This dissertation deals with spectral measurements of solar radiation in the visible and near infrared wavelength range. The data were collected during a field campaign on the Cape Verde Islands in January / February 2008 within the DFG research group SAMUM 2 (Saharan Mineral Dust Experiment). During this campaign airborne measurements of upward radiances and irradiances were performed over aerosol layers. Since the Cape Verde Islands are in the advection area of air masses from the Sahara region northeast of the islands and from regions with bush fires from the southeast, the sampled aerosol mainly consists of mineral dust, biomass burning smoke or a mixture of both. These radiation measurements and airborne lidar measurements of aerosol extinction coefficients were used to calculate the dust radiative forcing at the top of atmosphere with an one-dimensional radiative transfer model. This required the spectral surface albedo and aerosol optical properties, determined by model retrievals. The dependence of the calculated dust radiative forcing on the aerosol optical thickness was used to distinguish between aerosol distributions with mineral dust only or mixed with biomass burning smoke. This mainly model-based method was compared with another mainly measurement-based method, which requires the net radiation at the flight altitude and its dependence on the aerosol optical thickness to distinguish between the different aerosol distributions. The mainly model-based method shows no differences between the calculated radiative forcings of aerosols mainly consisting of mineral dust and those mixed with biomass burning smoke due to high uncertainties. In contrast to the mainly model-based method, the mainly measurement-based method shows clear differences between aerosols with and without biomass burning smoke. Thus the mainly measurement-based method is the preferred method, because it omits the retrieval of the aerosol optical properties, which leads to high uncertainties, in contrast to the mainly model-based method.

xvii, 205 p. : ill. (some col.) A print copy of this thesis is available through the UO Libraries. Search the library catalog for the location and call number. / Fire is a fundamental, transformative, yet poorly understood process in the Earth system; it can radically reorganize ecosystems, alter regional carbon and energy balances, and change global climate. Short-term fire histories can be reconstructed from satellite (seasonal- to interannual-scales), historical (decadal scales), or dendrochronological records (for recent centuries), but only sedimentary charcoal records enable an analysis of the complex interactions between climate, vegetation and people that drive fire activity over longer temporal scales. This dissertation describes the compilation, synthesis and analysis of a global paleofire dataset and its application to understanding past, current, and future changes in fire activity. Specifically, I co-led efforts to compile charcoal records around the world into a single database, and to conduct three meta-analyses to understand the controls on fire at multiple spatial and temporal scales. The first meta-analysis reconstructed global biomass burning since the Last Glacial Maximum (LGM) 21,000 years ago. Results from this study demonstrated that global fire activity is low when conditions are cool and high when conditions are warm. This fundamental relationship between climate and fire is due in large part to associated changes in vegetation productivity. The second meta-analysis examined fire activity in North America during past abrupt climate changes and looked for evidence of continental-scale wildfires associated with a hypothesized comet impact ∼13,000 years ago. This analysis found a correlation between increased fire activity and abrupt climate change, but provided no evidence for continental-scale wildfires. A final meta-analysis disentangled the climate and human influences on global biomass burning during the past 2000 years; it found a close relationship between climate change and biomass burning until ∼1750 A.D., when human activities became a primary driver of global fire activity. Together, these three meta-analyses demonstrate that climate change is the primary control of global fire activity over long time scales. In general, global fire activity increases when the Earth's climate warms and decreases when climate cools. The paleofire data and analyses suggest that the rapid climate changes projected for coming decades will lead to widespread increases in fire frequency and biomass burning. This dissertation includes previously published and unpublished co-authored material. / Committee in charge: Patrick Bartlein, Chairperson, Geography; Daniel Gavin, Member, Geography; W. Andrew Marcus, Member, Geography; Cathy Whitlock, Member, Geography; Ronald Mitchell, Outside Member, Political Science

Atmospheric trace components play a critical role in the earth–atmosphere system through their interaction and perturbation to global atmospheric chemistry. They perturb the climate through scattering and absorbing of solar radiation (direct effects), thereby impacting on the heat energy balance of the atmosphere, and alter cloud microphysical properties affecting cloud formation, cloud lifetime and precipitation formation (indirect effects). These trace components can also have adverse effects on human health, visibility and air quality (AQ) composition, including various feedback processes on the state of the atmosphere. As well as their direct and indirect effects, aerosols are important for cloud formation. They serve as cloud condensation and ice nuclei (CCN and IN) during cloud droplet and ice crystal formations. Although many connections between clouds and aerosol effects