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Tipo documento: Tese
Título: Influências do brown carbon e black carbon na forçante radiativa dos aerossóis no Pantanal mato-grossense
Autor(es): Raymundo, Kelly Sousa Romera
Orientador(a): Palácios, Rafael da Silva
Membro da Banca: Palácios, Rafael da Silva
Membro da Banca: Curado, Leone Francisco Amorim
Membro da Banca: Santos, Anna Carolinna Albino
Membro da Banca: Morais, Fernando Gonçalves
Membro da Banca: Franco, Marco Aurélio de Menezes
Resumo : Os aerossóis têm um efeito significativo no clima terrestre. Eles afetam a quantidade de radiação solar que atinge a superfície da Terra e têm um impacto direto no aquecimento global. Uma das maiores fontes de incertezas associadas ao impacto dos aerossóis no clima está relacionada com a fração absorvedora de luz que não é BC (black carbon), chamada de BrC (brown carbon). Neste trabalho, BC e BrC foram caracterizados e quantificados para estimar os seus efeitos na absorção total. As forçantes radiativas dessas duas componentes também foram calculadas para a superfície e o topo da atmosfera e para as frações de BC e BrC. Os valores médios obtidos para o coeficiente de espalhamento (𝜎𝑠𝑐𝑎𝑡) em 525 nm foram 6.16±5.75 e 54.51±81.53 Mm-1 para os períodos chuvoso e seco, respectivamente. Para o coeficiente de absorção (𝜎𝑎𝑏𝑠) em 590 nm, as médias foram de 0.52±0.49 e 3.64±4.21 Mm-1 nos períodos chuvoso e seco, respectivamente. As análises das propriedades óticas de aerossóis evidenciaram o comportamento sazonal das partículas de aerossóis, presentes em maior quantidade no período seco, resultado das queimas locais e regionais que atingem a região. Com respeito a concentração de BC, o Pantanal apresentou médias 55% maiores que os resultados obtidos por Artaxo et al. (2013) para o site ZF2 (2008-2012) no período seco e apenas 15% maior durante o período chuvoso. A porcentagem de BrC para absorção total foi de aproximadamente 10% e 24% para os períodos seco e chuvoso em 470 nm, respectivamente. Em Rio Branco, Ponczed et al., 2022 estimou que BrC correspondeu a aproximadamente 20% da absorção total a 470 nm, já no site da ATTO, foi aproximadamente 24% a 370 nm (SATURNO et al., 2018). As variações horárias do coeficiente de absorção, coeficiente de espalhamento e albedo de espalhamento simples ( 𝜔0 ) são pouco acentuadas, sendo dominada pela dinâmica da camada limite. Os valores para o angstrom de absorção (𝛼𝑎𝑏𝑠) para as faixas espectrais de 370-590 nm e 370-880 nm foram maiores no período seco, resultado de um possível aumento da concentração de partículas finas emitidas pela queima de biomassa. O angstrom de absorção de 370- 590 nm evidenciou fortes contribuições de BrC e apresentou comportamento similar entre os períodos seco e chuvoso, com uma diferença aproximada de 10%, decorrente das emissões de BC. A FR no topo da atmosfera apresentou médias de -0,89±0,66 e - 0,42±0,05 Wm-2 para as estações seca e chuvosa, respectivamente, enquanto para a superfície, as médias de FR foram de -6,80±2,17 e -5,23±0,17 Wm-2 , respectivamente. A contribuição de BC para o aquecimento do topo da atmosfera é quase 60% maior em relação ao BrC para o período seco. Com relação aos valores obtidos para FR, Procópio (2005) estimou variações de -26 a -62 Wm-2 sobre a superfície em uma região de transição Amazônia-cerrado. Enquanto isso, Palácios et al. (2015) estimou valores que variam de 10 a -63 Wm-2 para a região de transição pantanal-cerrado. Neste trabalho, os valores obtidos para FR sobre a superfície variaram de -5 a -17 Wm-2 . Este trabalho apresentou resultados inéditos para a região e pode contribuir para um melhor entendimento do balanço energético do Pantanal, bem como para estimativas mais precisas da contribuição dos aerossóis nos modelos de mudanças climáticas.
