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@PhDThesis{Gácita:2016:AvPrFí,
               author = "G{\'a}cita, Madeleine S{\'a}nchez",
                title = "Avalia{\c{c}}{\~a}o dos processos f{\'{\i}}sicos associados 
                         {\`a} contribui{\c{c}}{\~a}o das queimadas {\`a} 
                         deposi{\c{c}}{\~a}o atmosf{\'e}rica de nitrog{\^e}nio reativo 
                         na Am{\'e}rica do Sul",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2016",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2016-05-20",
             keywords = "nitrog{\^e}nio, modelagem, aeross{\'o}is, CCN, queimadas, 
                         nitrogen, modelling, aerosols, biomass burning.",
             abstract = "O presente trabalho visou estimar a contribui{\c{c}}{\~a}o das 
                         emiss{\~o}es de queimadas {\`a} deposi{\c{c}}{\~a}o de 
                         esp{\'e}cies nitrogenadas na Am{\'e}rica do Sul, a fim de 
                         contribuir para a avalia{\c{c}}{\~a}o das poss{\'{\i}}veis 
                         altera{\c{c}}{\~o}es no ciclo biogeoqu{\'{\i}}mico de 
                         nitrog{\^e}nio nas regi{\~o}es afetadas. Foi realizada uma 
                         compila{\c{c}}{\~a}o dos dados de nitrog{\^e}nio reativo, 
                         incluindo a componente org{\^a}nica, dispon{\'{\i}}veis na 
                         literatura, assim como dados de concentra{\c{c}}{\~a}o de 
                         nitrog{\^e}nio reativo em aeross{\'o}is coletados durante a 
                         campanha do experimento SAMBBA (\emph{The South American Biomass 
                         Burning Analysis}), analisados como parte do presente trabalho. 
                         Visando determinar o n{\'{\i}}vel de detalhamento da 
                         inclus{\~a}o das caracter{\'{\i}}sticas dos aeross{\'o}is de 
                         queimadas na modelagem num{\'e}rica do aporte dos mesmos {\`a} 
                         deposi{\c{c}}{\~a}o de nitrog{\^e}nio reativo, foi realizado um 
                         conjunto de testes de sensibilidade. Por fim, foram conduzidas 
                         duas simula{\c{c}}{\~o}es num{\'e}ricas para um estudo de caso, 
                         com e sem emiss{\~o}es de queimadas, para determinar a 
                         deposi{\c{c}}{\~a}o de nitrog{\^e}nio no continente e o aporte 
                         das queimadas {\`a} mesma. Para tanto, foi utilizado o modelo de 
                         transporte qu{\'{\i}}mico atmosf{\'e}rico 3D BRAMS 
                         \emph{Brazilian Regional Atmospheric Modelling System}, 
                         desenvolvido e mantido pelo INPE, capaz de simular as 
                         emiss{\~o}es, transporte, processos de remo{\c{c}}{\~a}o de 
                         gases tra{\c{c}}os e aeross{\'o}is e a reatividade 
                         qu{\'{\i}}mica na atmosfera. Este modelo j{\'a} inclui diversas 
                         melhorias para regi{\~o}es tropicais e subtropicais na 
                         representa{\c{c}}{\~a}o de processos de relev{\^a}ncia, como a 
                         parametriza{\c{c}}{\~a}o da convec{\c{c}}{\~a}o rasa e 
                         profunda e o levantamento da pluma para emiss{\~o}es de queimadas 
                         de biomassa, e o m{\'o}dulo de aeross{\'o}is MATRIX, 
                         \emph{Multiconfiguration Aerosol TRacker of mIXing state}, que 
                         permite simular a evolu{\c{c}}{\~a}o de diferentes 
                         popula{\c{c}}{\~o}es de aeross{\'o}is e os processos de 
                         intera{\c{c}}{\~a}o entre elas. De acordo com as 
                         observa{\c{c}}{\~o}es, o nitrog{\^e}nio reativo depositado na 
                         Amaz{\^o}nia n{\~a}o apresenta um car{\'a}ter sazonal, j{\'a} 
                         que as concentra{\c{c}}{\~o}es mais elevadas durante a 
                         esta{\c{c}}{\~a}o seca s{\~a}o compensadas com menores volumes 
                         de precipita{\c{c}}{\~a}o. Entretanto, nas regi{\~o}es Sul e 
                         Sudeste, a deposi{\c{c}}{\~a}o foi muito mais elevada nos meses 
                         de inverno. Os testes de sensibilidade mostraram que, enquanto a 
                         remo{\c{c}}{\~a}o {\'u}mida abaixo da nuvem do aerossol de 
                         queimadas {\'e} um processo lento que pode ser desconsiderado, a 
                         remo{\c{c}}{\~a}o dentro da nuvem {\'e} um processo mais 
                         eficiente. Entretanto, {\'e} importante simular a 
                         popula{\c{c}}{\~a}o de aeross{\'o}is utilizando o fator de 
                         higroscopicidade espec{\'{\i}}fica muito baixo observado para os 
                         aeross{\'o}is da regi{\~a}o, j{\'a} que a 
                         utiliza{\c{c}}{\~a}o de higroscopicidade mais elevadas como as 
                         sugeridas para outras regi{\~o}es/biomas pode resultar na 
                         superestimativa do CCN em at{\'e} 50\%. Mesmo sendo externamente 
                         misturada em termos de higroscopicidade, a popula{\c{c}}{\~a}o 
                         de queimadas pode ser simulada como uma mistura interna, 
                         resultando em um erro m{\'e}dio de apenas \$\sim\$5\%. As 
                         simula{\c{c}}{\~o}es conduzidas para um per{\'{\i}}odo de 
                         tempo parcialmente coincidente com o experimento SAMBBA, com e sem 
                         emiss{\~o}es provenientes das queimadas, indicaram uma estimativa 
                         das cargas de deposi{\c{c}}{\~a}o consistente com as 
                         observa{\c{c}}{\~o}es de deposi{\c{c}}{\~a}o de nitrato e 
                         am{\^o}nio, com exce{\c{c}}{\~a}o da regi{\~a}o sul do Brasil, 
                         para a qual os valores simulados foram subestimados, devido 