have been established in cloud physics and climate modelling, aerosol–cloud interaction (ACI) is still one of the areas of large uncertainties in modern climate and weather projections. Different models have been developed placing much emphasis on ACIs, to have robust and more consistent description processes within the meteorological and chemical variables to account for ACIs and feedback processes. Because pollutant distributions are controlled by a specific meteorology that promotes residence times and vertical mixing in the atmosphere, reliable chemical composition measurements are required to understand the changes occurring in the earth–atmosphere system. Also, because atmospheric pollution is a combination of both natural and man-made (anthropogenic) sources, to direct controlled and/or mitigation procedures efficiently, contributions of different sources need to be considered. Occasionally these are explored from a particular region or global environment, depending on a specific area of interest. A fully coupled online meteorology–chemistry model framework (WRF-Chem) is used to investigate atmospheric ACIs over southern Africa –a region characterized by a strong and intense seasonal biomass burning (BB) cycle. The large transport of aerosol plumes originating from the seasonal burning from agriculture, land-use management and various activities give rise to a unique situation warranting special scrutiny. Simulations are conducted for the 2008 dry season BB episode, implementing a chemical dataset from various emission sources (anthropogenic, BB, biogenic, dust and sea salt) with the meteorological conditions. A base line (CNTRL) simulation was conducted with all emission sources from 26 August to 10 September 2008. To probe the contribution of BB on the regional pollution and influence on ACIs, a sensitivity (TEST) simulation was conducted without BB emissions and compared to the base line. The impact of natural and anthropogenic aerosol particles is studied and quantified for the two simulations, focusing on aerosol concentration and cloud responses under different model resolutions. A statistical analysis of pollutant concentration of major regulated species and cloud variables is conducted and the percentage difference used to assess the contribution due to BB emissions. Results confirm the high variability of spatial and temporal patterns of chemical species, with the greatest discrepancies occurring in the tropical forests whereas the subtropics show more urban/industrial related emissions. Whilst CO and O3 show statistically significant increases over a number of cities/towns, the trend and spatial variability is much less uniform with NO2 and PM in most urban and populous cities. Statistical analysis of major chemical pollutants was mainly influenced by BB emissions. O3, NOx, CO and PM increase by 24%, 76%, 51%, 46% and 41% over the main source regions, whereas in the less affected regions concentrations increased by 5%, 5%, 5%, 3% and 2% when BB emissions are included. This study sheds new light on the response of cloud processes to changing aerosol concentrations and different model resolutions. In the parameterised case (dx = 20 km), clouds become more cellular, correlated with high supersaturations, whereas in the resolved case (dx = 4 km), they become more faint with relatively lower supersaturations. Aerosol effects on cloud properties were further studied and statistical analysis conducted on CCN, cloud droplet number concentration (CDNC), supersaturation and aerosol optical depth (AOD) at two different grid spacings. Most clouds occur to the west of the domain coincident with increase in aerosol concentration and AOD, while single scattering albedo (SSA) decreases. A considerable cloud ‘burn-off’ occurs in tropical west Africa, where aerosols can also be lofted up to 500-hPa level when BB emissions are included in the simulation. Due to BB, absorbing aerosol increased by 76% and 23% over tropical west and subtropical southeast, while tropical east shows no change. The study shows that tropical central Africa is characterized by an increased build-up in biomass burning aerosols (BBAs), forming a regional haze with high AOD; this becomes stronger near active burning areas with a significant proportion occurring to the west. AOD enhancement increases up to 38%, 31% and 11% in the west, east and south respectively. Although CDNC increased in areas with high aerosol concentration, supersaturation decreases (in the small domains) since increase in aerosol number concentration decreases maximum supersaturation Smax. Changes in absorbed radiation increased by +56 Wm-2, +23 Wm-2 and +14 Wm-2 in the west, east and southeast. To further evaluate the model sensitivity and its skill, an analysis was conducted by comparing the model performance with measurement data. Simulated AOD, surface concentrations of CO and O3, ozonesondes and liquid water path (LWP) were compared with measured data from MODIS satellite, SAFARI2000 field study and Cape Point WMO. The model shows a good skill in capturing and reproducing the trends as that measured. However, a severe lack of measurement data over southern Africa makes it more difficult to effectively evaluate WRF-Chem over southern Africa. There is a need for increased availability of measurements to adequately compare with models. This study is one of the first WRF-Chem studies conducted over southern Africa to simulate the weather and pollution interaction. The novelty of the present study is the combined analysis of ACI sensitivity to aerosol loading and cloud response in a regime-based approach. The study concludes with a brief discusssion of future directions for work on AQ and modelling interactions between pollution and weather over southern Africa.

