INFLUÊNCIA DO TRÁFEGO DE VEÍCULOS NO CAMPUS DA UFSM NA ESPESSURA ÓPTICA DE AEROSSÓIS EM DEZEMBRO DE 2011 E
JANEIRO DE 2012
Marina Avena Maia1, 2 ; Damaris Kirsch Pinheiro2,3; Nelson Jorge Shuch1; Lucas Vaz Peres2,3; Otávio Krauspenhar da Silva1,2, Márcia Bertê2.
1Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais – CRS/CCR/INPE-MCTI 2 Laboratório de Ciências Espaciais de Santa Maria– LACESM/CT-UFSM
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Programa de Pós-Graduação em Meteorologia, UFSM
Santa Maria, RS, Brasil. e-mail: marinaavena@hotmail.com
1 – INTRODUÇÃO
O estudo dos aerossóis atmosféricos é de grande importância, visto que possuem uma grande influência no clima. Os aerossóis aumentam a quantidade de radiação refletida para o espaço, ao mesmo tempo que, como núcleos formadores de gotículas d’água, levam a formação de nuvens que ajudam a concentrar a radiação infravermelha na troposfera (Twitty e Weinmam, 1971; McCartiney, 1976; Michelangeli et al., 1992; Lorent et al., 1994). Portanto, podem auxiliar no agravamento do efeito estufa. Uma das fontes para o aumento de aerossol é o tráfego de veículos (Andrade, M. F., 1993). Assim, o trabalho analisa a influência do tráfego de veículos na espessura óptica de aerossóis (EOA). Com a utilização do Espectrofotômetro Brewer, foram obtidos os valores das espessuras ópticas atmosféricas (EOAt). O equipamento efetua as medidas de Radiação UV-B global e de gases traços como Ozônio (O ) e Dióxido de Enxofre (3
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SO ). Foi utilizado o método de Langley, que é uma aplicação da lei de Beer, para a
determinação das EOAt, e a partir desses valores foi possível determinar as espessuras ópticas de aerossóis, as quais foram calculadas para os comprimentos de onda 306,3, 310,1, 313,5, 316,8 e 320,1 µm. As análises ocorreram a cada duas horas, somente para dias de céu claro.
2 – OBJETIVOS
Analisar a influência do tráfego de veículos no campus da UFSM, no bairro Camobi, Santa Maria, RS, na espessura óptica de aerossol em dezembro de 2011 a janeiro de 2012.
3 – METODOLOGIA
A partir dos dados de contagens de fótons medidos pela técnica Direto ao Sol (DS) com o Espectrofotômetro Brewer MKIII #167, localizado no Prédio Sede do Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais – CRS/CCR/INPE – MCTI, no campus da UFSM, foram obtidas as medidas de espessura óptica atmosférica (EOAt). Com as contagens de fótons, é possível se calcular os valores de espessura óptica de aerossol (EOA). O cálculo das espessuras foi realizado de duas em duas horas e obtidos valores médios das EOA para os meses de Dezembro de 2011 e Janeiro de 2012, com o objetivo de analisar a influência do tráfego de veículos, no campus da UFSM no bairro Camobi, Santa Maria, RS, na espessura óptica de aerossol. A EOA foi calculada apenas para dias de céu claro e foi determinado um intervalo de horário fixo, espaçados de duas em duas horas, para a análise em questão. É importante ressaltar que as análises começam às 8 horas da manhã e terminam às 17 horas da tarde, pois os ângulos zenitais solares não podem ultrapassar de 65° para evitar o espalhamento múltiplo e para que o método de Langley possa ser aplicado.
A EOAt é determinada pelo método de Langley, o qual é uma aplicação da lei de Beer, que consiste na seguinte equação:
m I
Il =ln 0l-tat× ln
Onde: Iλ = Irradiância solar na superfície da terra (W.m ), I0λ = Irradiância solar no
topo da atmosfera (W.m ), τat = Espessura óptica atmosférica, m = Massa de ar.
A EOAt é igual ao somatório das espessura ópticas dos gases traços, que no caso da faixa de ultravioleta trabalhada aqui são representados por ozônio – O3 e dióxido de
enxofre – SO2, mais a espessura óptica para o espalhamento Rayleigh e de aerossóis:
3 2 O SO ae R at t t t t t = + + +
Logo, é possível determinar a EOA, pois o Espectrofotômetro mede as espessuras ópticas para O3 e SO2 a cada 3 minutos. Para a análise da EOA a cada duas horas, foi
realizada uma média dos valores das espessuras de O3 e SO2 para esse intervalo de
2 -2
-tempo. O espalhamento de Rayleigh foi calculado, em paralelo para cada duas horas, pela seguinte equação:
1 4 2 4 . ) 00013 , 0 0113 , 0 1 ( 008569 , 0 - + - + - -= estação atm R l l l p p t
Onde: Pestação = Pressão local do Laboratório de Ciências Espaciais de Santa Maria
(989,13 hPa), Patm=Pressão atmosférica (Patm=1013,15hPa), λ= Comprimento de
onda (em nm).
