EFEITOS DE AEROSSÓIS

Para analisar a influência dos aerossóis no campo elétrico atmosférico a longo prazo comparou- se as medidas registradas no CASLEO (Argentina) pelas redes AERONET e AFINSA. A figura 51 mostra a variação média mensal da espessura óptica de aerossóis (EOA) registrada pela rede AERONET para diferentes comprimentos de onda (AOT_1020 para um comprimento de onda de 1020 nm e assim por diante). Adicionalmente, mostra-se o valor médio das curvas padrões para a estação CAS1 (curva preta tracejada). O período de dados registrados é entre janeiro de 2011 até julho de 2014. Observa-se uma semelhança na variação sazonal, i.e., valores baixos entre os meses de maio-julho e valores altos entre dezembro-janeiro para os aerossóis e o CEA. Isso se cumpre especialmente para os comprimentos de onda menores. A variação sazonal encontrada é oposta à variação sazonal global das tempestades elétricas (valores altos entre os meses de junho-julho e valores baixos entre os meses de dezembro-janeiro), o que pode indicar que os aerossóis estão obscurecendo um efeito global no campo elétrico. Isso já foi mencionado por outros autores, entre eles Adlerman e Williams (1996). Na presente subseção se pretende remover a influência dos aerossóis no CEA de tempo bom.

Como discutido na subseção anterior o CEA de tempo bom registrado pela estação CAS1 é afetado pela influência de aerossóis principalmente devido à turbulência durante o aumento da temperatura logo após o nascer do sol. Adicionalmente, aerossóis continentais, por exemplo poeira, podem afetar o CEA. Efeitos da poluição local, como o trânsito veicular, pode ser excluído devido à estação CAS1 estar afastada da cidade mais próxima. Segundo à equação 9 (subseção 2.6) existe uma correlação linear entre o CEA e os aerossóis, onde o CEA depende linearmente da concentração em massa dos aerossóis. No presente trabalho se considerará a espessura óptica dos aerossóis (EOA) como uma medição indireta da concentração em massa.

Para uma análise mais detalhada se realizou a correlação linear entre ambas as variáveis tendo em conta condições meteorológicas de tempo bom. Para isso foi utilizado uma estação meteorológica afastada 1,5 km da estação CAS1. Os valores do CEA e EOA foram correlacionados em dias que não tinham precipitação e com velocidade de vento < 8 m/s. A figura 52 mostra as médias diárias dos valores do CEA versus a EOA, para os diferentes comprimentos de onda. Também, na figura mostra-se seus respectivos coeficientes de correlação linear, 𝑟, entre ambas as variáveis. Pode-se observar que os valores do coeficiente de correlação linear são maiores que 0,5 para todos os comprimentos de onda.

Figura 51: Variação média mensal da Espessura Óptica de Aerossóis para diferentes comprimentos de onda registrados em CASLEO (período janeiro 2011 – julho 2014). Também mostra-se a variação média mensal do

campo elétrico atmosférico de tempo bom para CAS1 (curva tracejada).

Figura 52: Valores diários do CEA (CAS1) versus EOA em condições de tempo bom, para diferentes comprimentos de onda.

Como mencionado na subseção 2.6 o CEA total pode ser considerado como: 𝐸_𝑇 = 𝐸_𝐴+ 𝐸₀, onde: 𝐸_𝑇 é o CEA total, 𝐸_𝐴 é a componente do CEA devido aos aerossóis e 𝐸₀ é o CEA sem presença de aerossóis. Da equação 9 se têm que 𝐸_𝐴 = 𝑘𝑀 , onde 𝑘 é constante e M é a concentração em massa dos aerossóis. A figura 53 mostra a correlação linear entre os valores do CEA e a EOA para o comprimento de onda de 500 nm com seu respectivo ajuste linear (linha vermelha). Encontra-se para o CEA livre de aerossóis 𝐸₀ = 89,1 𝑉/𝑚 e um valor de 𝑘 = 974,4. O mesmo procedimento foi realizado para cada comprimento de onda. Na figura 54 mostra-se a variação média mensal do CEA depois de remover a influência dos aerossóis para cada comprimento de onda por separado (linha tracejada). A linha sólida é a mesma variação depois de aplicar uma média móvel de 3 meses. As linhas verticais indicam o início de cada ano.

Figura 53: Correlação linear entre as médias diárias do CEA (CAS1) e a EOA (500 nm) para condições de tempo bom.

Para comparar a variação sazonal do CEA, depois de remover efeitos de aerossóis, com a variação sazonal das tempestades elétricas foram utilizados dados da rede STARNET. A figura 55 mostra a comparação entre a variação média mensal para o número de ocorrências de raios (curva azul, com uma média móvel de 3 meses, detectado para uma distância entre 3.000-18.000 km afastado da estação CAS1) com a variação média mensal do CEA de tempo bom (curva preta, média móvel de 3 meses). Para efeitos de comparação ambas as curvas foram normalizadas por seu valor máximo. O período analisado foi entre janeiro de 2011 até dezembro de 2013. Observa-se que para comprimentos de onda pequenos a correlação entre ambos

parâmetros é melhor. Isto quer dizer que depois de corrigir os valores do CEA pela influência dos aerossóis pode-se observar uma semelhança entre a variação sazonal do CEA com a variação sazonal das tempestades elétricas evidenciando assim que os aerossóis podem obscurecer o efeito global das tempestades elétricas nas medições do CEA realizadas em continente, como já mencionado por outros autores (Adlerman e Williams, 1996).

Figura 54: Valores médios mensais do CEA (CAS1) corregidos pela influência de aerossóis (linha tracejada) para cada um dos comprimentos de onda. A linha contínua é uma média móvel de 3 meses.

2011

Figura 55: Variação média mensal do número de raios (NR), registradas para uma área entre 3000 até 18000 km afastada de CAS1 (período entre janeiro de 2008 até dezembro de 2013, cor azul) com uma média móvel de 3 pontos. A curva preta é a variação média mensal do CEA de tempo (média móvel de 3 pontos). Ambas as curvas

foram normalizadas [0,1]. 2011 2012 ₂₀₁₃ 01/2011 – 12/2013 01/2011 – 12/2013 01/2011 – 12/2013 01/2011 – 12/2013 01/2011 – 12/2013 01/2011 – 12/2013