Este trabalho teve como objetivo investigar a relação entre produtos de atividades antropogênicas na Amazônia e sua influência no efeito indireto dos aerossóis no clima. Para isso, foi feita uma caracterização físico-química detalhada dos aerossóis naturais e de queimadas na Amazônia e procurou-se compreender como estes diferentes tipos de aerossóis se comportam como Núcleos de Condensação de Nuvens. Foi estudado também a influência dos aerossóis de queimadas na composição química da precipitação e no transporte de nutrientes. Visando atingir estes objetivos, foram feitas medidas em regiões distintas da Amazônia com relação ao impacto por atividades antropogênicas, principalmente queimadas. Foi possível observar em várias circunstâncias uma relação entre a composição do material particulado e da precipitação, o que nos permitiu concluir que as emissões antropogênicas influenciam significativamente a composição da precipitação. Foram identificadas as principais componentes que afetam a composição do material particulado em suspensão na Amazônia, e concluimos que o material particulado originado de emissões biogênicas é predominante em regiões preservadas, com pequena contribuição também de poeira de solo e transporte de aerossóis marinhos. Em regiões sob influência de atividades antropogênicas, observou-se que a composição dos aerossóis e da precipitação é afetada mesmo na estação úmida. No estudo das propriedades físicas e químicas das partículas de aerossol que são relevantes para o seu papel como Núcleos de Condensação de Nuvens, concluiu-se que a distribuição de tamanho é mais importante do que a composição química das partículas, devido ao fato das emissões de novas partículas por queimadas ocorrer predominantemente acima do diâmetro seco de ativação. A composição química só foi importante em valores de supersaturação baixos (< 0.2%), o que significa que esse efeito pode ser importante para nuvens estratiformes, onde o valor máximo de supersaturação é baixo, devido a baixa velocidade de ascensão das parcelas. A exportação de nutrientes devido ao transporte em larga escala de aerossóis de emissões de queimadas se mostrou particularmente crítica com relação às quantidades de fósforo que estão sendo perdidas irreversivelmente pela floresta amazônica, que foi cerca de 7 vezes maior do que a quantidade reposta por deposição úmida. Essa perda de fósforo pode ser crítica para o ecossistema em longo prazo. / The main objective of this study was to investigate the relationship between anthropogenic emissions in the Amazon basin and the indirect aerosol effect on climate. A detailed study of physical and chemical properties of natural and biomass burning aerosols was conducted, in order to understand how these completely different aerosols behave as Cloud Condensation Nuclei (CCN). It was also investigated the influence of biomass burning aerosols in chemical composition of precipitation, and transport of nutrients. The measurements were carried out in completely different regions respect to the impact of anthropogenic activities, especially biomass burning emissions. The analysis of aerosols and rainwater chemistry showed that anthropogenic emissions have a significant influence in the composition of precipitation. Factor analysis was applied to perform source identification, and the conclusion is that at remote and free of anthropogenic emission areas, the most important contribution was from biogenic emissions, with a small contribution of soil dust and marine aerosols advection. It was quite different at regions under influence of anthropogenic activities, where measurements showed a clear anthropogenic influence even during wet season both in aerosols and precipitation chemistry. In the study of hygroscopic properties of aerosol particles, the main conclusion was that size distribution of particles is the most important parameter to determine the ability of aerosols to act as CCN, because most of biomass burning emission are particles bigger than the activation diameter. Chemical composition was an important factor only if supersaturation is below 0.2%, because in this supersaturation range the activation diameter is extremely sensible to small changes in supersaturation. Transport of nutrients due to largescale transport of biomass burning aerosols was specially critical concerning phosphorus exportation, estimated as 7 times the apportionment through wet deposition. Continuous exportation of phosphorus can be a long term limitation to the forest ecosystem, if biomass burning activity maintain its present levels.

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This work developed a method using Paper-based Analytical Devices (PADs) with colorimetric detection to determine biomass burning markers in samples of PM and rainwater of Goiânia city. In this method, the levoglucosan present in the samples was hydrolyzed to glucose, and after an enzymatic reaction, showed a magenta coloration using a chromogen agent. The PADs were scanned generate a digital image, and the color intensities were correlated with the analyte concentrations. The method showed a conversion rate of levoglucosan to glucose of 81%, good linearity in the range of 0 to 0.4 mmol.L-1 , a limit of detection (LD) of 2 μg.mL-1 and a limit of quantification (LOQ) of 6 μg.mL-1 for hydrolysis in sulfuric acid. Moreover, the method presented selectivity for these markers, because the interferents can be detected and quantified. The concentrations of levoglucosan determined in PM were high and varied from 0.08 to 1.10 μg.m-3 (0.44 ± 0.29; n = 10), these concentrations were similar to those obtained in the Amazon, which is a region exposed to extensive biomass burning due to deforestation. In rainwater samples, collected in two different events, levoglucosan was detected showing that biomass burning has a significant contribution in the emission of gases and PM in Goiânia atmosphere. The method developed in this work using PADs with colorimetric detection was successfully apllied to levoglucosan determination in PM and rainwater samples. This process used low volume of samples and reagents, the analysis are rapid, the operation is easy, the cost of production is low and the devices are portable, being an advantageous technique. / A poluição atmosférica é um problema ambiental vivenciado por diversas regiões do mundo. Os aerossóis ou material particulado (MP) são poluentes atmosféricos que estão associados a mudanças