Abstract: Key words: atmospheric transport; geoprocessing techniques; air pollution. Introdução:

Transcrição

1 APLICAÇÃO DE GEOTECNOLOGIAS PARA MODELAGENS ATMOSFÉRICA E COMPREENSÃO DA QUALIDADE DO AR DA BACIA AÉREA IV DA REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO (RMRJ): UM ESTUDO DE CASO DA REGIÃO LESTE DA BAÍA DE GUANABARA. Hugo Sardenberg, Junior 1, Prof. Dr. Reiner Olíbano Rosas 2, Alexandre Curvelo de Andrade 3, Cristiano dos Santos Maciel 3, Wilson Messias dos Santos Junior 3. Abstract: 1 - Aluno do Programa de Pós-graduação em Geografia da Universidade Federal Fluminense 2 - Professor do Departamento de Geografia da Universidade Federal Fluminense 3 - Aluno de Graduação de Geografia da Universidade Federal Fluminense The objective of this work is to verify, through the use of the images of satellite Landsat TM/7, Geographic Information System and numerical modeling (RAMS), the gradient transport theory in the east of the Guanabara Bay (RJ), analyzing the wind blows and its directions near of the planetary boundary layer inside Airshed Basis IV of the Metropolitan Region of Rio de Janeiro. Key words: atmospheric transport; geoprocessing techniques; air pollution. Introdução: A gestão da qualidade do ar em uma dada região ou bacia aérea implica em uma gama de conhecimentos do estado físico e dinâmico desse ambiente. Tal gestão envolve os aspectos propriamente cognitivos e interpretativos. Os modelos de qualidade do ar relacionam a causa diretamente ao efeito (Oliveira, 2003; Moreira & TiraBassi, 2004; Dobbins, 1979), mesmo quando aplicada na subescala da Bacia Aérea IV pode-se simular a variabilidade espacial e temporal do escoamento atmosférico, e obter mapas e perfis horizontais do vento e demais grandezas meteorológicas. A gestão da qualidade do ar e ambiental são termos mais recente que pode estar relacionado à gestão do território com uma conotação ligada ao desenvolvimento sustentável. Diagnósticos e prognósticos tornam-se cada vez mais importantes no processo dessas gestões e encontram no geoprocessamento uma ferramenta eficaz para a observação de cenários próprios à realidade. O presente trabalho faz parte do projeto e tese de doutorado, no Programa de Pós-graduação em Geografia, articulado ao Departamento de Geografia da Universidade Federal Fluminense (UFF) e tem por objetivo aplicar as atuais geotecnologias computacionais, utilizadas por Oliveira (2003) e Silva (2003), para analisar o comportamento do campo de vento na Bacia Aérea IV e sua possível influência no transporte de poluentes dentro da mesma, além de apontar as possíveis localidades receptoras da bacia. Como foco mais específico, serão analisadas as relações existentes entre os campos de ventos predominantes e o uso e cobertura do solo da Bacia Aérea IV, através da utilização de geoprocessamento, destacando os seguintes pontos: (1) encontrar as prováveis relações entre os diferentes tipos de brisa e as interferências no transporte e aporte de poluentes dentro da Bacia Aérea IV; (2) identificar possíveis corredores de transporte de poluentes em baixas altitudes na Bacia Aérea IV; (3) identificar as principais áreas receptoras dos poluentes e analisalas com o tipo de uso e cobertura do solo dessas localidades. Caracterização e Descrição da Área de Estudo: A Bacia Aérea IV (Figura 1) está localizada na porção oriental da Baía de Guanabara, entre as coordenadas geográficas -22,90 S e -43,15 W e -22,40 S e -42,60 W. Faz parte da Região Metropolitana do Estado do Rio de Janeiro que é composta por 17 municípios. A Bacia Aérea IV está configurada sobre os municípios de Cachoeira de Macacu, Guapimirim, Itaboraí, Magé, Niterói, Rio Bonito, São Gonçalo e Tanguá (Figura 2).

