A região metropolitana de São Paulo apresenta problemas crônicos de poluição atmosférica. A poluição atmosférica em centros urbanos é comprovadamente prejudicial à saúde da população exposta, o que gera uma preocupação mundial acerca deste tema. Com o intuito de identificar e quantificar a contribuição de fontes e a importância das emissões veiculares na cidade de São Paulo, foram realizadas duas campanhas de amostragem em dois períodos distintos, analisadas por modelos receptores. O material particulado inalável foi coletado pelo Amostrador de Particulado Fino e Grosso (AFG) e Impactador em Cascata com Deposição Uniforme. Foram obtidas as concentrações de massa por meio de análise gravimétrica e composição elementar por Análise de Emissão de Raio-X Induzido por Partículas (PIXE). Monitores com alta resolução temporal realizaram diferentes medidas de material particulado e gases. O TEOM (Tapered Oscilating Monitor) realizou medidas de concentração de PM10, o Monitor de Carbono por meio de medidas térmicas obteve concentrações de carbono orgânico e black carbon e ainda o Aetalômetro, por absorção óptica, obteve concentrações de black carbon. Medidas de gases foram cedidas pela CETESB e obtidas pelo monitor DOAS (Diferential Optical Absortion Spectroscopy). Durante o período de inverno elevadas concentrações de poluentes foram observadas, superando o padrão nacional de qualidade do ar. O fator meteorológico apresentou-se determinante na modulação das concentrações de poluentes em uma escala temporária de dias. Os ciclos diurnos de compostos como particulado inalável, black carbon, CO, NOx e SO2 foram identificados e apresentaram perfis semelhantes. Suas variações diurnas são basicamente moduladas pelos processos de emissão e pela variação da Camada Limite Atmosférica. A análise de balanço de massa, de particulado fino, apresentou resultados semelhantes nos períodos de inverno e verão. Uma significativa fração de carbono orgânico representa a massa de Material Particulado Fino (MPF) de 44% e 35%, no inverno e verão respectivamente. As concentrações de black carbon contribuem com 21% e 28% e o material inorgânico foi estimado como sendo 32% e 40% da massa do MPF, no período de inverno e verão respectivamente. A Análise de Componentes Principais Absoluta da fração fina do particulado inalável mostrou que não há significativa alteração de fontes de poluentes de um período para outro. A emissão veicular representou cerca de 28% e 24% da massa do MPF no inverno e verão respectivamente, a fonte de ressuspensão de solo representou 25% e 30%, queima de óleo combustível explicou 18% e 21%, componentes de sulfatos contribuíram com 23% e 17% e o fator de emissão industrial com 5% e 6% da massa do MPF no inverno e verão respectivamente. A fração de particulado grosso é constituída basicamente por ressuspensão de solo representando 75% e 78% da massa do material particulado grosso (MPG), a fonte industrial, 16% e 14% e partículas de emissão marinha 11% e 6% da massa do MPG, no inverno e verão respectivamente. Foi identificada, durante toda a análise, a significativa responsabilidade do tráfego de veículos na emissão de partículas, gases e precursores de O3. Indiretamente o tráfego de veículos também apresentou contribuição por parte da ressuspensão de poeira do solo. Os processos de amostragem e analítico mostraram que é possível identificar quantitativamente as fontes de aerossol em um centro urbano como a cidade de São Paulo. / The urban air pollution issue is a concern in the entire world mostly because of its hazardous effect to human health. São Paulo metropolitan area is a very industrialized region with an intense traffic of vehicles. Its geographical and meteorological conditions are unfavorable to pollution dispersion, especially in the winter season. In order to achieve a better understanding of the air pollution sources and the importance of vehicle emissions, two sampling campaigns were carried out. Inhalable particulate matter was sampled using Stacked Filter Units separated in fine and coarse particulate modes, providing mass concentration and elemental composition by Particle Induce X-ray Emission (PIXE). Real time aerosol monitors provided PM10 aerosol concentration (TEOM), organic and elemental carbon concentration (Carbon Monitor 5400R&P) and black carbon concentration (Aethalometer). Measurements of gas concentrations were performed by Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS). High levels of pollutant concentrations were measured during the winter season. For several times the concentrations exceeded the national quality standard limit, reinforcing the importance of a better understanding of this process. A complex system of sources and meteorological conditions modulates the air pollution of the urban area of São Paulo. The boundary layer and the direct emissions modulate the diurnal cycle obtained for PM10, black carbon, CO, NOx, SO2. Absolute Principal Components Analyses results showed a very good agreement in the identification of the sources for the winter and summer field campaigns, pointing that there is no significant change in the sources. Traffic Source represented 28% and 24% of the fine aerosol for winter and summer respectively. Resuspended soil dust accounted for 25% and 30%. Oil combustion source represented 18% and 21%. Sulfates explained 23% and 17% and finally industrial contributed with 5% and 6% of fine particulate matter, for winter and summer respectively. These five sources account for the fine mode particulate source apportionment. The resuspended soil dust accounted for (75-78%) of the coarse aerosol fraction. All analysis identified the responsability of the traffic of vehicles for the direct emission of several gases and particulate pollutants and for the resuspended soil dust. The sampling and analytical procedures showed that it is possible to perform a quantitative aerosol source apportionment in a complex urban area such as São Paulo.