climáticas e a saúde humana, sendo responsável por um crescente número de mortes a cada ano. No Brasil, os incêndios florestais e a queima da cana-de-açúcar são algumas das fontes de emissões de gases e MP para a atmosfera. Os anidro açúcares levoglucosano e seus estereoisômeros manosano e galactosano, são marcadores de queima de biomassa, pois estes são produzidos por meio da pirólise celulósica em altas temperaturas. Assim, este trabalho buscou desenvolver um método empregando Paper-based Analytical Devices (PADs, Dispositivos Analíticos fabricados em Papel) com detecção colorimétrica para determinar marcadores de queima de biomassa em amostras ambientais: MP e água de chuva, da cidade de Goiânia. Neste método, o levoglucosano contido nas amostras foi hidrolisado à glicose e após reação enzimática apresentou coloração magenta na presença de cromógeno. O PAD foi escaneado gerando uma imagem digital cuja intensidade de cor foi correlacionada à concentração do analito. O método apresentou taxa de conversão de levoglucosano em glicose de 81%, boa linearidade na faixa de trabalho de 0 a 0,4 mmol.L-1 , limite de detecção (LD) de 2 μg.mL-1 e limite de quantificação (LQ) de 6 μg.mL-1 para hidrólise em ácido sulfúrico. Além disso, o método possui seletividade para estes marcadores, pois os interferentes podem ser detectados e quantificados. As concentrações de levoglucosano determinadas em MP foram altas e variaram de 0,08 a 1,10 μg.m-3 (média de 0,44 ± 0,29; n = 10), estas concentrações foram similares às determinadas na Amazônia, uma região que sofre com intensa queima de biomassa devido ao desmatamento. Nas amostras de água de chuva, coletadas em dois eventos diferentes, levoglucosano foi detectado, mostrando que a queima de biomassa tem significativa contribuição na emissão de gases e partículas para a atmosfera de Goiânia. O método desenvolvido neste trabalho empregando PAD com detecção colorimétrica apresenta potencialidade elevada para análise de levoglucosano em amostras de MP e água de chuva, possuindo como vantagens a utilização de volumes reduzidos de amostras e reagentes, análise rápida, fácil operação, baixo custo de produção e portabilidade.

A relação entre a poluição atmosférica e a saúde vem sendo estudada há muitos anos em grandes cidades ao redor de todo o mundo e recentemente em regiões de intensa queima de biomassa. Porto Nacional é um município do estado do Tocantins que vem sofrendo expressivo crescimento em decorrência da expansão da cultura de grãos. Está incluso no bioma cerrado, onde é costume o uso do fogo para limpeza dos campos de agricultura. O lidar é uma ferramenta que vem sendo usada para estudo do perfil óptico atmosférico mundialmente, não havendo registros de sua utilização no cerrado. Junto com o lidar, costuma-se também utilizar a análise de filtros de impactação de aerossóis para determinação da composição e concentração de material particulado, o qual está relacionado ao desenvolvimento de doenças respiratórias.Também não havia sido investigada a correlação das queimadas no Tocantins com a saúde respiratória da população. Esse estudo visa analisar o perfil óptico e químico dos aerossóis provenientes das queimadas na região e correlacionar as internações por doenças respiratórias com o número de focos de incêndio no município de Porto Nacional e no estado do Tocantins. Para isso, foram utilizados um sistema lidar móvel, dados dos sistemas MODIS e CALIPSO e filtros de impactação de aerossóis instalados em Porto Nacional, dados de queimadas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais e de saúde do banco de dados do Departamento de Informática do Sistema Único de Saúde. Foram registradas com o uso do lidar camadas de aerossóis em agosto de 2015 a uma altitude de 2 a 3,5 km, com predomínio de poeira contaminada, resultado da mistura de poeira da crosta e produto de queimadas. A análise química dos aerossóis mostrou aumento de black carbon e óxidos de alumínio e sílicio em setembro/2013 e aumento de óxido de enxofre em dezembro de 2015. Através das análises de modelos lineares generalizados e correlação de Pearson, não foi encontrada relação entre o número de focos de incêndio e as internações por doenças respiratórias, apesar da significância estatística dos dados colhidos ter sido confirmada pelo stepwise. Sugere-se aprofundamento do estudo através da coleta direta de dados de saúde respiratória diários e de atendimento em pronto socorro. / The relationship between air polution and health has been studied for many years in big cities worldwide and in biomass burning regions more recently. Porto Nacional is a city from Tocantins state where the grain culture is promoting an expressive development. It is included in the cerrado biome (brazilian savanna), where the use of fire to clean the agriculture fields is a custom. Lidar is a tool that has been worldwide used to study the optical atmosphere profile, but there wasnt found registers of its use at cerrado Along with lidar, it has also been used the analysis of aerosol impactation filters to determinate the composition and concentration of particulate material, which is related to the development of respiratory diseases. The correlation between burnings and respiratory health also had not being investigated in Tocantins. This study aim to analyse the optical and chemical profile of the burning aerosols at the region and to co-relate the respiratory diseases hospitalizations to the burning spots at Porto Nacional and Tocantins state. For this, a mobile lidar system and aerosol impactation filters were installed in Porto Nacional. Data from MODIS and CALIPSO were also used. The burning data were extrated from the National Institute of Spacial Researches and the health data from the database of Unic System of Health TI. Aerosol layers were registered by lidar at an altitude of 2-3.5 km, predominating polluted dust, resulting from a mix of crust dust and burning aerosol. The aerosol chemical analysis showed an increase of black carbon and aluminum and silicon oxides in september 2013 and an increase of sulfur oxide in december 2015. It wasnt found relation between the burning spots and respiratory diseases hospitalizations, using generalized linear models, despite of the statistical significance of collected data be assured by stepwise analysis. It is suggested the study deepening through of the daily and direct respiratory health data collection and from admissions instead of hospitalizations.