Resumo em lingua estrangeira: Aerosols have a significant effect on Earth's climate. They affect the amount of solar radiation reaching the Earth's surface and have a direct impact on global warming. One of the major sources of uncertainties associated with aerosol impact on climate is related to the light-absorbing fraction that is not black carbon (BC), known as brown carbon (BrC). In this study, BC and BrC were characterized and quantified to estimate their effects on total absorption. The radiative forcings of these two components were also calculated for the surface and the top of the atmosphere, as well as for BC and BrC fractions. The average values obtained for the scattering coefficient (𝜎𝑠𝑐𝑎𝑡) at 525 nm were 6.16±5.75 and 54.51±81.53 Mm-1 for the rainy and dry periods, respectively. For the absorption coefficient (𝜎𝑎𝑣𝑠) at 590 nm, the averages were 0.52±0.49 and 3.64±4.21 Mm-1 during the rainy and dry periods, respectively. Analysis of aerosol optical properties revealed the seasonal behavior of aerosol particles, which were more abundant in the dry period due to local and regional biomass burning. Regarding BC concentration, the Pantanal region showed average values 55% higher than the results obtained by Artaxo et al. (2013) for the ZF2 site (2008-2012) during the dry period and only 15% higher during the rainy period. The percentage of BrC in total absorption was approximately 10% and 24% for the dry and rainy periods at 470 nm, respectively. In Rio Branco, Ponczed et al., 2022 estimated that BrC accounted for approximately 20% of total absorption at 470 nm, while at the ATTO site, it was approximately 24% at 370 nm (SATURNO et al., 2018). The diurnal variations of the absorption coefficient, scattering coefficient, and single scattering albedo ( 𝜔0 ) were not pronounced and were dominated by the boundary layer dynamics. The angstrom absorption exponent (𝛼𝑎𝑏𝑠) for the spectral ranges of 370-590 nm and 370-880 nm were higher during the dry period, indicating a possible increase in fine particle concentration emitted from biomass burning. The angstrom absorption exponent for 370-590 nm showed strong contributions from BrC and exhibited similar behavior between the dry and rainy periods, with an approximate 10% difference due to BC emissions. The top-of-atmosphere radiative forcing (FR) had averages of -0.89±0.66 and -0.42±0.05 Wm-2 for the dry and rainy seasons, respectively, while at the surface, the FR averages were -6.80±2.17 and -5.23±0.17 Wm-2 , respectively. The contribution of BC to top-of-atmosphere heating is nearly 60% greater compared to BrC during the dry period. Concerning FR values, Procópio (2005) estimated variations from -26 to - 62 Wm-2 at the surface in an Amazon-Cerrado transition region. Meanwhile, Palácios et al. (2015) estimated values ranging from 10 to -63 Wm-2 for the Pantanal-Cerrado transition region. In this study, the FR values at the surface ranged from -5 to -17 Wm2 . This study provided unprecedented results for the region and can contribute to a better understanding of the energy balance in the Pantanal as well as more accurate estimations of aerosol contributions in climate change models.
Palavra-chave: Angstrom de absorção
Albedo de espalhamento simples
Carbono negro
Palavra-chave em lingua estrangeira: Angstrom absorption
Simple scattering albedo
Black carbon
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Mato Grosso
Sigla da instituição: UFMT CUC - Cuiabá
Departamento: Instituto de Física (IF)
Programa: Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental
Referência: RAYMUNDO, Kelly Sousa Romera. Influências do brown carbon e black carbon na forçante radiativa dos aerossóis no Pantanal mato-grossense. 2023. 76 f. Tese (Doutorado em Física Ambiental) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://ri.ufmt.br/handle/1/5552
Data defesa documento: 29-Mar-2023
Aparece na(s) coleção(ções):CUC - IF - PPGFA - Teses de doutorado

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