Caracterização das Propriedades Ópticas dos Aerossóis à Superfície na Região de Évora

Transcrição

1 Caracterização das Propriedades Ópticas dos Aerossóis à Superfície na Região de Évora Nuno Belo (1), Ana Maria Silva (1), Paola Formenti (2) (1) Centro de Geofísica de Évora, Universidade de Évora, Rua Romão Ramalho, 59, Évora, Portugal, (2) Laboratoire Interuniversitaire des Sistèmes Atmosfériques, Faculté des Sciences et Tecnologie, Créteil, Paris.

2 estrutura do trabalho Objectivos - Caracterização das propriedades ópticas dos aerossóis na região de Évora, à superfície, tendo em vista estabelecer a climatologia dos aerossóis à escala local e regional Importância - interacção aerossóis com radiação pode contribuir positiva ou negativamente balanço energético do sistema climático - primeira vez que são efectuadas medições em continuo, durante um período longo de tempo 2002 e 2003 origem massas de ar identificação tipos de aerossóis nefelómetro coeficientes dispersão espectrais expoente Angström sistemas sinópticos

3 estrutura do trabalho identificação dos aerossóis Episódio de Poeira do Deserto e Incêndios na 1ª década de Agosto de 2003 Coef. Dispersão, Mm Expoente de Angström e Coeficiente de Dispersão(550nm) Évora - 1ª década de Agosto de Expoente Angstrom C.Disp. 550nm Exp. Angstrom Agosto 2003, 1º década -1 Latitude, graus Retrotrajectórias com origem em Évora aos 970 hpa, 1º década de Agosto 2003 dias A bt Longitude, graus

4 nefelómetro propriedades ópticas dos aerossóis σ sct λ (HR) = Sλ N sct Expoente de Angström a partir do Coeficiente Dispersão nm s d log (σ λ ) α& = d log ( λ ) Expoente de Angström e Coeficiente de Dispersão para os comprimentos de onda 450, 550 e 700nm Correcção dados devido à geometria da câmara 7º-170º -» 0º-180º Correcção devido à humidade relativa HR câmara HR ambiente exterior Azul 450nm Verde 550nm Vermelho 700nm Exp.Angs trom Maio 2002, tempo (em dias) SAÍDA amostra Expoente de Angström Período de observações : 2002 e 2003 à superfície Nefelómetro mede Coeficiente de Dispersão e Retrodispersão 450, 500, 700nm Coeficiente Dispersão, Mm-1 lâmpada 26 sensores temperatura pressão humidade 31 ENTRADA amostra lente sensor volume de medida espelho 3 filtros - Nefelómetro esquema simplificado dos principais componentes que constituem o instrumento, onde se inclui o circuito de entrada e saída da amostra de ar e aerossóis.

5 propriedades ópticas dos aerossóis Tipos : situação Background (continental rural) situação Limpo Poluição Industrial/Urbana Incêndios Florestais Marinhos Poeiras do Deserto Coeficiente Dispersão, Mm s σ 550,a α& Expoente de Angström e Coeficiente de Dispersão para os comprimentos de onda 450, 550 e 700nm limpo evento background Maio 2002, tempo (em dias) Expoente de Angström D1 D2 D3 D4 0< d <50 50< d < < d <150 d>150 A1 A2 A3 A4 2> a > > a > > a >0.5 a < 0.5 limpo background poluição incêndio sais mar. p. deserto D1- D1 D2/D3 D3/D4 D1 D3 A1 A1/A2 A1/A2 A1/A2 A3/A4 A3/A4 Azul 450nm Verde 550nm Vermelho 700nm Exp.Angst rom

6 propriedades ópticas dos aerossóis identificação de episódios de aerossóis Incêndios Florestais Poeiras do Deserto Coef. Dispersão, Mm Expoente de Angström e Coeficiente de Dispersão no comprimento de onda de 550nm Julho a 1 Agosto 2002, tempo (em dias) Expoente Angström 550 nm Exp. Angström 300 Expoente de Angström e Coeficiente Dispersão no comprimento de onda de 550nm 3 Coeficiente Dispersão, Mm a 15 Junho 2003, tempo (em dias) Expoente Angström 550nm Exp. Angström

