Estabilidade Atmosférica/ Modelos de Dispesão de Poluentes

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1 Estabilidade Atmosférica/ Modelos de Dispesão de Poluentes

2 Z Temperatura da Atmosfera 1 dθ 1 dt dt = θ dz T dz dz adiabatico Altura inicial da Parcela de ar Temperatura da Parcela de ar adiabática Tp1 [ TA1 dz Tp T Z Estável dθ TA > 0 Temperatura da Parcela de ar adiabática Altura inicial da Parcela de ar ] Temperatura da Atmosfera (caso particular: inversão térmica) Instável [ dθ dz TA1 < 0 ] Tp1 Tp TA T Z Atmosfera adiabática e Parcela de ar adiabática Temperaturas iguais Altura inicial da Parcela de ar Neutro [dθ 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 Névoa artificial de óleo negro. Fostos de curta (a) e longa exposição (b -10 min.)

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

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11 Modelo da Pluma Gaussiana

12 P ( x, t ) = x 1 exp π σ x σ x dn < C ( x, t ) > = = dx x Q exp π σ x σ x x Q y z < C ( x, y, z, t ) > = exp 3 (π ) σ xσ yσ z σ x σ y σ z

13 ( x Ut ) Q y z < C ( x, y, z, t ) > = exp 3 σ x σ y σ z (π ) σ xσ yσ z y S z < C ( x, y, z ) > = exp π σ yσ zu σ y σ z

14 y ( z H ) ( z + H ) S < C ( x, y, z ) > = exp exp + exp π σ yσ zu σ σ σ 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

15 y ( z H ) ( z + H ) ( z zo + H ) S < C ( x, y, z ) > = exp exp + exp + exp π σ yσ zu σ σ σ σ 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

16 Classe de Estabilidade de P&G Descrição Muito Instável Moderadamente Instável Levemente Instável Neutra Moderadamente Estável Muito Estável Muitíssimo Estável Pasquill σθ (Graus) A B C D E F G ,5 1 σ z = cx d Fórmulas de Briggs σy (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 σ σz (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/ σ c (m) z d 0,41 0,33 0,91 0,86 0, 0,78 0,06 0,71

17 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

18 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.

19 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 BOT 4 Cubatão Santos São Vicente Cubatão, 17/10/91, UTC (19LST)

20 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 BOT 4 Cubatão Santos São Vicente Cubatão, 3/10/91, 04UTC (01LST)

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 BOT 4 Cubatão Santos São Vicente Cubatão, 16/10/91, 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 BOT 4 Cubatão Santos São Vicente Cubatão, 1/10/91, 14UTC (11LST)

23 184.5 km G 450 km G km

24 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

25 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

26 CO concentration (µg/ Comparação das concentrações de CO simuladas e medidas CO concentration (µg/m³) Osasco Spray Measured hours since 0 LST on 11/aug/000 PedroII Spray Measured hours since 0 LST on 11/aug/000

27 13/Outubro às 1GMT a 14/Outubro às 5GMT (km) LI AM BP CA AT JU ITU JA SJC SO S C M SP E R BXS (4.14S;47.587W) (km)

28 13/Outubro às 1GMT a 14/Outubro às 5GMT (km) LI AM BP BP CA AT AT JU ITU JA JA SJC SJC SO S C SP SP E M M R R BXS BXS (4.14S;47.587W) (km) (km)

29 13/Outubro às 1GMT a 14/Outubro às 5GMT (m) SP JU CA AM (km)

30 13/Outubro às 1GMT a 14/Outubro às 5GMT (m) SP JU CA AM (km)