Os processos de remoção de espécies químicas da atmosfera têm sido estudados atualmente utilizando modelos numéricos, na tentativa de compreender melhor, os processos de transferências de gases e material particulado (sejam elas naturais ou antropogênicas) intra-reservatórios na atmosfera e seus efeitos na dinâmica do tempo e clima. Neste estudo, foi utilizado o modelo RAMS para simular a estrutura vertical das nuvens que se desenvolvem na região amazônica, em conjunto ao modelo de remoção B. V. 2, para os processos de remoção úmida que ocorrem tanto dentro quanto abaixo da nuvem, além das condições atmosféricas locais da região da Bacia Amazônica para, assim, simular a transferência das espécies químicas da atmosfera para a hidrosfera dentro do escopo do projeto LBA. Dentro deste projeto, foram realizadas campanhas intensivas de medições, como a LBA/DRY-TO-WET e LBA/SMOCC (setembro a novembro de 2002) na região de Rondônia. No período das campanhas, foram realizadas medições das concentrações dos gases amônia, ácido nítrico e dióxido de enxofre, além das espécies inorgânicas solúveis em água, como amônio, nitrato e sulfato, entre outros. Estas concentrações de gases e partículas, bem como os parâmetros meteorológicos obtidos durante as campanhas, realizadas durante o período de transição entre as estações seca e chuvosa na região, foram utilizados como dados de entrada para ambos os modelos, onde foram escolhidos alguns eventos específicos. Com intuito de melhor representar o espectro de gotículas de nuvens no modelo de remoção, foram utilizadas a função de distribuição de Levine & Schwartz, 1982 e funções gama ajustadas aos dados observados em distribuição de gotículas de nuvem obtidas em vôos efetuados durante o experimento. Conseqüentemente, este trabalho visou à simulação da concentração na água de chuva de três espécies químicas (SO42-, NO3- e NH4+) removidas da atmosfera pelo evento de precipitação, comparando-as às composições químicas da água de chuva observadas experimentalmente, em dois eventos selecionados (9 e 10 de outubro de 2002). Simulações atmosféricas com o RAMS apresentaram resultados bastante satisfatórios conseguindo representar aspectos microfísicos das nuvens que se desenvolvem na região amazônica com bastante fidelidade. Os resultados da modelagem dos processos de remoção mostraram uma boa concordância com os observados, principalmente para o sulfato (que em alguns casos a quantidade encontrada na água de chuva pela simulação foi 97% da observada) em ambos os eventos, quando a altura da nuvem foi considerada mais realista para região (16 km). Além disso, observou-se que o espectro de gotículas de nuvem utilizado foi um parâmetro importante nos resultados. Os resultados mostraram ainda, uma predominância dos processos que ocorrem dentro da nuvem, sendo estes responsáveis por cerca de 80% a 97% da concentração da espécie química encontrada na água de chuva, corroborando a literatura. Com isso, ficou evidente a complexidade das interações e transferências entre os reservatórios atmosfera / hidrosfera através dos processos de remoção de poluentes, ressaltando assim, a importância dos estudos sobre este assunto. / The scavenging processes of chemical species have been studied using numerical modeling in order to understand the gases and particulate matter intra-reservoir transferences (natural or anthropogenic) which affect weather and climate. In this study RAMS model was used in turn to simulate cloud vertical structure formed over Amazonian area working together to B.V.2 scavenging model. The last model was used to simulate the in- and below-cloud scavenging processes, besides the local atmospheric conditions within the LBA Project. In this Project, there were evaluated many measurements of LBA/DRY-TO-WET and LBA/SMOCC (September to November) Campaigns at Rondonia State. During the Campaigns, ammonia, nitric acid and sulfur dioxide gases were evaluated and their respective particulate matter, ammonium, nitrate and sulfate, among others, as well as rainwater chemistry. These concentrations and meteorological parameters were also obtained, during the transition from dry to wet season, and used as input data to the both modeling, where some events were chosen. With the intention of modeling improvement, cloud droplet spectra were used from Levine & Schwartz, 1982 and gamma functions, according to each case and based on the droplet distribution obtained from flight collected data during the field Campaign. Consequently, this work simulated the rainwater concentrations of three chemical species (SO42-, NO3- e NH4+) scavenged from atmosphere by the precipitation event and compared to the observed data of two selected events (9 and 10 October 2002). RAMS atmospheric simulations presented satisfactory results which showed detailed cloud microphysics processes of Amazonian region. The modeling results show good agreement of observed data, mainly to sulfate, reaching 97% of the observed sulfate for both events, when the cloud height was considered more realistic for the region (16 km). Besides, the cloud droplet spectra were an important parameter to the modeling. The results also showed that the in-cloud process is responsible by 80% to 97% of the chemical species found in rainwater. Additionally, it was clear that the complexity of the interaction and intra-reservoir transferences through the scavenging processes and their importance.