O presente trabalho teve como objetivo a análise do transporte de poluentes atmosféricos gerados na queima da cana-de-açúcar no estado de São Paulo durante o ano de 2010, pois a cultura canavieira no estado é muito forte, abastecendo o mercado alimentício, energético e de bebidas. Porém, apresenta um grave problema com a queima da plantação antes da colheita, gerando poluição e enfraquecendo o argumento de energia limpa. Baseado nas teorias: dos Sistemas e dos Geossistemas, na dinâmica atmosférica e no uso de modelagem como instrumento de análise; além do levantamento dos dados atmosféricos e de poluição aferidos, mapeamento da área e das queimadas, concluiu-se que há áreas com picos de poluição ao longo do ano; a pluma de poluentes normalmente vai para outros estados como Minas Gerais e Mato Grosso do Sul e ocorreram eventos generalizados de queima de biomassa, principalmente entre agosto e setembro, porém com a mudança na direção do vento, geralmente quando está prestes a chegar uma frente fria, quando esses poluentes são direcionados para a Região Metropolitana de São Paulo e Campinas; confirmando a hipótese observando a distribuição e concentração de poluentes segundo os dados de circulação atmosférica e de poluição / This study has the objective to analyze the air pollution transport from sugarcane burn in Sao Paulo State in 2010, as the planted areas are very vast, it supplies the food, energy and beverage industry. By the other hand, it presents severe problem of burning culture before the harvest period, it causes air pollution and disqualify the clean energy argument. Based on the System and Geosystem theories, on atmospheric dynamic and using models as analysis instrument; in addiction getting atmospheric and pollution data observed, mapping sugarcane and the burned area, it was concluded there were parts with peaks of pollution during this year, the plume of pollutants normally are transported to other States as Minas Gerais and Mato Grosso do Sul and also there were several and generalized events of biomass burn principally in August and September, despite the wind change generally when it is upcoming a cold front, those pollutants are directed to Metropolitan Region of Sao Paulo and Campinas; confirming the hypothesis observing the concentration and distribution of them by the air circulation and pollutants data

Durante a estação seca, é comum se observar um grande número de queimadas ocorrendo no Brasil. A fumaça proveniente da queima intensa é facilmente vista em imagens de satélite, principalmente na região de Cerrado e na Bacia Amazônica, e é responsável pela injeção de uma grande quantidade de partículas na atmosfera. Essas partículas de aerossol irão interagir diretamente com a radiação solar incidente, pelos processos de absorção e espalhamento, o que afetará a irradiância solar global incidente em superfície, a fração entre componente direto e difuso e a distribuição espectral. A modelagem precisa dessa interação ainda requer investigação científica. Nesse contexto, os resultados apresentados neste trabalho buscaram avaliar o desempenho de modelos ópticos para o aerossol de queimadas propostos por Rosário (2011) para a região da Reserva Biológica do Jaru (ou Rebio Jaru), Rondônia, durante a estação seca de 2007. Os modelos ópticos foram separados em intervalos de albedo simples, resultando em três grupos ou regimes: um mais absorvedor, um moderadamente absorvedor e um mais espalhador. Os dados simulados utilizando o código de transferência radiativa SBDART foram comparados com medidas feitas in situ na Rebio Jaru. Os dados foram obtidos entre os dias 24 de agosto e 31 de outubro de 2007. Foram analisados dados medidos por um Multifilter Rotating Shadowband Radiometer (MFRSR - canais de 670, 870 e 1036 nm e da irradiância solar total), por um sensor PAR (irradiância fotossinteticamente ativa) e dados de um pirânometro (irradiância solar total). A irradiância fotossinteticamente ativa compreende o intervalo entre 400 e 700 nm e corresponde à energia solar utilizada na fotossíntese realizada pelas plantas. Ela foi utilizada para avaliar o desempenho dos modelos propostos por Rosário (2011). Para esse intervalo espectral, o modelo óptico mais espalhador é o que melhor representou o período analisado. Estudos de caso foram feitos para avaliar o comportamento dos demais dados para dias com valores distintos da profundidade óptica do aerossol em 550nm. Os resultados obtidos pela análise das medidas feitas pelo MFRSR divergiram com relação ao do sensor PAR e do Piranômetro. As divergências observadas podem