@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/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3LKUEGS",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "28 abr. 2024"
}