O sistema climático terrestre é regido pela interação entre o fluxo de radiação solar e diversos elementos presentes na atmosfera e na superfície. Entre esses elementos destacamos o papel que as nuvens desempenham nesse processo devido a sua elevada cobertura terrestre, que chega a média de três quartos de todo o globo. Do total de radiação solar que atinge a atmosfera, as nuvens são responsáveis pela reflexão direta de cerca de 23% da radiação incidente de volta ao espaço evitando, assim, o aquecimento da superfície. Por outro lado, parte da radiação térmica emitida pelo solo é absorvida e reemitida pelas nuvens podendo ocasionar em um aumento de temperatura próximo à superfície dependendo da sua altitude. Todo esse processo está intimamente relacionado a quantidade de nuvens, sua espessura óptica e o comprimento de onda da radiação, podendo a resposta do sistema variar conforme muda-se alguma dessas condições. Outro elemento que influencia tanto nas características das nuvens quanto no balanço radiativo terrestre é o aerossol atmosférico. Sua presença na atmosfera pode tanto aumentar a temperatura em solo quanto diminuí-la, dependendo do tipo de aerossol, sua quantidade, distribuição espacial e da radiação com a qual está interagindo. Ele também participa na formação das nuvens ao atuar como núcleo condensador de nuvens em atmosfera supersaturada, facilitando a aglutinação de vapor de água em torno de si. A presença de elevadas quantidades de aerossóis para uma determinada taxa de umidade do ar, dificulta a formação e o desenvolvimento vertical da nuvem, podendo até mesmo acarretar sua evaporação. Como a variabilidade dos aerossóis na atmosfera, em geral, é muito alta e devido a sua interação com a radiação variar com o comprimento de onda, a determinação precisa do seu efeito no balanço radiativo terrestre é prejudicada. Esses processos citados evidenciam a enorme complexidade no entendimento das relações envolvendo esses dois elementos presentes na atmosfera terrestre. Para diminuir essa lacuna, sobrevoamos uma região próxima a Porto Velho (RO) entre os dias 21 e 28 de setembro de 2012 munidos de um aparato experimental a fim de analisar o perfil vertical das nuvens. Esse aparato continha uma câmera sensível a comprimentos de onda visíveis (aproximadamente de 440nm a 700nm), uma câmera térmica, sensível a comprimentos de onda entre 8 e 14m, e outra sensível a comprimentos de onda no infravermelho próximo, entre 900nm e 2500nm. Esse conjunto de instrumentos permitiu obter medidas da radiação emergente da lateral de nuvens convectivas na região estudada. / none

[pt] No litoral brasileiro, do Rio Grande do Norte até Rio de Janeiro, se encontram os mais importantes depósitos de areias monazíticas No litoral do Município de São Francisco de Itabapoana, no estado de Rio de Janeiro, encontram-se importantes jazidas de areias monazíticas, e na vila de Buena, situada neste município, se encontra uma usina de beneficiamento de areias monazíticas. Nela são obtidos concentrados de ilmenita, zirconita, rutilo e monazita utilizando separadores letrostáticos, eletromagnéticos e gravimétricos (espirais, planos inclinados e mesas vivratorias). Com o objetivo de caracterizar a exposição dos habitantes desta vila a partículas de poeira na fração respirável foram coletadas amostras de aerossóis usando impactadores em cascata, amostradores portáteis com ciclone e amostras de bioindicadores. As amostras foram analisadas pelo método PIXE (Particle Induced X ray Emission) para determinação da concentração dos metais e do MMAD (Mass Median Aerodinamic Diameter), por PDMS (Plasma Desorption Mass Spectrometry) para identificação dos compostos presentes. As amostras de aerossóis coletadas com amostradores portáteis e de bioindicadores foram analisadas para determinação da concentração dos isótopos das séries naturais do tório e urânio. Os resultados indicam que os habitantes estão expostos a partículas contendo metais na fração respirável do aerossol geradas por fontes tanto antropogênicas , quanto naturais. As amostras de bioindicadores indicam os habitantes da vila tem estado expostos a radionuclídeos das séries naturais do tório e urânio nos últimos 15 anos. / [en] The main deposit of mineral sands in Brasil occur from the Rio Grande do Norte State to Rio de Janeiro State. The main commercial deposit is located in Buena, a village at São Francisco de Itabapoana, Rio de Janeiro State. In buena there is a plant that process minerals sands to obtain ilmenite, zirconite, rutile and monazite concentrates. This plant belongs to the Industrias Nucleares Brasileiras (INB). Close to this plant there is a small village. Aerosols samples were collected using cascade impactors and cyclones in order to characterize human exposure to airborne particles in the respirable fraction. Lichens samples were also collected. The samples were analyzed by PIXE (Particle Induced X ray Emission) for determination of elemental mass concentration and MMAD (Mass Median Aerodynamic Diameter). PDMS (Plasma Desorption Mass Spectrometry) allows the identification of the chemicals compounds present in the samples. The concentrations of radionuclides from the thorium and uranium natural series were also determined. The results show that the inhabitants were espoused to airborne particles in the respirable fraction of aerosols from natural and anthropogenic sources. The lichens samples indicate that the inhabitants have been exposed to radionuclides from the thorium and uranium natural series since last 15 years.