7 retrotrajectórias massas de ar Modelo Hysplit Objectivos : - origem - percurso -» fontes de aerossóis - cálculo (retro)trajectórias - Lagrangeano - dados NCEP (reanálises) - resolução espacial 1ºx 1º - resolução temporal 6h - campo do vento, pressão, temperatura Retrotrajectórias - ponto de chegada: Évora - definição de sectores geográficos de origem dos aerossóis - diárias com duração 72h - níveis isobáricos: 970, 850 e 700hPa - análise período anual e sazonal

8 retrotrajectórias massas de ar 50 Sectores geográficos de origem dos aerossóis - Árctico - Atlântico Norte - Atlântico Tropical -África - Europa -Ibérico -Local 40 Latitude, graus 2 1 Atlântico Norte Árctico Local 7 Península Ibérica Europa Atlântico África 3 Tropical Retrotrajectórias com origem em Évora, ao nível dos 970hPa, 1ª década de Janeiro dias Longitude, graus

9 resultados retrotrajectórias Sectores de proveniência, em percentagem Dados Anuais nível 970hPa 17% 17% 6% 6% 37% Árctico Atlântico Norte Atlântico Tropical África Europa Ibérica Local Sectores de proveniência, em percentagem Dados Anuais nível 850hPa 7% 8% 4% 3% 17% Ano % 14% Nível 970hPa 850hPa 700hPa 42% Árctico Atlântico Norte Atlântico Tropical África Europa Ibérica Local 21% Sectores de proveniência, em percentagem Dados Anuais nível 700hPa 6% 4% 2% 3% 16% 48% Árctico Atlântico Norte Atlântico Tropical África Europa Ibérica Local

10 resultados retrotrajectórias Sectores de proveniência, em percentagem Dados Sazonais Inverno nível 970hPa 4% 16% 22% 9% Árctico Atlântico Norte Atlântico Tropical África Europa Ibérica Local 3% 5% 41% Sectores de proveniência, em percentagem Dados Sazonais Primavera-Outono nível 970hPa 6% 17% Ano % 6% Inverno Primavera-Outono Verão 8% 32% Árctico Atlântico Norte Atlântico Tropical África Europa Ibérica Local Sectores de proveniência, em percentagem Dados Sazonais Verão nível 970hPa 21% 4% 6% 4% 6% 19% Árctico Atlântico Norte Atlântico Tropical África Europa Ibérica Local

11 resultados retrotrajectórias Sectores de proveniência, em percentagem Dados Anuais nível 850hPa 12% 6% Sectores de proveniência, em percentagem Dados Anuais nível 850hPa 14% 8% 16% 4% 3% 4% 11% 17% 42% 47% Árctico Atlântico Norte Atlântico Tropical África Atlântico Europa Ibérica Local Árctico Atlântico Norte Atlântico Tropical África Europa Ibérica Local Atlântico Norte sector dominante aumento sectores longa distância com altitude grande variabilidade intersazonal Comparação entre 2002 e 2003 sectores Atlânticos perdem peso peso passa para Ibérico, Local e África no Verão esta situação está associada onda calor %

12 Classificação dos sistemas sinópticos que afectam Portugal continental Período Inverno-Primavera/Outono tipo situação sinóptica 1.1 A A 1.2 A A B 1.3 A A b ntaf_atlan 1.4 A A f 1.5 A A v a lttu d e 1.6 A A B f 2.1 B 2.2 B f B 3.1 b 3.2 b f 3.3 b a 3.4 b ntaf_atlan f 4.1 f 5.1 a 5.2 a B f Período Verão t ip o s it u a ç ã o s in ó p t ic a 1.1 A A 1.2 A A b t 1.3 A A b n t.á fric a 1.4 A A f 1.5 A A v alttude 1.6 A A b t f 1.7 A A b t v a lttu d e 1.8 A A b t B 2.1 B 2.2 B v alttude 2.3 B a 3.1 b t 3.2 b t f 3.3 b t b n t.á fric a 3.4 b t v alttude A bt 4.1 f 4.2 f v alttude 5.1 a 5.2 a b ntaf_atlan