                         {\`a}s condi{\c{c}}{\~o}es tipicamente secas do 
                         per{\'{\i}}odo simulado. Os valores estimados para a 
                         deposi{\c{c}}{\~a}o associada ao avan{\c{c}}o de um sistema 
                         frontal, indicaram um aumento na deposi{\c{c}}{\~a}o {\'u}mida 
                         que resultou no incremento em at{\'e} duas vezes da carga total 
                         de deposi{\c{c}}{\~a}o na regi{\~a}o. Para o per{\'{\i}}odo 
                         analisado, as queimadas representaram um aporte de entre 30\% e 
                         60\% {\`a} deposi{\c{c}}{\~a}o de nitrog{\^e}nio reativo numa 
                         {\'a}rea extensa do continente. ABSTRACT: This work aimed to 
                         estimate the contribution of biomass burning emissions to the 
                         deposition of nitrogen species in South America, to contribute to 
                         the assessment of the alterations in the biogeochemical cycles of 
                         the potential affected ecosystems. As a first step, a compilation 
                         of reactive nitrogen data was made, including inorganic and 
                         organic components, with studies available in the literature and 
                         an aerosol composition study conducted with aerosol samples 
                         collected during the SAMBBA experiment (The South American Biomass 
                         Burning Analysis). Then, a series of sensitivity tests were 
                         conducted to assess the level of sophistication required in the 
                         modelling of biomass burning aerosols, including the assessment of 
                         the relative importance of rainout and washout process. Finally, 
                         two sets of numerical simulations were conducted, with and without 
                         biomass burning emissions, to assess the deposition of reactive 
                         nitrogen, and the contribution of biomass burning to it. The 
                         modeling work was conducted with the 3D atmospheric transport 
                         model BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modelling System). The 
                         BRAMS model is able to simulate the emissions, transport and 
                         removal processes of gases and aerosols and chemical reactivity in 
                         the atmosphere. Several improvements for a better representation 
                         of relevant processes in tropical and subtropical regions are 
                         already included in the model, such as the parameterization of 
                         shallow and deep convection and the plume rising for biomass 
                         burning. The model also includes the aerosol module MATRIX, 
                         Multiconfiguration Aerosol TRacker of mIXing state, allowing for 
                         the simulation of the temporal evolution of up to 16 aerosol 
                         populations, and their interactions. The available observations 
                         showed that reactive nitrogen concentrations were higher during 
                         the dry season, but its deposition showed no seasonal 
                         characteristics due to the lower rain volumes. In the South and 
                         Southeast of Brazil, however, the deposition was much higher 
                         during the dry season months. While washout or below-cloud 
                         scavenging proved to be a very slow process that can be neglected 
                         in a first approximation, rainout is likely the preferred removal 
                         pathway of biomass burning aerosols originated in Amaz{\^o}nia. 
                         The sensitivity testes conducted indicated that it is important to 
                         consider the very low hygroscopicity specific to these aerosols, 
                         since the use of moderate values as suggested for other 
                         biomass/regions could result in overestimations of up to 50\% in 
                         the CCN concentration. On the other hand, even when the population 
                         is externally mixed, it can be simulated as an external mixture 
                         with an average error of \$\sim\$5\%. The simulations conduced 
                         allowed for an estimation of the nitrate and ammonium deposition 
                         loads that was consistent with observations, with exception of the 
                         south of Brazil. In this region, the low precipitation accumulates 
                         resulted in a low wet deposition loads. However, the deposition 
                         loads associated with a cold front system showed as much as twice 
                         the average deposition load obtained for the period. Biomass 
                         burning contributed with over 30\% of the total nitrogen 
                         population in a large extension of the continent.",
            committee = "Mattos, Ariane Frassoni dos Santos de (presidente) and Freitas, 
                         Karla Maria Longo de (orientadora) and Ros{\'a}rio, Nilton Manuel 
                         {\'E}vora do and Dias, Maria Assun{\c{c}}{\~a}o Faus da Silva 
                         and Correia, Alexandre Lima",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Contribution of biomass burning to the atmospheric deposition of 
                         reactive nitrogen in South America",
             language = "pt",
                pages = "200",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3LKUEGS",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3LKUEGS",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "30 nov. 2020"
}


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