As altas concentrações de aerossol fino e ultrafino observadas na atmosfera de áreas urbanas possuem um importante papel no clima local e global, devido sua interação com a radiação solar e também pela característica de formação dos núcleos de condensação de nuvens (CCN). Essas altas concentrações de partículas são responsáveis pela poluição do ar, atualmente considerada como o principal problema ambiental para a saúde pública no mundo, sendo relacionada ao câncer, doenças respiratórias, cardiovasculares e o mal de Alzheimer. Nesse contexto, o presente trabalho almejou a caracterização e discriminação de fontes poluentes para o aerossol atmosférico da cidade de São Paulo, utilizando os isótopos de Pb, Zn e Cu simultaneamente. Além disso, nesse estudo também foi realizada a avaliação do efeito das fontes locais e remotas para a ativação do CCN na atmosfera dessa região. São Paulo é a maior cidade da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), que por sua vez é a maior megacidade da América do Sul, e está entre as dez maiores do mundo. Amostras de aerossol urbano foram coletadas no inverno de 2013 e verão de 2014 na cidade de São Paulo. Ao mesmo tempo foram coletadas, em São Paulo e Cubatão, amostras de fontes poluentes importantes para a RMSP, como aquelas relacionadas ao tráfego veicular (combustíveis, pneu, poeira de rua e aerossol de túnel), construção civil (cimento) e à área industrial de Cubatão (aerossol). Adicionalmente, foram medidas no inverno de 2014 a concentrações de CCN, a distribuição por tamanho e a concentração em número das partículas. As determinações das composições isotópicas de Pb, Zn e Cu foram realizadas com um novo procedimento analítico, desenvolvido para a separação sequencial e purificação desses elementos, a partir de uma mesma solubilização de amostra, seguida pelas análises por espectrometria de massas empregando MC-ICP-MS e TIMS. A validação da exatidão e precisão desse procedimento foi realizada pela análise de amostras de materiais de referência, aerossol e fontes poluentes. Com base nos dados isotópicos das fontes poluentes, o tráfego veicular foi diferenciado da área industrial de Cubatão utilizando as assinaturas isotópicas de Pb dessas fontes, que demonstraram grande reprodutibilidade quando comparadas com estudos anteriores. Adicionalmente, as assinaturas isotópicas da poeira de rua e dos pneus foram discriminadas das emissões veiculares em um diagrama \'delta\'66ZnJMC vs 206Pb/207Pb. As assinaturas isotópicas de Zn e Cu da poeira de rua, emissões veiculares e cimento foram discriminadas em um diagrama \'delta\'65CuNIST vs \'delta\'66ZnJMC. As contribuições das fontes para as composições isotópicas de Pb e Zn, determinadas no aerossol da cidade de São Paulo, foram quantificadas utilizando modelos de mistura ternária. Nesses modelos o tráfego veicular (57 a 66%) foi predominante, seguido pela fonte não-caracterizada (25 a 32%), que mostrou uma assinatura isotópica de Pb e Zn específica observada nas duas campanhas. A área industrial de Cubatão apresentou contribuições de 11 a 17%, enquanto a poeira de rua contribuiu em até 18% para as assinaturas de Pb e Zn no aerossol. No inverno de 2014, o tráfego veicular local, o sal marinho e a queima de biomassa foram identificadas nas amostras de aerossol por análises de PMF, trajetórias de massas de ar e pelo sistema lidar. Também foram observados eventos de formação de aerossol secundário em 35% dos dias de medição. A ativação de CCN foi menor durante o dia em relação ao período noturno, sendo esse padrão associado principalmente as emissões do tráfego veicular local. Comparando os dias com contribuições das fontes remotas, pôde-se concluir que o material particulado proveniente do tráfego veicular durante o dia mostrou o maior efeito nos parâmetros de ativação de CCN em comparação com as fontes remotas de sal marinho e queima de biomassa. / Fine and ultrafine aerosol particles in high concentrations found in the atmosphere of urban areas, play an important role in local and global climate through interaction with solar radiation and cloud condensation nuclei (CCN) formation. These high concentrations of particles are related to the air pollution, which is the major environmental problem to the public health in the world, related with cancer, cardiovascular, respiratory and Alzheimer diseases. In this context, this study reports the simultaneous use of Pb, Zn and Cu to characterize and discriminate pollutant sources of the atmospheric aerosol from São Paulo City and evaluate the effect of local and remote sources to CCN activation in the atmosphere of this area. São Paulo is the main city of Metropolitan Area of São Paulo (MASP), which is the largest megacity in South America and rank among the ten most populous in the world. Urban aerosol samples were collected during winter of 2013 and summer of 2014 in the São Paulo city. At the same time, samples of the main pollutant sources of MASP, were sampled in São Paulo and Cubatão, such as vehicular traffic (fuels, tyres, road dust and tunnel aerosol), construction (cement) and aerosol from Cubatão industrial area. In addition, CCN concentrations, particle number concentrations and size distributions were measured during the winter of 2014 in the same sampling site. The Pb, Zn and Cu isotopic composition were determined by a new analytical procedure, developed to sequential separation of these elements, using a unique sample dissolution, followed by mass spectrometry analysis by MC-ICP-MS and TIMS. Analytical procedure validation of Accuracy and precision was carried with reference materials, aerosol and pollutant source samples. Based on isotopic data obtained on the pollutant sources, vehicular traffic was differentiated from Cubatão industrial area, using Pb isotopic fingerprints of this sources, which showed long term reproducibility when compared with previous studies. In addition, road dust and tyre isotopic signatures were discriminated from vehicular emissions in a \'delta\'66ZnJMC vs 206Pb/207Pb four isotope plot. Interestingly, Zn and Cu isotopic fingerprints of road dust, vehicular emission and cement was distinguished in a \'delta\'65CuNIST vs \'delta\'66ZnJMC four isotope plot. In order to quantify contributions of sources to Pb and Zn isotopic compositions determined in aerosol from São Paulo city, ternary mixing models were performed. In these models, vehicular traffic accounted to the main contribution (57 to 66%), followed by non-characterized source (25 to 32%), with a specific Pb and Zn isotopic signature identified in aerosol during the two campaigns. Cubatão industrial area showed contributions of 11 to 17%, whereas road dust contributed 18% to Pb and Zn isotopes in aerosol. In the winter of 2014, local vehicular traffic, sea salt and biomass burning were identified in aerosol by PMF, air masses trajectories and lidar analysis. Some new particle formation (NPF) events were identified on 35% of the sampling days. CCN activation was lower during the daytime compared to nightime periods, a pattern that was found to be associated mainly with local road-traffic emissions. Comparing the days with remote sources events, we concluded that particulate matter from local vehicular emissions during the daytime have a greater effect on CCN activation parameters than that from sea salt and biomass burning remote sources.