13 sistemas sinópticos 9 Sistemas Sinópticos por Grupos para os três Períodos Sazonais frequência (%) Verão Pri-Out Inverno AA B bt / b f a sistemas sinópticos AA - Anticiclone Açores B - Baixa Pressão Ilhas Britânicas bt / b - Baixa Térmica Península Ibérica / Baixa Oceano Atlântico f - Superfície Frontal a - Anticiclone Europa Central

14 Resultados Finais Identificação de Tipos de Aerossóis e respectiva Frequência Sazonal Relação entre os Tipos de Aerossóis e as suas Origens (Retrotrajectórias) Relação entre os Tipos de Aerossóis e os Sistemas Sinópticos que afectam Portugal Continental

15 Tipos de Aerossóis valores médios e frequência sazonal VERÃO nªdias nªdias Coeficiente Desvio Expoente Desvio 169 em% Dispersão(Mm-1) Padrão(Mm-1) Angström Padrão Background % Limpo 9 5.3% Poluição % Sal Marinho % Poeira Deserto % Incêndios % Tipos de Aerossol Frequência de Ocorrência no Período de Verão 38.5% 29.6% 5.3% 10.1% 7.1% 9.5% Background Limpo Poluição Sal Marinho Poeira Deserto Incêndios

16 Tipos de Aerossóis valores médios e frequência sazonal PRIMAVERA nªdias nªdias Coeficiente Desvio Expoente Desvio OUTONO 108 em% Dispersão(Mm-1) Padrão(Mm-1) Angström Padrão Background % Limpo % Poluição % Sal Marinho % Poeira Deserto 6 5.6% Incêndios % Tipos de Aerossol Frequência de Ocorrência no Período Primavera-Outono 13.9% 22.2% 17.6% 5.6% 0. Background Limpo Poluição Sal Marinho Poeira Deserto Incêndios

17 Tipos de Aerossóis valores médios e frequência sazonal INVERNO nªdias nªdias Coeficiente Desvio Expoente Desvio 29 em% Dispersão(Mm-1) Padrão(Mm-1) Angström Padrão Background % Limpo 1 3.4% Poluição % Sal Marinho 1 3.4% Poeira Deserto Incêndios % 44.8% Tipos de Aerossol Frequência de Ocorrência no Período de Inverno 3.4% 3.4% Background Limpo Poluição Sal Marinho Poeira Deserto Incêndios

18 Tipos de Aerossóis valores médios e frequência sazonal expoente angström 1.50 verão verão verão verão pri-out 1.30 pri-out pri-out inverno inverno 1.10 inverno verão verão 0.90 pri-out 0.70 pri-out inverno coeficiente dispersão (Mm-1) background Verão limpo Verão poluição Verão marinho Verão deserto Verão incêndio Verão background Pri-Out limpo Pri-Out poluição Pri-Out marinho Pri-Out deserto Pri-Out background Inverno limpo Inverno poluição Inverno marinho Inverno

19 aerossóis versus origem das massas de ar % Sector Árctico período Verão frequência 19.6% % 6.5% % 1 Árctico Europa 5 7 Background Limpo Poluição Sal Marinho Poeira Deserto Incêndio 40 2 Atlântico Norte Local 7 Península Ibérica 6 frequência Sector Atlântico Norte período Verão Atlântico Tropical África 4 0. Background Limpo Poluição Sal Marinho Poeira Deserto 2. Incêndio Sector Atlântico Tropical período Verão frequência Background Limpo Poluição Sal Marinho Poeira Deserto Incêndio

20 aerossóis versus origem das massas de ar 50 1 Árctico Europa 5 (cont.) frequência % 44.4% Sector Europa período Verão 40 2 Atlântico Norte Local 7 Península Ibérica Background Limpo Poluição Sal Marinho Poeira Deserto Incêndio Atlântico África 3 Tropical % Sector Ibérico período Verão 7 6 Sector África período Verão frequência 10.5% 2.6% 5.3% 5.3% 18.4% 5 Background Limpo Poluição Sal Marinho Poeira Deserto Incêndio frequência 28.6% 21.4% 35.7% 14.3% Sector Local período Verão 0. Background Limpo Poluição Sal Marinho Poeira Deserto Incêndio 0. frequência 16.7% 33.3% Background Limpo Poluição Sal Marinho Poeira Deserto Incêndio