As espessuras dos gases traços são calculadas através da seção de choque de absorção e da coluna integrada de gás, através da equação:
16 10 . 69 , 2 . .UD xx xxl s l t =
Onde: σxxλ= Seção de choque de absorção em cm2/molécula, UD= Coluna total de gás
(Unidade Dobson).
4 – RESULTADOS
O período analisado foi dezembro de 2011 e Janeiro de 2012 e os valores de espessura óptica de aerossóis médios para cada comprimento de onda estão nas Tabelas 1 e 2:
Tabela 1: Valores de Espessura Óptica de Aerossóis médios nos cinco comprimentos de onda do Brewer para o mês de dezembro de 2011.
Horário λ (306,3 nm) λ (310,1 nm) λ (313,5 nm) λ (316,8 nm) λ (320,1 nm) 8:00-9:59 0,1747 0,1927 0,1988 0,1797 0,1773 10:00-11:59 0,4589 0,1365 0,1718 0,2053 0,2186 12:00-13:59 0,3456 0,4660 0,4300 0,4377 0,4447 14:00-15:59 0,1800 0,2165 0,1874 0,2019 0,2094 16:00-17:59 0,3246 0,3458 0,3017 0,3065 0,2985
Tabela 2: Valores de Espessura Óptica de Aerossóis médios nos cinco comprimentos de onda do Brewer para o mês de janeiro de 2012.
Horário λ (306,3 nm) λ (310,1 nm) λ (313,5 nm) λ (316,8 nm) λ (320,1 nm) 8:00-9:59 0,1604 0,2036 0,1729 0,1831 0,1771 10:00-11:59 0,0489 0,1041 0,1032 0,1162 0,1324 12:00-13:59 1,7947 1,7214 1,7169 1,6949 1,7410 14:00-15:59 0,2557 0,2817 0,2512 0,2643 0,2697 15:00-17:59 0,3220 0,3436 0,2966 0,2962 0,2836
Foi observado que para o mês de dezembro de 2011, a faixa de horários que apresentou um maior valor médio de EOA foi 12:00-13:59 devido ao aumento do fluxo de veículos no campus da UFSM, onde professores, alunos e/ou funcionários da instituição deslocam-se da universidade. Para o período, das 16:00 às 17:59 o valor médio de EOA também foi elevado, visto que é o momento em diversas aulas terminam e começa o retorno das pessoas para casa. Dessa forma, o tráfego de veículos aumenta consideravelmente os valores médios de espessura óptica de Aerossóis. Tal fato pode ser melhor visualizado através da Figura 1(a).
Para o mês de Janeiro de 2012, houve um pico de EOA no intervalo 12:00-13:59, demonstrado na Figura 1(b). Porém, esse valor elevado de EOA não pode ser explicado pelo deslocamento de veículos, pois janeiro é um mês não-letivo de acordo com o calendário da instituição, diminuindo grande parte do contingente que frequenta a UFSM. Ainda está sendo analisado o motivo do pico de EOA em janeiro, que será apresentado num trabalho futuro.
Figuras 1- Médias das Espessuras Ópticas de Aerossóis de duas em duas horas para Dezembro de 2011 (a) e Janeiro de 2012 (b) no campus da UFSM.
5 – CONCLUSÃO
A partir da aplicação do Método de Langley aos dados do Espectrofotômetro Brewer MKIII #167, localizado no campus da UFSM, foi possível obter os valores das EOA. A ocorrência dos maiores valores médios de espessuras ópticas de aerossóis foi concomitante com os horários de maior fluxo de veículos no campus da universidade, confirmando o tráfego de veículos como sendo uma das fontes do aumento de aerossóis na atmosfera.
6 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- Andrade, M. F. (1993). Identificação de fontes da matéria particulada do aerossol atmosférico de São Paulo. Tese de Doutorado em Física Nuclear;
- Carbone, S., Padilha, L.F., Rosa, M.B., Pinheiro, D.K., Schuch, N.J. 2005. First estimations of the aerosol optical thickness using Langley Method at Southern Brazil (29.4 S, 53.8 W). Advances in Space Research, 37, 2178-2182.;
- Da Silva, A.A. A espessura óptica de aerossóis da banda do UV-B. Tese de Doutorado em Geofísica Espacial;
- Lorent, J.; Redano, A.; De Cabo, X. Influence of urban aerosol on spectral solar irradiance. Jornal of Applied Meteorology, v.33, 1994;
- McCartiney, E.J. Optics of the atmosphere – Scattering by molecules and particles. New York: John Willey and Sons, 1976;
- Michelangeli, D.V.; Allen, M.; Yung, Y.L.; Shia, R.L.; Crisp, D.; Eluszkiewics, J. Enhancement of atmospheric radiation by a aerosol layer. Journal of Geophysical Research, v.97, n.D1, 1992;
- Twitty, J.T.; Weinman, J.A. Radiative properties of carbonaceous aerosols, Journal of Applied Meteorology, v.10, 1971.
