Rio de Janeiro, destacando os maciços de Gericinó, Pedra Branca e Tijuca com as respectivas hipsometrias. Modelo HYSPLIT Utilizou-se nas simulações das trajetórias, dispersão e deposição do material particulado proveniente do incêndio no prédio da Eletrobrás o HYSPLIT_4 (DRAXLER, 2003). A simulação foi iniciada às 8:00 UTC (5:00 HL) do dia 26/02/04, sendo integrada para um período de 24 h. Consideraram-se três alturas da fonte, a primeira no 15º andar (60 m), a segunda no 21º (80 m) e a terceira no topo do prédio (23º andar, 100 m). A fonte foi centrada nas coordenadas do prédio. A temperatura potencial e a razão de mistura foram escolhidas como campos de entrada para as simulações. Analisou-se, além da trajetória e da concentração do particulado, os seguintes campos de saída do HYSPLIT_4: velocidade vertical (em hpa h -1 ), temperatura potencial (em K) e os componentes U e V do vento (em m s -1 ). RESULTADOS E DISCUSSÃO Observou-se através do escoamento simulado pelo HYSPLIT que houve predominância de leste, exceto pequeno de sul (Figura 2a) como mostrado pela orientação inicial da trajetória (ponto de emissão). A predisposição do ponto de emissão tem elevada influencia da baía de Guanabara (efeito da brisa marinha) e dos corredores de tráfego urbano, efeito de ressuspenção através do cisalhamento do vento. Nota-se que a pluma se eleva até aproximadamente 1 km, permanecendo confinada dentro da Camada Limite Atmosférica (CLA), isso se deve aos efeitos associado da brisa marinha e do cisalhamento do vento que atuaram na CLA, favorecendo a dispersão.

4 (a) (b) Figura 2: (a) Trajetória das partículas iniciada em 22,9 S e 43,2 W às 8 h UTC (5 h local) e integrada para 24 h, com altura inicial de 60, 80 e 100m e (b) Rosa do Vento. Ambas para o dia 26/02/2004 no Rio de Janeiro. Verifica-se que a velocidade do vento foi inferior a 2 m/s (ventos fracos), isso se deve a proximidade com Oceano, conforme a Figura 2 (b). A predominância do vento coincide com os quadrantes W-N e N-E, exceto o aparecimento do regime de SE, isso mostra a forte influencia da circulação de brisa marinha. Por outro lado, há ocorrência de NNE e W (efeito sinótico), bem como em comparação aos outros dias, aqui não exibidos, ocorre um forte giro do vento, sendo associado à chegada de um sistema-frontal. Figura 3: Corte vertical ao longo da trajetória mostrando a velocidade vertical isobárica (em hpa h -1 ).

5 Nota-se na Figura 3, que a pluma inicialmente se eleva coincide com movimentos ascendentes, as 12:00 UTC (9:00 HL) simulado pelo HYSPLIT, que por sua vez é baseada na equação ômega (Teoria da Quase-Geostrofia) que apresenta melhores resultados da estimativa do movimento vertical, do que o método cinemático. Esse movimento ocorreu devido ao efeito térmico através da superfície urbana que ajuda no crescimento da Camada Limite Convectiva (CLC), e ainda ocorreu aumento significativo da velocidade do vento, aqui não exibido no respectivo horário. Valores estimados pelo HYSPLIT da ordem de 1,3 hpa h -1 no nível de 850 hpa e de 0,6 hpa h -1 no nível de 450 hpa foram observados as 00:00 UTC (21:00 HL). Estes valores estimados pelo HYSPLIT durante o período de estudo mostrou concordância na reprodução do movimento ascendente, visto que a região possui uma malha urbana heterogênea. (a) (b) (c) (d) Figura 4: Concentração de poluentes (kg/m 3 ) para o dia 26/02/04, para fonte iniciando em 08 UTC. Integração de: (a) 08 a 10 UTC, (b) 10 a 12 UTC, (c) 12 a 14 UTC e (d) 16 a 18 UTC. Nota-se pela Figura 4 (a) e (c) que as regiões de maiores concentrações são nas primeiras horas da manhã, onde o regime de aquecimento é pequeno, das 12:00-14:00 UTC inicia-se a difusão, equivalente o início do movimento ascendente e conjunto ação da circulação da brisa marinha, conforme mostrado na Figura 2(b) e 3.

6 CONCLUSÕES Houve efeito conjunto da circulação da brisa marinha e do cisalhamento do vento que canalizaram a pluma, principalmente no escoamento de leste. A pluma ficou confinada na CLA, independente da altura da fonte emissora, sendo ambas situações identificada pelo HYSPLIT. Os valores estimados do movimento vertical pelo HYSPLIT durante o período de estudo mostram boa concordância, em função da região possuir uma malha urbana heterogênea. A difusão que ocorre inicia-se com movimento ascendente associado a circulação da brisa marinha. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Nacional Air Research Laboratory - NOAA por disponibilizar o modelo de transporte e dispersão de poluentes utilizado neste trabalho. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DRAXLER, R.R. and ROLPH, G.D. HYSPLIT (Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory) Model access via NOAA ARL READY ( NOAA Air Resources Laboratory, Silver Spring, MD, 2003.