Análise da variação da camada de ozônio sobre o território brasileiro e seu impacto sobre os níveis de radiação ultravioleta

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1 Análise da variação da camada de ozônio sobre o território brasileiro e seu impacto sobre os níveis de radiação ultravioleta Gabriela Junqueira da Silva¹, Marcelo de Paula Corrêa¹, Ana Paula Figueiredo¹ 1 Instituto de Recursos Naturais Universidade Federal de Itajubá, Itajubá MG junqueira.gabriela@yahoo.com.br; mpcorrea@unifei.edu.br; apsfigueiredo@gmail.com RESUMO: Este trabalho mostra uma análise comparativa das observações do conteúdo total de ozônio, realizadas por diferentes sensores a bordo de satélites, sobre o território brasileiro. O objetivo do estudo é avaliar a influência que essas diferentes inferências podem exercer sobre os modelos matemáticos para cálculos da radiação ultravioleta. Os resultados mostram variações na inferência do ozônio entre os aparelhos utilizados e aquelas decorrentes das alterações de latitude e sazonalidade. ABSTRACT: This work shows a comparative analysis from observations of the total ozone content on the Brazilian territory performed by different sensors satellites. The goal of the study is to evaluate the influence that these different inferences can exert on the ultraviolet radiation simulations. Our results show ozone content variations related to the use of different equipments inferences and related to the latitude and seasonality. Palavras-Chave: Camada de Ozônio, Radiação ultravioleta, Satélites 1. INTRODUÇÃO: O ozônio é um importante componente da atmosfera terrestre apesar da quantidade diminuta da ordem de partes por milhão. Cerca de 90% desse gás se encontra na estratosfera, compondo a denominada camada de ozônio, que funciona como atenuadora para a radiação ultravioleta (R-UV). Esta, em doses excessivas, pode ser prejudicial para a saúde humana causando alterações celulares que podem ser carcinogênicas. Não se deve confundir o presente estudo com o fenômeno do buraco na camada de ozônio. O buraco é um problema causado por uma combinação das temperaturas extremamente baixas na estratosfera da região polar, presença de luz solar e o aumento dos níveis de cloro na atmosfera, originado dos clorofluorcarbonetos (CFCs) de origem antropogênica desenvolvidos a partir dos anos 1920 como componentes inertes para refrigeradores e propelentes aerossóis que atuam como destruidores da molécula de ozônio (Brasseur et al., 1999). A formação do buraco de ozônio é um fenômeno sazonal cujas condições somente, no hemisfério sul, são possíveis em algumas semanas do ano entre Setembro e o início de Outubro (início da primavera). De acordo com um boletim da Organização Mundial de Meteorologia OMM, nenhuma tendência significativa no ozônio total foi observada entre 25 N e 25 S (trópicos) no período (OMM,2006) Estudos regionais também não mostram variações anuais e sazonais significativas nas últimas décadas (Corrêa e Plana-Fattori, 2006). No entanto, estudos mais abrangentes que envolvam a extensa base de dados de satélites disponível e para diferentes localidades do território brasileiro se fazem necessários. Através deles pode-se compreender melhor o comportamento da camada de ozônio nos trópicos e as modificações na espessura da mesma, assim como também inferir sobre as

2 quantidades de R-UV que chegam à superfície e de que forma esta radiação estaria alterando os sistemas biológicos tropicais (plantas e animais) e sendo prejudicial a saúde dos brasileiros. 2. METODOLOGIA: Coleta de Dados de Conteúdo Integrado de Ozônio Medido por Diferentes Satélites Os dados de coluna de ozônio foram coletados gratuitamente em endereços eletrônicos das organizações responsáveis pelos seguintes sensores a bordo de satélites: Ozone Monitoring Instrument (OMI), Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS), Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography (SCIAMACHY) e Global Ozone Monitoring Experiment (GOME). Por funcionarem com diferentes algoritmos, que por vezes possuem resoluções espaciais distintas, foi necessária análise detalhada entre os equipamentos para observar se as variações são significativas para a comparação proposta. Para o Brasil foram encontrados dados de coluna de ozônio para 13 cidades distribuídas em diferentes latitudes e longitudes, faltando somente um panorama para a região Amazônica para a qual tais dados não foram disponibilizados. A tabela 1 apresenta tais localidades: Tabela 1 Cidades com dados de ozônio disponível. Nome Estado Latitude Longitude Altitude Bauru SP -22,3-49,1 611 m Belo Horizonte MG -19,9-43,9 858 m Brasília DF -15,7-47, m Cachoeira Paulista SP -22,6-45,0 573 m Cuiabá MT -15,6-56,1 990 m Maxaranguape RN -5,5-35,2 7 m Natal RN -5,8-35,2 32 m Porto Nacional TO -10,8-48,4 240 m Recife PE -8,0-35,9 5 m Rio de Janeiro RJ -22,8-43,3 6 m Santa Maria RS -29,7-53,7 230 m São Paulo SP -23,5-46,7 865 m Xingu - -9,5-38,1 230 m A partir dos dados de espessura da camada e das datas de coleta foram realizadas análises com dois enfoques distintos. A primeira tratou da escolha de um determinado ano e uma só localidade de forma a avaliar as diferenças existentes entre os espectrômetros. A segunda teve como objetivo a utilização dos dados de um só equipamento para várias cidades durante todo o período de funcionamento do mesmo, com vistas à comparação das variações de espessura da camada de ozônio entre algumas das cidades apresentadas na tabela 1. Em relação ao primeiro enfoque, a variabilidade dos dados de ozônio para o ano de 2005 foi testada por meio da comparação entre os espectrômetros. A escolha se deveu ao fato de que 2005 foi o ano em que o maior número de sensores se encontrava em funcionamento (OMI, TOMS e SCIAMACHY). A cidade utilizada para a comparação foi a de Cuiabá, pois dentre as cidades disponíveis em todos os equipamentos ela é a mais centralizada no Brasil, situando-se a 15,6º S, 56,1º O e a 990 m de altitude. Para o segundo enfoque foi realizada uma comparação sobre as variações na espessura da camada de ozônio sobre o território brasileiro. Para tanto, foram selecionados os dados do