Neste trabalho foram estudadas as influências sazonais sobre as concentrações de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e n-alcanos no material particulado MP10, em novembro de 2001 a junho de 2002 (n = 23), e entre abril de 2003 e maio de 2004 (n=31), em continuidade aos estudos realizados no inverno de 2000 na RMSP. Todas as coletas do aerossol atmosférico ocorreram no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP, situado na Cidade Universitária, na região oeste da cidade de São Paulo. Os parâmetros meteorológicos como temperatura, precipitação, umidade relativa, direção e velocidade do vento foram monitorados. Em média, nas estações mais frias foram obtidas as maiores concentrações de MP10, HPA e n-alcanos, em concordância com outros estudos. Os dados foram tratados com algumas ferramentas estatísticas, como análise de componentes principais e estudos das razões diagnósticas, sugerindo algumas fontes de emissões e apontando a emissão veicular como fonte majoritária destes poluentes atmosféricos. / The seasonal influences on the concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and n-alkanes in the particulate matter PM10 were studied in this work from November 2001 to June 2002 (n = 23), and between April 2003 and May 2004 (n=31), in continuity to the studies accomplished in the winter of 2000 in the metropolitan area of São Paulo (MASP). Atmospheric aerosol samples in this work were collected in an open area on the roof of the Department of Atmospheric Sciences of USP, located in the campus in the University of São Paulo, in the west area of the city of São Paulo. The meteorological parameters, as temperature, precipitation, relative humidity, direction and wind speed were monitored. On average, in the coldest stations they were obtained the largest concentrations of PM10, PAH and n-alkanes, in agreement with other studies. The data were treated with statistical tools such as Principal Component Analysis and studies of the diagnostic ratios, suggesting some sources of emissions and pointing the vehicular emission as majority source of these pollutant ones in the atmospheric.

Nuvens desempenham um papel fundamental no balanço radiativo terrestre, e o conhecimento de suas propriedades micro e macrofísicas é importante para o estudo do clima global. O desenvolvimento convectivo de nuvens está intimamente relacionado ao comportamento microfísico de seus hidrometeoros, os quais são influenciados pela variação nas concentrações de aerossóis disponíveis na atmosfera. Este trabalho utiliza o sensoriamento remoto por satélites para analisar a evolução diurna de propriedades ópticas de hidrometeoros de nuvens sobre a Amazônia. Para tanto, medidas de radiância efetuadas pelos canais 1, 2 e 4 do satélite geoestacionário GOES 13 para os anos de 2012, 2013, 2014 e 2015 foram aliadas a códigos computacionais de transferência radiativa visando a obtenção de estimativas de raios efetivos de gotas e partículas de gelo em nuvens convectivas. A variação temporal de parâmetros microfísicos ao longo do dia foi analisada durante as estações seca e úmida em dois locais prístinos e outros dois locais significativamente atingidos pela fumaça de queimadas na Amazônia. A profundidade óptica de aerossóis ( a em 550 nm) variou de 0,1 a 0,2 na maior parte do ano (estação úmida) sobre todos os locais. Na estação seca nos sítios prístinos observou-se um a em torno de 0,5 unidades, e de cerca de 0,8 nos sítios degradados. Os resultados mostram que para todos os locais analisados há 32% mais pixels de nuvens durante a estação úmida do que na seca. As distribuições relativas de refletâncias em 0,63 m e da temperatura de brilho em 11 m indicam que em todos os sítios e épocas do ano há predominância de nuvens menos espessas e mais quentes sobre a Amazônia. A análise da refletância em 3,90 m indicou que nos quatro locais ocorre uma redução do raio efetivo de hidrometeoros de nuvens quentes na estação seca em relação à estação úmida. A distribuição de raios efetivos é bimodal para todos os sítios e estações analisados, sendo a variação diurna dessa distribuição consistente com processos de desenvolvimento vertical de nuvens e crescimento de hidrometeoros. Esse mecanismo ocorre de maneira distinta em locais mais e menos poluídos, sendo que para regiões mais poluídas e desmatadas o desenvolvimento vertical de tamanhos de partículas na época seca se dá de maneira mais lenta do que na úmida. Para as áreas mais atingidas pela pluma de fumaça durante a estação seca os raios efetivos de gotas/cristais de gelo com temperatura de brilho maior que -20°C praticamente não mudam, sofrendo uma variação máxima de 2 m num período de 2 horas. Para o mesmo intervalo de temperaturas e de tempo a estação seca em ambientes mais limpos apresenta uma variação de até 6 m nos raios efetivos das partículas. Esse resultado é parcialmente compatível com modelos conceituais que procuram explicar efeitos microfísicos de aerossóis sobre o tamanho de hidrometeoros em nuvens. O atraso no crescimento vertical de hidrometeoros é mais pronunciado perto do meio dia solar e em locais onde as concentrações de aerossóis provenientes de queimadas são maiores. / Clouds play a key role in Earths radiative balance. The knowledge of its micro and macrophysical properties is important for the study of global climate. The life cycle of convective clouds is closely related to the microphysics of its hydrometeors, which are influenced by many factors including variations in the concentration of atmospheric aerosols. This study uses remote sensing by a satellite to analyze the diurnal evolution of reflective properties of clouds over Amazon. Radiance measurements performed by channels 1, 2 and 4 of