estar associadas à degradação instrumental. Sugere-se que sejam realizados estudos mais detalhados levando em consideração o conteúdo integrado de vapor dágua, entre outras variáveis meteorológicas, com a finalidade de definir um método eficiente para determinar o melhor modelo óptico para o aerossol de queimadas e para diferentes regiões da Bacia Amazônica, como efetuado por Rosário (2011) na região de Alta Floresta. / During the dry season biomass burning activities are frequent in Brazil. The smoke from these intense fires can easily be seen with satellite imaging, mostly in the centermost region of Brazil and the Amazon, and it is responsible for the input of large amounts of particles to the atmosphere. These aerosol particles interact directly with the incoming solar radiation, through absorption and scattering processes, which will affect the incoming global solar irradiation reaching the surface, the fraction between the direct and diffuse components and the spectral distribution. The accurate modeling of these interactions requires further scientific investigation. In this context, the present work evaluated the performance of biomass burning aerosol optical models proposed by Rosario (2011) for the southern Amazon, in the Jaru Biological Reserve, Rondônia, during the dry season of 2007. The proposed models were classified according to single scattering albedo intervals, and three distinct groups or regimes were identified: one for more absorbing particles, one for moderately absorbing particles and one for more scattering particles. Simulated data using the Radiative Transfer code SBDART were compared with in situ measurements performed at Rebio Jaru. The data were collected between August 24th and October 31st 2007. Data measured by a Multifilter Shadowband Rotating Radiometer (MFRSR - channels 670, 870 and 1036 nm and the total solar irradiance) from a PAR sensor (photosynthetically active radiation) and from a pyranometer (total solar irradiance) were included in the analysis. Photosynthetically active irradiance spectral interval spans between 400 and 700 nm, and corresponds to the solar energy used on the vegetation photosynthesis. This spectral region was chosen to evaluate the performance of the optical models. For this spectral interval, the more scattering optical model better represented the measured values. Case studies were conducted to evaluate the performance of the radiative transfer code and the optical models on days with distinct values of the aerosol optical depth at 550nm. The results showed that simulations for MFRSR channels diverged from the PAR sensor and the pyranometer. These divergences could be associated to instrumental degradation. It is suggested that further studies be conducted taking into account water vapor content variability, and other meteorological variables, in order to define an efficient method to determine the best optical model for the smoke aerosol and for different regions in the Amazon Basin, as performed by Rosario (2011) for Alta Floresta.

A cidade de Cuiabá, capital de Mato Grosso, sofre com a ação de queimadas por dois fatores: tanto por possuir uma estação seca (maio a setembro) e chuvosa (outubro a abril) definida, quanto por estar localizada ao sul do bioma Amazônico, em área de Cerrado. Assim, este trabalho teve o objetivo de estudar efeitos da sazonalidade e das condições meteorológicas na composição química de águas de chuva, deposição seca (dustfall) e material particulado fino (MP2,5) e grosso (MP2,5-10) em Cuiabá, entre 2006 e 2009. As águas de chuva apresentaram valores de pH variando entre 4,13 e 8,21, enquanto que as concentrações médias ponderadas pelo volume (MPV) foram de 5,03 para o período seco e 5,37 para o chuvoso. Os íons predominantes em ordem decrescente de concentração foram Ca2+>NH4 +>NO3 ->HCO3 ->K+>Cl->Na+>SO4 2->HCOO->Mg2+. As amostragens de deposição seca ocorreram entre os meses de agosto e setembro de 2006, 2007, 2008 e 2009, totalizando 121 amostras. As amostras apresentaram valor de pH mais alto que as águas de chuva, com média de 6,73, sendo os íons predominantes K+>Ca2+>Cl->NO3 - >NH4 +>Na+>Mg2+>HCO3 ->SO4 2->C2O4 2-. Tanto nas águas de chuva quanto de deposição seca observaram-se correlações significativas entre K+ e Cl-, indicando influência das queimadas na composição iônica destas amostras. Por outro lado as relações observadas entre os íons NO3 -, SO4 2-, Ca+2 e NH4 + foram considerados como indicação de emissões das atividades da agropecuária; seja por uso de fertilizantes para plantio, nos esgotos rurais (criação