2 Figura 1 Bacia Aérea IV (porção oriental da Baía de Guanabara - RJ) Materiais e Métodos: Figura 2 municípios que envolvem a Bacia Aérea IV O método utilizado nesse trabalho baseia-se no uso de algumas técnicas de geoprocessamento, no que diz respeito ao sentido mais amplo da mesma, além de outros programas de modelagem espacial. Dentre as técnicas empregadas, destacam-se os Sistemas de Informações Geográficas (SIG) e o uso de imagens de satélite de varredura da superfície da Terra (Landsat 7/TM, ano 2001). O programa utilizado para compor a base de dados desse SIG foi o ArcView v. 3.3 e para geoposicionar a imagem de satélite fora usado o ENVI v Para gerar os campos de ventos utilizou-se o programa Regional Atmospheric ModelinG System (RAMS) na versão 4.3, alimentado-o com as reanálises geradas pelo National Center for Environmental Prediction (NCEP), com três grades tridimensionais anhinhadas, para os meses de janeiro e julho, conforme o estudo realizado por Oliveira (2003). A base de dados alfanumérica original foi a mesma empregada no Programa de Despoluição da Baía de Guanabara (PDBG), na escala de 1:50.000, cedida gentilmente pelo Programa de Pós-graduação em Geografia da UFF. Dos produtos gerados para a presente proposta, destacam-

3 se a digitalização do perímetro da Bacia Aérea IV (sugerida no projeto de tese), a direção predominante dos campos de ventos, além de mapas temáticos associados ao estudo. Resultados e discussões: A qualidade do ar não depende apenas da quantidade de poluentes emitidos, mas, também, da capacidade de dispersão desses mesmos poluentes pelas correntes atmosféricos. Oliveira (2004) destaca que a dispersão dos poluentes está intimamente associada à topografia do terreno, sendo uma das características meteorológicas da Camada Limite Planetária (CLP), parte mais baixa da atmosfera, na qual o escoamento é diretamente influenciado pela interface atmosfera/superfície. Sendo assim, a presença dos vários sistemas meteorológicos, o regime de ventos e a própria topografia caracterizam a CLP de uma dada região e são fundamentais na diluição dos poluentes na mesma. (Oliveira, 2004). Os diferentes processos de urbanização produzem mudanças nas propriedades atmosféricas, interferindo na CLP. Dependendo do grau de urbanização ou do uso do solo, ocorrem diferentes transformações das propriedades atmosféricas, como os atributos radiativos, térmicos e aerodinâmicos da mesma. Na observação do campo dos ventos para um janeiro climatológico as 09:00 UTC * dentro da Bacia aérea IV (Figura 3), percebe-se o escoamento dos vento próximos à superfície no sentido W E, promovendo a possível dispersão das partículas e poluentes da baixada litorânea da bacia em direção as encostas leste da região. Fica clara a presença de uma brisa matinal, oriunda da Baía de Guanabara e do oceano Atlântico, decorrente do aquecimento diferenciado das porções terrestres e oceânicas, configurando o comportamento dos ventos para este horário. O resultado obtido pela modelagem evidencia e destaca um nítido corredor de ventos até a porção mais oriental da bacia, onde um elevado maciço rochoso serve como dispersor do campo de ventos, direcionando-os para as regiões NE e SE da mesma. Esse corredor de ventos, ao deslocar-se sobre a bacia, não depara-se com grandes obstáculos naturais, pois a porção litorânea e a parte central da bacia apresentam uma morfologia semi-plana, com morros de baixa altitudes e bem arredondados, facilitando o escoamento dos ventos para a região leste da mesma. Figura 3 campo de ventos para um janeiro climatológico as 09:00 UTC A circulação dos ventos próximas à superfície da Bacia Aérea IV para um janeiro climatológico as 15:00 UTC (Figura 4) exibe o deslocamento do ar no sentido S-N, com uma leve desvio para NE, caracterizando a brisa marítima também comum neste horário. Verifica-se, nesse modelo, que a possível dispersão dos poluentes pode ser fortemente influenciada pela brisa marítima, alcançando áreas de uso agrícola e de alguns nichos da Mata Atlântica preservada, localizadas na porção NE da região. Este comportamento da brisa marítima vespertina é explicado pelo aquecimento diferencial entre os corpos d água, mais frio, e continental, mais quente. O Maciço da Serra dos Órgãos age como uma barreira física, impedindo * Coordinated Universal Time