the imager instrument onboard GOES-13 geostationary satellite, from 2012 to 2015, were analyzed using radiative transfer and computational codes. This allowed deriving estimates of the effective radius of cloud droplets and ice particles in convective clouds. The temporal variation of microphysical parameters throughout the day was analyzed during the dry and wet seasons at two pristine sites and two other sites significantly affected by biomass burning smoke in the Amazon. The aerosol optical depth ( a at 550 nm) ranged from 0.1 to 0.2 for most of the year (wet season) over all sites. In the dry season at the pristine sites a a of about 0.5 units was observed, while about 0.8 units were measured at the degraded sites. The results show that for all analyzed sites there were 32% more cloudy pixels during the wet season than in the dry season. The relative distribution of reflectance at 0.63 m and the brightness temperature at 11 m indicate that at all sites and times of the year there is a predominance of shallow warm clouds in the Amazon. The analysis of the reflectance at 3.90 m indicated that at the four sites a reduction of the effective radius of hydrometeors in warm clouds occurs in the dry season in comparison to the wet season. The distribution of effective radius is bimodal for all sites and seasons. The diurnal variation of this bimodal distribution is consistent with processes of vertical cloud development and hydrometeor growth. This mechanism occurs differently in the pristine and degraded sites. At polluted and deforested regions the vertical development of particle sizes in the dry season occurs more slowly than in pristine ones. For the areas more affected by smoke plumes during the dry season the effective radius of drops/ice crystals of clouds with brightness temperature greater than -20°C show small changes with height, undergoing a maximum variation of 2 m in 2 hours. For the same temperature range and time interval in the dry season, clouds in cleaner environments showed a variation up to 6 m in the effective radius of particles. This result is partly compatible with conceptual models that seek to explain microphysical effects of aerosols on the size of hydrometeors. The vertical growth delay of hydrometeors is more pronounced near local solar noon and in places where the concentration of smoke aerosols is higher.

Este trabalho tem como foco o entendimento das propriedades ópticas do aerossol na Amazônia utilizando várias técnicas: sensoriamento remoto em solo, sensoriamento remoto por satélites e medidas in situ. Propriedades ópticas medidas continuamente ao longo de mais de 15 anos pela rede AERONET na Amazônia foram analisadas buscando compreender como os eventos anuais de queima de biomassa e as emissões urbanas de Manaus afetam as propriedades das partículas. Medidas de longo prazo do sensor MODIS utilizando o sistema Giovanni da NASA foram úteis para caracterizar o impacto da pluma urbana de Manaus nas propriedades de aerossol e nuvens na Amazônia Central. A partir de medições in situ realizadas nas várias estações amostradoras do experimento GoAmazon2014/5, analisou-se em detalhes propriedades de absorção e espalhamento de aerossol antes e depois do impacto da pluma urbana de Manaus. Foi observada uma alta variabilidade na profundidade óptica do aerossol (AOD) bem como em outras propriedades, tais como absorção, espalhamento e distribuição de tamanho. Valores muito elevados de AOD foram observados em todos os sítios durante a estação seca, em particular na região do arco do desflorestamento. Análises dos expoentes Ångström de espalhamento e absorção separam as diferentes componentes absorvedoras do aerossol, entre eles o carbono elementar (EC), carbono orgânico (OC), poeira mineral e partículas biogênicas. Uma análise da forçante radiativa no topo da atmosfera em conjunto com a Matriz Ångström auxiliou no entendimento do papel da componente orgânica de espalhamento (OC) e da componente de absorção (BC) no aerossol de queimadas e urbano na forçante radiativa. A região menos afetada por queimadas na Amazônia foi caracterizada pela presença de um aerossol altamente espalhador durante a estação seca, com valores de albedo de espalhamento simples (SSA) na faixa de 0,91-0,94. Por outro lado, constatou-se valores médios de 0,85 a 0,89 em regiões fortemente impactadas por queimadas. Através de medidas in situ e medidas obtidas a partir da rede AERONET, foi possível observar significativo impacto da pluma de Manaus vento abaixo da cidade, especialmente na componente de absorção. O efeito da absorção do aerossol urbano na forçante radiativa é significativo, indo de uma forçante no sítio da EMBRAPA, antes da pluma, de -24 W/m² para cerca de -18 W/m² em Manacapuru, com o efeito da pluma de Manaus. A partir da análise de 12 anos de medidas dos sensores MODIS e MISR, observou-se alterações nas propriedades de nuvens e na carga atmosférica de aerossol. Foram analisadas a AOD, a temperatura do topo da nuvem e o raio efeito de gotículas de nuvens. Ficou clara a presença de nuvens mais altas e com raio efetivo menor em regiões com maior carga de aerossol, vento abaixo de Manaus. / This work focuses on understanding the optical properties of aerosol in the Amazon, using various techniques: remote sensing from the ground, remote sensing from satellites and in situ measurements. Aerosol optical properties continuously measured over more than 15 years carried out by the AERONET network in the Amazon were analyzed seeking to understand how the annual biomass burning emissions and urban emissions of Manaus affect particle properties. Long-term measurements of MODIS using the Giovanni NASA system were useful to characterize the impact of