3 equipamento OMI no período de e as cidades de Cuiabá, Natal e Cachoeira Paulista por apresentarem uma significativa distribuição geográfica e por possuírem dados da maior parte dos espectrômetros. 3. RESULTADOS: IUV Índice ultravioleta (IUV) ano Cach. Pta. Natal Cuiabá Gráfico 1 - Índice Ultravioleta para diferentes localidades do Brasil calculados a partir de dados de conteúdo integrado de ozônio gerado pelo espectrômetro OMI Cada cidade estudada apresenta um comportamento específico em relação ao IUV que depende da latitude local. Pode-se ainda afirmar que quanto mais ao sul, maior a amplitude das variações sazonais, devido ao posicionamento do Sol e aos diferentes ângulos de incidência de raios solares sobre o planeta Terra. O gráfico 1 mostra um comportamento do IUV tipicamente relacionado à sazonalidade. As variações anuais de ozônio no período foram pouco significativas, isto é, resultantes de um pequeno aumento em torno de 2% no conteúdo total desse gás. O reflexo desse pequeno aumento no conteúdo de ozônio não foi significativo nos cálculos de IUV. Numa situação real, isto é, na presença de nuvens e aerossóis, essa variabilidade no ozônio será ainda menos relevante.

4 y = 0,8597x + 43,312 R 2 = 0,6365 Ozônio (TOMS/SCIAMACHY) y = 0,7958x + 53,497 R 2 = 0, Ozônio (OMI) Gráfico 2 Correlação entre valores de conteúdo integrado de ozônio para os sensores remotos TOMS e SCIAMACHY com OMI y = 0,94x + 0,2538 Ozônio (TOMS/SCIAMACHY) R 2 = 0,9709 y = 0,9625x + 0,2935 R 2 = 0, Ozônio (OMI) Gráfico 3 - Correlação entre valores gerados de IUV a partir do conteúdo integrado de ozônio para os sensores remotos TOMS e SCIAMACHY com OMI. O gráfico 2 apresenta a correlação entre os sensores OMI e TOMS e OMI e SCIAMACHY e embora ambas sejam significativas, há uma correlação mais forte entre os dados de OMI e SCIAMACHY. Mesmo assim os valores do IUV apresentados são próximos para os cálculos realizados com conteúdos de ozônio provenientes dos três equipamentos

5 (gráfico 3). Tanto a inclinação das curvas, quanto os coeficientes de correlação dos gráficos de IUV mostram valores significativos e próximos entre si. Embora os sensores OMI e TOMS apresentem dados que diferem em até 12,1 DU, com alta freqüência de diferenças maiores que 6,2 enquanto que OMI e SCIAMACHY podem diferir em até 6,2 DU. Variação que pode ser constata inclusive pelas equações de linearização de dados apresentadas que se comportam de maneiras distintas. As discrepâncias entre valores de conteúdo de ozônio encontradas entre os sensores resultaram em uma diferença de até 10% nos resultados de simulação de IUV. Em casos extremos, as simulações do IUV a partir dos diferentes dados de ozônio implicaram em diferenças de até 1,5 unidades deste índice. Tais diferenças podem ser significativas em situações nas quais a previsão do IUV é importante. 4. CONCLUSÕES: Este trabalho baseou-se na comparação dos dados de ozônio entre diferentes sensores remotos. Correlações significativas entre dados de ozônio e as simulações de IUV modeladas a partir desses dados foram observadas. Em poucos casos foram observadas discrepâncias significativas na modelagem de IUV, nas quais as diferenças máximas entre os IUVs calculados permaneceram na casa dos 10%. Também foi feita uma comparação entre o IUV inferido para diferentes cidades, com base nos valores de ozônio fornecidos pelos sensores. Neste caso, observou-se um comportamento decorrente apenas da sazonalidade e das latitudes das localidades trabalhadas. Não foi observada nenhuma variação interanual significativa decorrente de variações da espessura, ou mesmo, de uma suposta diminuição da camada de ozônio. A boa correlação encontrada entre os sensores fornece subsídios para realização de uma análise estatística aprofundada com vistas à criação de uma climatologia de ozônio para o território brasileiro que utilize os dados de todos os equipamentos desde o ano de 1989 até o presente. Tal climatologia é importante pois não há sensor que, sozinho, tenha fornecido dados para os vinte anos em questão. Além disso, uma avaliação desta natureza, utilizando de um período mais extenso e de um maior número de localidades, possibilitará o aperfeiçoamento de simulações do comportamento do IUV sobre o território brasileiro. 5. AGRADECIMENTOS: Os autores gostariam de agradecer ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo apoio ao projeto de Iniciação Científica da primeira autora. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CPTEC/INPE Radiação ultravioleta, camada de ozônio e saúde humana O buraco de ozônio. Disponível em: < Acesso em: 13 de maio de 2010 CORRÊA, M.P. Índice ultravioleta: avaliações e aplicações. São Paulo: Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo 2003 p.243 Tese (Doutorado). CORRÊA, M.P.; PLANAFATTORI, A. Uma análise das variações do índice ultravioleta em relação às observações de conteúdo de ozônio e da espessura óptica dos aerossóis sobre a cidade de São Paulo. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 21, n. 1, p , 2006.