4 a maior penetração e desenvoltura dos ventos dentro da bacia. Com as industriais em pleno funcionamento às 15 horas, pode-se propor que os poluentes gerados na porção S-SO percorreriam os caminhos impostos pelos ventos, difundindo-os tardiamente nos ambientes ao N e NE. Figura 4 - campo de ventos para um janeiro climatológico as 15:00 UTC O campo de vento para um julho climatológico as 09:00 UTC (Figura 5), que é característico de uma estação de temperaturas mais baixas (inverno do Hemisfério Sul), orienta a dispersão das partículas e dos poluentes em direção à porção S da Bacia Aérea IV, fato este explicado pela forte influência dos ventos catabáticos, que são corriqueiros nesse período do ano. Figura 5 - campo de ventos para um julho climatológico as 09:00 UTC Característicos de relevos montanhosos e bem acidentados, estes ventos são intensificados devido a sua maior densidade, orientando-se e deslocando-se pelas porções mais baixas dos vales. A leitura do modelo sugere que qualquer partícula ou poluente presente nesse volume de ar tenderiam a percorrer os fundos dos

5 vales, alcançando em seguida à área mais aplainada e direcionando-os para limite S da bacia, no qual a presença do Maciço da Serra da Tiririca bloquearia o escoamento superficial. A circulação dos ventos para um julho climatológico as 15:00 UTC (Figura 6), mostra a inversão da orientação no campo de vento para este intervalo do dia. Neste período, as brisas marítimas impulsionam as partículas e os poluentes em direção ao setor N da bacia, limitando-os e confinando-os na parte inferior do Maciço da Serra dos Órgãos. Nota-se, neste caso, que existe certa semelhança na direção dos ventos ao comparar com um janeiro climatológico de mesmo horário. Isso demonstra que as condições das brisas marinhas têm atuações similares e predominantes na região, seja no período de verão e de inverno. Conclusão: Figura 5 - campo de ventos para um julho climatológico as 15:00 UTC Os resultados obtidos nesse estudo mostram o valor das geotecnologias computacionais utilizadas para esse tipo de estudo. Os produtos gerados aqui ofereceram uma visão espacial da dinâmica da atmosfera dentro da Bacia Aérea IV, em quatro cenários diferentes, evidenciando as prováveis dispersões de qualquer partícula ou poluente gerado na região e presentes na atmosfera próxima a CLP. As partículas e poluentes deslocam-se de acordo com a predominância dos ventos nas diferentes estações do ano e em distintos horários do dia, podendo influenciar nos vários ambientes onde passam ou aportam. É notório a presença de um corredor de ventos que concentram-se no período para um janeiro climatológicos as 09:00 UTC, caso único nos quatro cenários apresentados neste estudo. A metodologia empregada aqui é de grande validade para os estudos da gestão ambiental e territorial, análise geográfica e, principalmente, do diagnóstico do comportamento aerodinâmico da CLP, bem como a interpretação de possíveis interferências em um ambiente complexo como este destacado aqui. Bibliografia DOBBINS, R A. Atmospheric Motion and Air Pollution. An Introduction for Students of Science & Engineering Wiley Interscience, New York., 367p. FEEMA Inventário de fontes emissoras de poluentes da região metropolitana do Rio de Janeiro, 19p. MOREIRA, D. & TIRABASSI, T., Modelo matemático de dispersão de poluentes na atmosfera: um instrumento técnico para a gestão ambiental - Ambiente & Sociedade Vol. VII nº. 2 jul./dez, OLIVEIRA, J. L. F Análise espacial e modelagem atmosférica: Contribuições ao gerenciamento da qualidadedo ar da Bacia Aérea III da Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Tese de Doutorado em Ciências Atmosféricas em Engenharia, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 330p. SILVA, C. T. C Bacia Aérea III da região metropolitana do Rio de Janeiro: Caracterização, fontes poluidoras do ar e redelimitação com apoio de sistema de informações georreferenciadas. Trabalho de Conclusão de Curso, Instituto de Geociências, Universidade Federal Fluminense, 58p.