the urban plume of Manaus in the properties of aerosol and clouds in the central Amazon. Based on in situ measurements in the various sampling sites of the GoAmazon2014/5 experiment, the absorption and scattering properties of aerosol before and after the impact of Manaus urban plume were analyzed in detail. It was observed a large spatial and temporal variability in the aerosol optical depth (AOD) as well as in various properties such as absorption and scattering coefficients and size distribution. Very high levels of AOD were observed at all sites during the dry season, particularly in the deforestation arc region. Analysis of scattering and absorption Ångström exponents helps to identify different absorber components of the aerosol, including elemental carbon (EC), organic carbon (OC), mineral dust and biogenic particles. An analysis of the radiative forcing at the top of the atmosphere together with the Ångström Matrix helps in understanding the role of the scattering organic component (OC) versus the absorption component (BC) in biomass burning and urban aerosol particles in the radiative forcing. The region least affected by fires in the Amazon was characterized by a highly scattering aerosol during the dry season with Single Scattering Albedo (SSA) values in the range of 0.91-0.94, while we found mean values of 0.85 to 0.89 in heavily affected biomass burning regions. Through in situ measurements and AERONET observations it was possible to measure the significant impact of Manaus plume downwind of the urban area, especially in the absorption component. The effect of absorption of urban aerosol in the radiative forcing is significant, with measurements at the EMBRAPA site, before the impact of the plume, at -24 W/m² going to -18 W/m² in Manacapuru that is effect of the Manaus plume. It was also analyzed the changes in the properties of clouds and atmospheric aerosol loading over the last 12 years of MODIS and MISR measurements. The analysis of AOD, cloud top temperature and the radius of cloud droplets show a clear signal of Manaus plume. It was observed clouds with smaller effective radius in regions with higher aerosol load, downwind of Manaus.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-06-02T22:45:03Z No. of bitstreams: 1 CynthiaGabriellaCunhaDaSilvaSoares_DISSERT.pdf: 2870039 bytes, checksum: 0a6d737e1a73e74bce478efa0dd78957 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-06-09T19:22:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 CynthiaGabriellaCunhaDaSilvaSoares_DISSERT.pdf: 2870039 bytes, checksum: 0a6d737e1a73e74bce478efa0dd78957 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-09T19:22:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CynthiaGabriellaCunhaDaSilvaSoares_DISSERT.pdf: 2870039 bytes, checksum: 0a6d737e1a73e74bce478efa0dd78957 (MD5) Previous issue date: 2017-02-22 / Para compreender os processos de emiss?o de poluentes para a atmosfera, assim como consequentes transforma??es qu?micas e eventual contamina??o da atmosfera, ? importante monitorar o ar buscando identificar e quantificar as diferentes esp?cies qu?micas presentes, principalmente em ?reas influenciadas pela a??o do homem, atrav?s das atividades industriais, transporte e gera??o de energia. Estes setores geram emiss?es massivas de gases e material particulado para a atmosfera. Este trabalho teve como objetivo caracterizar o material particulado suspenso no ar em um local representativo do Vale do A?u exposto, entre outros, a emiss?es de queima de biomassa, onde foi quantificado o material particulado total atrav?s de an?lise gravim?trica, e a composi??o qu?mica e a an?lise morfol?gica do material particulado foi feita atrav?s da Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV) equipada com detectores de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS). A coleta das amostras foi realizada no Instituto Federal de Educa??o Ci?ncias e Tecnologia do Rio Grande do Norte, campus Ipangua?u, por um per?odo de dois meses (25/05/2016 ? 25/06/2016 e 01/11/2016 ? 30/11/2016), cada m?s referente ? esta??o seca e ?mida, respectivamente. Para a coleta foram utilizados dois amostradores, um de material particulado grosso (AGV-MP10) e outro de part?culas totais em suspens?o (HANDI-VOL). As coletas foram realizadas de acordo com as Normas da Associa??o Brasileira de Normas T?cnicas (ABNT), descrita para o Amostrador de Grande Volume (AGV) e para Part?culas Totais em Suspens?o (PTS). Posteriormente realizou-se an?lise de gravimetria durante a qual foi realizado o c?lculo de concentra??o desse material atrav?s da diferen?a entre a massa do filtro antes e ap?s a coleta. Os resultados mostram que as m?dias di?rias de concentra??o de massa do MP10 para o m?s de junho variaram de 10,13 a 86,48 ?g/m3. J? as concentra??es m?dias di?rias de PTS variaram de 29,86 a 146,05 ?g/m3 no per?odo de junho, em novembro essas concentra??es variaram de 44,37 a 81,25 ?g/m3. Os resultados das concentra??es dos poluentes foram relacionados estatisticamente com vari?veis meteorol?gicas para obter rela??o sobre os efeitos dessas vari?veis na concentra??o desses poluentes. A partir da an?lise por MEV (EDS), foi poss?vel identificar part?culas com forma de aglomerados, esf?ricas e placas, com os elementos qu?micos com maior concentra??o presentes nos filtros sendo: S, K, Si, Al, Cl, Fe, Ba, Ca, Na, Mg e Zn. Finalmente, foram feitas simula??es para identificar a origem deste material particulado, usando o modelo de retro-trajet?rias HYSPLIT. / To understand the emission processes of pollutants to the atmosphere, as well as their chemical transformation and, consequently, eventual contamination of the atmosphere ,monitoring is important to seek identifying and