Módulo de pré-processamento de emissões PREP-CHEM-SRC

O pré-processador de emissões PREP-CHEM-SRC, (FREITAS et al., 2011) é uma ferramenta para a preparação dos campos de emissões para uso nos modelos regionais e globais de qualidade do ar e considera fontes urbanas/industriais, biogênicas, por queima de biomassa e vulcânicas. Os dados de saída desta ferramenta são utilizados pelo CCATT-BRAMS e em outros modelos como o WRF/Chem (GRELL et al., 2005).

A resolução espacial das grades é flexível, podendo ser de alcance regional ou global, e existem diversas projeções geográficas disponíveis. Tal flexibilidade permite também a utilização de uma grade previamente configurada e que corresponda com a utilizada por um modelo de previsão de tempo químico como é o CCATT-BRAMS, procedimento específico utilizado neste trabalho. Precisamente, e como se explicou no item 3.2, um arquivo (prep-chem-src.inp) permite ao usuário escolher as opções de configuração, exemplo delas são as bases de dados globais de emissão a serem utilizadas, o mecanismo químico para o qual serão preparadas as emissões e também os caminhos onde os dados de saída vão ser guardados para sua posterior utilização.

Na parametrização da emissão dos gases traços e aerossóis pela queima da biomassa (LONGO et al., 2010) e na emissão da fonte de queima (para CO, CO2, CH4, NOx e PM2.5) usa os produtos de fogo GOES-12 - WF_ABBA (Geostationary Operational Environmental Satellite with Wildfire Automated Biomass Burning Algorithm) (PRINS et al., 1998; http://cimss.ssec.wisc.edu/goes/burn/abba.html) GOES-12 – AVHRR (Geostationary Operational Environmental Satellite - Advanced Very High Resolution Radiometer), do MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) pelo CPTEC/INPE (http://www.cptec.inpe.br/queimadas/), e fatores de combustão e emissão derivados de medidas diretas (ANDREAE; MERLET, 2001; YOKELSON et al., 2007 e 2008). Para cada fogo captado por sensoriamento remoto, estima-se a massa emitida de gás traço ou aerossol através da obtenção da biomassa disponível para a queima, os respectivos fatores de combustão e emissão e a área de queima. O tipo de vegetação que está queimando é obtido do mapa de vegetação de 1km do IGBP-INPE (International Geosphere- Biosphere Programme e Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais)

(http://www.cptec.inpe.br/proveg/). Esse modelo é denominado Brazilian Biomass Burning Emission Model (3BEM) (LONGO et al., 2010).

Emissões biogênicas são obtidas a partir do modelo MEGAN utilizado para estimativa da emissão líquida de gases e aerossóis por ecossistemas terrestres. Esse modelo requer prévio conhecimento de variáveis que incluem cobertura do solo e condições meteorológicas e químicas.

As emissões originais de fontes urbana e industrial são contabilizadas de bases de dados como RETRO (Reanalysis of the Tropospheric chemical composition) e EDGAR (Emission Database for Global Atmospheric Research), das quais se falou anteriormente. As emissões provenientes destes inventários são interpoladas para as grades do modelo usando o esquema do vizinho mais próximo.

Dado que cada mecanismo químico utilizado leva em conta espécies que em alguns casos coincidem, mas em outros diferem, é preciso que os arquivos de saída do PREP-CHEM-SRC sejam específicos para cada um dos mecanismos e devem conter informação para todas as espécies. Para isso o pré-processador possui várias sub-rotinas que se encarregam da compatibilização entre mecanismos e os inventários, especificamente de indicar, para cada espécie do inventário, a espécie do mecanismo à qual pertence e o coeficiente de agregação com o qual as emissões do inventário entram no valor de emissão da espécie do mecanismo químico (GÀCITA, 2011).

3.3.1.1 Inclusão de dados locais de emissão veicular de poluentes no inventario de emissões

O PREP-CHEM-SRC possui um sistema de inclusão de dados locais de emissão, estes são interpolados no domínio de estudo usando um esquema de interpolação chamado “delimitado por área”. A metodologia foi criada e implementada por Alonso et al. (2010), permitindo originalmente incluir dados de NOx e CO; logo com o trabalho de Souza (2013) se incluiu a capacidade de processar dados locais de HC. Souza (2013) sugeriu também a inclusão da especiação de HCNM que foi determinada por Cuchiara (2011) para a RMPA, já mencionada anteriormente e que se mostra na tabela 10. No entanto, Souza (2013) implantou tal especiação para obter um inventario de emissões das espécies que

são compatíveis com o mecanismo químico RACM (STOCKWELL et al., 1997) (ver item 2.4.2). Como neste estudo utilizou-se o mecanismo químico RELACS (CRASSIER et al., 2000), adaptou-se a especiação conforme tabela 10.

Tabela 10 - Porcentagem de emissão dos hidrocarbonetos não-metano, particionados por espécie, para a RMPA. Espécies do MQ RELACS Espécie do MQ RACM Especiação Cuchiara (2011) (espécie e %)

Especiação para ser utilizada com o MQ RELACS (%) ALKA HC3 HC3 (29,8) 41,53 HC5 HC5 (9,26) HC8 HC8 (2,47) ALKE ETE OL2 (13,31) 25,9 OLT OLT (4,46) OLI OLI (8,13)

ARO TOL TOL (22,66) 32,47

XYL XYL (9,81)

A informação dos cenários de emissão veicular para a RMPA foi inserida no PREP-CHEM-SRC conforme se segue:

- Se obtiveram os valores de emissão veicular total anual das espécies NOx, CO e HCNM para a RMPA a partir dos cenários criados. Isto para o ano 2009 e 2030, anos de calibração do modelo e de análise da influência da evolução da frota na qualidade do ar respectivamente.

- Se determinou, para o ano de 2009, a porcentagem que representam os automóveis em cada um dos 34 municípios da RMPA em relação com o total, isto com a finalidade de utilizar tais valores como peso para distribuir por municípios a emissão total na região em ambos anos de estudo (2009 e 2030). Portanto, ao multiplicar o valor de emissão total anual, de cada uma das três espécies mencionadas no passo anterior, pelo peso determinado com o procedimento descrito, se obteve um aproximado de emissão total anual por município para cada espécie. A categoria selecionada para esse cálculo foi a de automóvel precisamente por possuir mais unidades. Os dados da frota por municípios foram extraídos da informação disponibilizada pelo DETRAN/RS.

- Esses valores de emissão total anual por município, para as três espécies (NOx, CO e HCNM), foram inseridos num arquivo ASCII que posteriormente é utilizado pelo PREP-CHEM-SRC. Os valores anuais de emissão são distribuídos pela ferramenta de forma equitativa para cada dia do ano. A unidade de medida que se utiliza para esses valores é 107 _kg/m2_{/ano. Nesse arquivo se especificam também} as coordenadas dos limites de cada uma das áreas de estudo (neste caso os 34 municípios da RMPA).