intensiva de aves, suínos, gado) e também nas atividades de extração de calcário. Os resultados das avaliações do MP diários indicaram forte sazonalidade, apresentando concentrações médias de 13 g m-3 para MP2,5 na estação chuvosa, e 22,8 g m-3 na estação seca. Considerando o MP2,5-10 a variação foi de 25,6 g m-3 a 55,8 g m-3 entre as estações chuvosa e seca. As concentrações do BC variaram entre 0,61 e 17,8 g m-3, e 0,05 e 4,47 g m-3 nas frações de MP2,5 e MP2,5-10, portanto cerca de 80% estava presente na fração do MP2,5. Aplicando modelos receptores através do balanço químico de massa, verificouse que as queimadas contribuíram com até 30% da composição do MP2,5, enquanto que o solo foi responsável por até 34% da composição do MP2,5-10. As concentrações diárias do particulado indicaram que existem duas realidades em Cuiabá, sendo uma existente durante a estação chuvosa em função das baixas concentrações de MP2,5 e MP2,5-10, que atendem aos parâmetros das resoluções da OMS. Outra realidade é a encontrada durante a estação seca, onde as concentrações superam os parâmetros estabelecidos, seja pela OMS ou pela resolução do CONAMA n° 03/1990, chegando a resultados superiores a 150 g m-3 de MP10. Em geral, as baixas concentrações encontradas nas águas de chuva em Cuiabá mostram que a cidade ainda não foi impactada pelo fenômeno de chuva ácida, possibilitando a discussão sobre a viabilidade do aproveitamento de água de chuva para uso domestico. Os resultados também indicaram que este tipo de amostragem simultânea (águas de chuva, MP10 e deposição seca) apresenta a vantagem de garantir representação para grande espectro de tamanho das partículas atmosféricas. Além do que, o método de amostragem de deposição seca (dustfall) também se mostrou um método eficiente e de baixo custo para medidas de aerossóis atmosféricos onde haja dificuldade de recursos financeiros para equipamentos automáticos de medidas. / Cuiabá City, capital of Mato Grosso State, suffers with biomass burning for different reasons: seasonality to have a defined dry and wet season, and localization to be in the southern Amazon biome, in Savanna area. So, this work intends to research seasonal effects of meteorology conditions in the chemical composition of rainwater, dustfall and fine (PM2.5) and coarse (PM2.5-10) fraction of inhalable particulate matter in this city between 2006 and 2009. Values of rainwater pH samples have varied between 4,13 and 8,21 volume weight mean (VWM) were 5,03 and 5,37 for dry and wet season respectively Predominant ions were Ca2+>NH4 +>NO3 ->HCO3 ->K+>Cl->Na+>SO4 2->HCOO->Mg2+. Dustfall samples were collected during August and September of 2006-2009, total of 121 samples. Generally dustfall pH values were higher than rainwater, mean of 6,73, have being predominant ions K+>Ca2+>Cl- >NO3 ->NH4 +>Na+>Mg2+>HCO3 ->SO4 2->C2O4 2-. Both of rainwater and dustfall samples were observed significant correlations, indicating biomass burning influence in the chemical composition of samples. Also were observed correlations between NO3 -, SO4 2-, Ca2+ e NH4 + that can indicate influence of agricultural activities, fertilizes use, rural sewage and limestone exploration. Results of PM daily concentrations have indicated a high seasonality, with mean of 13 g m-3 in the wet season, and 22.8 g m-3 in the dry season for PM2.5. For PM2.5-10 concentrations, results were 25.6 and 55.8 g m-3 during wet and dry season. Black carbon concentrations have varied between 0.61 and 17.8 g m-3, and 0.05 and 4.47 for PM2.5 and PM2.5-10, where about 80% was from PM2.5. Utilizing chemical mass balance from receptor models, has verified that biomass burning is responsible for 30% of PM2.5 composition, and the dust soil is responsible for 34% of PM2.5-10 composition. These concentrations have indicated that there are two realities, being one during wet season due lower concentrations of PM2.5 and PM2.5-10, agreement with OMS guidelines. Other reality occur during dry season when concentrations can be higher than 150 g m-3. Low rainwater concentrations indicate that Cuiabá City, being a continental area, has not been impacted with the acid rain phenomenon, and possibility a discussion about rainwater domestic uses. Results also show that this kind of simultaneous sampler (rainwater, inhalable particulate matter and dustfall) present advantage to represent all specter of size aerosols. One of benefits offered by the dustfall sampled method is its efficiency, furthermore its low costs in measuring allows the sampling in regions it is not possible to acquire automatic sampler.

