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Title: Simulação da poluição atmosférica em regiões urbanas costeiras utilizando o modelo WRF-Chem
Other Titles: Simulation of air pollution in urban regions coastal areas using the WRF-Chem model
Authors: Palmeira, Anderson da Silva
metadata.dc.contributor.advisor: Moreira, Davidson Martins
metadata.dc.contributor.referees: Santos, Alex Álisson Bandeira
Gonçalves, Marcelo Albano Moret Simões
Moraes, Marcelo Romero de
Santos, Vania Goncalves de Brito dos
Keywords: WRF-Chem;Dispersão de poluentes;Brisa marítima;DFA;ρDCCA
Issue Date: 30-Aug-2023
Publisher: Centro Universitário SENAI CIMATEC
Citation: PALMEIRA, Anderson da Silva. Simulação da poluição atmosférica em regiões urbanas costeiras utilizando o modelo WRF-Chem. Orientador: Davidson Martins Moreira. 2023. 91 f. Tese (Doutorado em Modelagem Computacional e Tecnologia Industrial) – Centro Universitário SENAI CIMATEC, Salvador, 2023.
metadata.dc.description.resumo: A poluição atmosférica é um fator crítico que prejudica a biodiversidade, os ecossistemas, e a saúde humana. O aumento das concentrações de poluentes devido ao crescimento das áreas urbanas e industriais levou ao aumento das discussões científicas sobre este tópico, e a modelagem computacional é um importante instrumento de gestão para a tomada de decisões. Neste sentido, o principal objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho do modelo de qualidade do ar WRF-Chem (Weather Research and Forecasting with Chemis try) para determinar o campo de concentração dos poluentes O3 (ozônio), NOx (óxidos de nitrogênio) e MP (material particulado) na região metropolitana de Salvador (RMS), particularmente analisando a influência da brisa marítima na dispersão destes poluen tes. No entanto, para tal fim, é importante um inventário de fontes consistente, sendo realizadas primeiramente simulações usando os sistemas de modelos WRF-Chem e WRF CMAQ para avaliar a dispersão de MP na região metropolitana de Vitoria (RMV), onde existe um inventário bem documentado. Adicionalmente, na RMS foi feita uma avalia ção da evolução dos poluentes medidos ao longo do tempo e a sua relação com quatro variáveis climáticas (irradiação solar, temperatura do ar, umidade relativa e velocidade do vento) utilizando as técnicas de DFA (Detrended Fluctuation Analysis) e ρDCCA (De trended Cross-Correlation Coefficient Analysis). Os resultados mostram que o modelo WRF-Chem simula de forma mais satisfatória o campo de concentração de MP na RMV, onde o sistema WRF-CMAQ tende a subestimar a concentração. Na RMS, quando à entrada de brisa, percebe-se o transporte dos poluentes por grandes distâncias, apesar da maior concentração permanecer em regiões próximas das principais fontes. As concen trações na RMS, quando comparadas com os dados medidos locais, apresentam valores subestimados, o que sugere que o inventário das fontes ainda é incipiente. A utilização das técnicas DFA e ρDCCA indicam que os poluentes na RMS tendem a aumentar ao longo do tempo, prejudicando a qualidade do ar e afetando a saúde humana. Os resultados mostram uma correlação cruzada entre a poluição atmosférica e as variáveis climáticas que persistiu por um determinado período, com maior correlação entre concentração de O3 e vento, principalmente temperatura, e correlação negativa com umidade para todas as estações de monitoramento. Além disso, ao contrário de O3 e MP10, as concentrações de NOx sempre tiveram um comportamento persistente na região de estudo durante todo o período analisado.
Abstract: Air pollution is a critical factor that harms biodiversity, ecosystems, and human health. The increase in pollutant concentrations due to the growth of urban and industrial areas has led to increased scientific discussions on this topic, and computational modeling is an important management tool for decision-making. In this sense, the main objective of this work is to evaluate the performance of the air quality model WRF-Chem (Weather Research and Forecasting with Chemistry) to determine the concentration field of the pollutants O3 (ozone), NOx (nitrogen oxides) and PM (particulate matter) in the metro politan region of Salvador (RMS), particularly analyzing the influence of the sea breeze on the dispersion of these pollutants. However, for this purpose, a consistent source in ventory is important, and simulations were first performed using the WRF-Chem and WRF-CMAQ model systems to assess PM dispersion in the Vitoria metropolitan region (RMV), where a well-documented inventory exists. Additionally, in the RMS, an evalua tion of the evolution of the measured pollutants over time and their relationship with four climatic variables (solar irradiance, air temperature, relative humidity and wind speed) was performed using the DFA (Detrended Fluctuation Analysis) and ρDCCA (Detrended Cross-Correlation Coefficient Analysis). The results show that the WRF-Chem model simulates more satisfactorily the PM concentration field in the RMV, where the WRF CMAQ system tends to underestimate the concentration. In the RMS, when the breeze enters, the pollutants are transported over large distances, although the highest concen tration remains in regions close to the main sources. The concentrations in the RMS, when compared with the local measured data, present underestimated values, which sug gests that the inventory of sources is still incipient. The use of DFA and ρDCCA techniques indicate that pollutants in the MSR tend to increase over time, impairing air quality and affecting human health. The results show a cross-correlation between air pollution and climate variables that persisted for a certain period, with higher correlation between O3 concentration and wind, especially temperature, and negative correlation with humidity for all monitoring stations. In addition, unlike O3 and PM10, NOx concentrations always had a persistent behavior in the study region throughout the analyzed period.
URI: http://repositoriosenaiba.fieb.org.br/handle/fieb/1877
Appears in Collections:Teses de Doutorado (PPG MCTI)

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