21 aerossóis versus sistemas sinópticos 35% % 15% 7.1 5% Período Verão Tipos Aerossol background limpo poluição marinho deserto incêndio frequência (%) 6.5 AA AA+bt AA+b nt Af AA+f AA+vale AA+bt+f AA+bt+vale AA+bt+B B B+vale B+a bt bt+f bt+b nt Af bt+vale f f+vale a a+b nt Af Sistemas Sinópticos

22 aerossóis versus sistemas sinópticos 35% 36.2 Período Primavera- Outono Tipo Aerossol background limpo poluição marinho frequência (%) 25% 15% 12.0 deserto incêndio % AA AA+B AA+b ntaf AA+f AA+vale AA+B+f B B+vale Sistemas Sinópticos b b+f b+a b nt Af f a a+b+f

23 aerossóis versus sistemas sinópticos 35% 37.9 Período Inverno background Tipo Aerossol limpo poluição sal marinho frequência (%) 25% 15% poeira deserto 6.8 incêndio % AA AA+B AA+b ntaf AA+f AA+vale AA+B+f B B+vale Sistemas Sinópticos b b+f b+a b p_ib b nt Af f a a+b+f

24 conclusões finais Situação Background (30<σ 550 (Mm-1)< 50 e 1.2 <α <1.4 ) - É a mais frequente no Inverno (48%) e Primavera-Outono (), e 2º no Verão - Sectores dominantes são Atlântico Norte e Europa, com menor frequência qualquer um dos outros sectores - Anticiclone Açores sistema que favorece esta situação mas também a presença Anticiclone Açores associado à Baixa Térmica, Baixa Ilhas Britânicas e Anticiclone Europa Central Situação Limpo (10<σ 550 (Mm-1) <30 e 1.3 <α <1.5 ) - Situação com pouca expressão, frequência ~5% - Sectores são idênticos aos da situação Background (Atlântico Norte, Europa e Local) - Sistemas também idênticos aos Background (e ainda Anticiclone Açores em combinação Frentes, Baixa Norte África )

25 conclusões finais Aerossol Poluição (50<σ 550 (Mm -1 ) <80 e 1.2 <α <1.4 ) - É o mais frequente no Verão (39%) e é o 2º mais frequente no Inverno (45%) e Primavera-Outono (22%) - Sectores dominantes são Árctico quadrante Norte (região da Galiza e norte Portugal), Ibérico e Local - Grupo 1- Anticiclone Açores (nas diferentes combinações ), Baixa Pressão Ilhas Britânicas associada a passagem Superfícies Frontais Aerossol Marinho (20<σ 550 (Mm -1 ) <50 e 0.5 <α <1.0 ) - Aparece normalmente como o 3ºou 4º mais frequente, mas com valores abaixo de - Sectores Atlântico Norte e Árctico - Combinação entre Anticiclone Açores e passagem de Frentes, ou Baixa Norte África

26 conclusões finais Aerossol do Deserto (70<σ 550 (Mm -1 ) <100 e 0.5 <α <1.1 ) - Meses de Verão e de Primavera-Outono ( 6% a 7%) - Retrotrajectórias do quadrante Sul-Sueste - sector África e Atlântico Tropical (quando transporte é feito pelo Oceano) - Depressão origem Térmica centrado na Península, ou no Norte África, ou também Frentes e Anticiclone Europa Central Aerossol Incêndios (70<σ 550 (Mm -1 ) <100 e 1.4 <α <1.5 ) - Apenas nos meses de Verão, mas com quase (maioria devido Verão 2003) - Sector Local ou Ibérico - Baixa origem Térmica Península, isolado ou em combinação Anticiclone Açores ou Depressão Norte África ( idêntico à situação anterior)

27 fim