A cidade de Cuiabá, capital de Mato Grosso, sofre com a ação de queimadas por dois fatores: tanto por possuir uma estação seca (maio a setembro) e chuvosa (outubro a abril) definida, quanto por estar localizada ao sul do bioma Amazônico, em área de Cerrado. Assim, este trabalho teve o objetivo de estudar efeitos da sazonalidade e das condições meteorológicas na composição química de águas de chuva, deposição seca (dustfall) e material particulado fino (MP2,5) e grosso (MP2,5-10) em Cuiabá, entre 2006 e 2009. As águas de chuva apresentaram valores de pH variando entre 4,13 e 8,21, enquanto que as concentrações médias ponderadas pelo volume (MPV) foram de 5,03 para o período seco e 5,37 para o chuvoso. Os íons predominantes em ordem decrescente de concentração foram Ca2+>NH4 +>NO3 ->HCO3 ->K+>Cl->Na+>SO4 2->HCOO->Mg2+. As amostragens de deposição seca ocorreram entre os meses de agosto e setembro de 2006, 2007, 2008 e 2009, totalizando 121 amostras. As amostras apresentaram valor de pH mais alto que as águas de chuva, com média de 6,73, sendo os íons predominantes K+>Ca2+>Cl->NO3 - >NH4 +>Na+>Mg2+>HCO3 ->SO4 2->C2O4 2-. Tanto nas águas de chuva quanto de deposição seca observaram-se correlações significativas entre K+ e Cl-, indicando influência das queimadas na composição iônica destas amostras. Por outro lado as relações observadas entre os íons NO3 -, SO4 2-, Ca+2 e NH4 + foram considerados como indicação de emissões das atividades da agropecuária; seja por uso de fertilizantes para plantio, nos esgotos rurais (criação intensiva de aves, suínos, gado) e também nas atividades de extração de calcário. Os resultados das avaliações do MP diários indicaram forte sazonalidade, apresentando concentrações médias de 13 g m-3 para MP2,5 na estação chuvosa, e 22,8 g m-3 na estação seca. Considerando o MP2,5-10 a variação foi de 25,6 g m-3 a 55,8 g m-3 entre as estações chuvosa e seca. As concentrações do BC variaram entre 0,61 e 17,8 g m-3, e 0,05 e 4,47 g m-3 nas frações de MP2,5 e MP2,5-10, portanto cerca de 80% estava presente na fração do MP2,5. Aplicando modelos receptores através do balanço químico de massa, verificouse que as queimadas contribuíram com até 30% da composição do MP2,5, enquanto que o solo foi responsável por até 34% da composição do MP2,5-10. As concentrações diárias do particulado indicaram que existem duas realidades em Cuiabá, sendo uma existente durante a estação chuvosa em função das baixas concentrações de MP2,5 e MP2,5-10, que atendem aos parâmetros das resoluções da OMS. Outra realidade é a encontrada durante a estação seca, onde as concentrações superam os parâmetros estabelecidos, seja pela OMS ou pela resolução do CONAMA n° 03/1990, chegando a resultados superiores a 150 g m-3 de MP10. Em geral, as baixas concentrações encontradas nas águas de chuva em Cuiabá mostram que a cidade ainda não foi impactada pelo fenômeno de chuva ácida, possibilitando a discussão sobre a viabilidade do aproveitamento de água de chuva para uso domestico. Os resultados também indicaram que este tipo de amostragem simultânea (águas de chuva, MP10 e deposição seca) apresenta a vantagem de garantir representação para grande espectro de tamanho das partículas atmosféricas. Além do que, o método de amostragem de deposição seca (dustfall) também se mostrou um método eficiente e de baixo custo para medidas de aerossóis atmosféricos onde haja dificuldade de recursos financeiros para equipamentos automáticos de medidas. / Cuiabá City, capital of Mato Grosso State, suffers with biomass burning for different reasons: seasonality to have a defined dry and wet season, and localization to be in the southern Amazon biome, in Savanna area. So, this work intends to research seasonal effects of meteorology conditions in the chemical composition of rainwater, dustfall and fine (PM2.5) and coarse (PM2.5-10) fraction of inhalable particulate matter in this city between 2006 and 2009. Values of rainwater pH samples have varied between 4,13 and 8,21 volume weight mean (VWM) were 5,03 and 5,37 for dry and wet season respectively Predominant ions were Ca2+>NH4 +>NO3 ->HCO3 ->K+>Cl->Na+>SO4 2->HCOO->Mg2+. Dustfall samples were collected during August and September of 2006-2009, total of 121 samples. Generally dustfall pH values were higher than rainwater, mean of 6,73, have being predominant ions K+>Ca2+>Cl- >NO3 ->NH4 +>Na+>Mg2+>HCO3 ->SO4 2->C2O4 2-. Both of rainwater and dustfall samples were observed significant correlations, indicating biomass burning influence in the chemical composition of samples. Also were observed correlations between NO3 -, SO4 2-, Ca2+ e NH4 + that can indicate influence of agricultural activities, fertilizes use, rural sewage and limestone exploration. Results of PM daily concentrations have indicated a high seasonality, with mean of 13 g m-3 in the wet season, and 22.8 g m-3 in the dry season for PM2.5. For PM2.5-10 concentrations, results were 25.6 and 55.8 g m-3 during wet and dry season. Black carbon concentrations have varied between 0.61 and 17.8 g m-3, and 0.05 and 4.47 for PM2.5 and PM2.5-10, where about 80% was from PM2.5. Utilizing chemical mass balance from receptor models, has verified that biomass burning is responsible for 30% of PM2.5 composition, and the dust soil is responsible for 34% of PM2.5-10 composition. These concentrations have indicated that there are two realities, being one during wet season due lower concentrations of PM2.5 and PM2.5-10, agreement with OMS guidelines. Other reality occur during dry season when concentrations can be higher than 150 g m-3. Low rainwater concentrations indicate that Cuiabá City, being a continental area, has not been impacted with the acid rain phenomenon, and possibility a discussion about rainwater domestic uses. Results also show that this kind of simultaneous sampler (rainwater, inhalable particulate matter and dustfall) present advantage to represent all specter of size aerosols. One of benefits offered by the dustfall sampled method is its efficiency, furthermore its low costs in measuring allows the sampling in regions it is not possible to acquire automatic sampler.