quantifying the present different chemical species, mainly in the anthropogenically influenced areas influenced by industrial and transportactivities, and generation of energy. These sectors produce massive emissions of gases and particulate matter into an atmosphere. This work aimed at characterizing the suspended particulate material at a representative location of the A?u Valley exposed, among others, to biomass burning emissions, where total particulate matter was analyzed through gravimetric analysis, and chemical and morphological analysis of the particulate material were assessed through Scanning Electron Microscopy (SEM) equipped with X-ray Dispersive Energy (EDS) detectors. Sampling was carried out by the Institute of Science and Technology of Rio Grande do Norte, Campus Ipangua?u, for a period of two months (May 25, 2016 to June 26,2016 and November 1-30, 2016), each month referring to the dry and humid season, respectively. Two samplers were used: one for coarse particulate matter (HVS-MP10) and one for Total suspended Particulate Matter (HANDI-VOL). Samples were taken according to the Brazilian Association of Technical Standards (ABNT), describing the High Volume Sampler (HVS) and Total Suspended Particles (PTS). Subsequently, the gravimetric analysis was carried out, where the concentration of material was calculated through the difference between the filter massbefore and after collection. The results show that average daily PM10 mass concentrations for the month of June ranged from 10.13 to 86.48 ?g/m3. Mean daily mass concentrations of PTS varied from 29.86 to 146.05 ?g/m3 in June, while in November mass concentrations ranged from 44.37 to 81.25 ?g/m3. The pollutants concentration results were statistically related to meteorological variables to obtain a relation of the effects of those variables on pollutant concentrations. By the SEM analysis, it was possible to identify particles in agglomerated, spherical, and plaque formats. The major chemical elements of the collected samples were: S, K, Si, Al, A, S, K, Si, Al, Cl, Fe, Ba, Ca, Na, Mg and Zn. Finally, simulations of the area of origin of this particulate material were performed by using the HYSPLIT backward trajectory model.

Este trabalho tem como foco o entendimento das propriedades ópticas do aerossol na Amazônia utilizando várias técnicas: sensoriamento remoto em solo, sensoriamento remoto por satélites e medidas in situ. Propriedades ópticas medidas continuamente ao longo de mais de 15 anos pela rede AERONET na Amazônia foram analisadas buscando compreender como os eventos anuais de queima de biomassa e as emissões urbanas de Manaus afetam as propriedades das partículas. Medidas de longo prazo do sensor MODIS utilizando o sistema Giovanni da NASA foram úteis para caracterizar o impacto da pluma urbana de Manaus nas propriedades de aerossol e nuvens na Amazônia Central. A partir de medições in situ realizadas nas várias estações amostradoras do experimento GoAmazon2014/5, analisou-se em detalhes propriedades de absorção e espalhamento de aerossol antes e depois do impacto da pluma urbana de Manaus. Foi observada uma alta variabilidade na profundidade óptica do aerossol (AOD) bem como em outras propriedades, tais como absorção, espalhamento e distribuição de tamanho. Valores muito elevados de AOD foram observados em todos os sítios durante a estação seca, em particular na região do arco do desflorestamento. Análises dos expoentes Ångström de espalhamento e absorção separam as diferentes componentes absorvedoras do aerossol, entre eles o carbono elementar (EC), carbono orgânico (OC), poeira mineral e partículas biogênicas. Uma análise da forçante radiativa no topo da atmosfera em conjunto com a Matriz Ångström auxiliou no entendimento do papel da componente orgânica de espalhamento (OC) e da componente de absorção (BC) no aerossol de queimadas e urbano na forçante radiativa. A região menos afetada por queimadas na Amazônia foi caracterizada pela presença de um aerossol altamente espalhador durante a estação seca, com valores de albedo de espalhamento simples (SSA) na faixa de 0,91-0,94. Por outro lado, constatou-se valores médios de 0,85 a 0,89 em regiões fortemente impactadas por queimadas. Através de medidas in situ e medidas obtidas a partir da rede AERONET, foi possível observar significativo impacto da pluma de Manaus vento abaixo da cidade, especialmente na componente de absorção. O efeito da absorção do aerossol urbano na forçante radiativa é significativo, indo de uma forçante no sítio da EMBRAPA, antes da pluma, de -24 W/m² para cerca de -18 W/m² em Manacapuru, com o efeito da pluma de Manaus. A partir da análise de 12 anos de medidas dos sensores MODIS e MISR, observou-se alterações nas propriedades de nuvens e na carga atmosférica de aerossol. Foram analisadas a AOD, a temperatura do topo da nuvem e o raio efeito de gotículas de nuvens. Ficou clara a presença de nuvens mais altas e com raio efetivo menor em regiões com maior carga de aerossol, vento abaixo de Manaus. / This work focuses on understanding the optical properties of aerosol in the Amazon, using various techniques: remote sensing from the ground, remote sensing from satellites and in situ measurements. Aerosol optical properties continuously measured over more than 15 years carried out by the AERONET network in the Amazon were analyzed seeking to understand how the annual biomass burning emissions and urban emissions of Manaus affect particle properties. Long-term measurements of MODIS using the Giovanni NASA system were useful to characterize the impact of the urban plume of Manaus in the properties of aerosol and clouds in the central Amazon. Based on in situ measurements in the various sampling sites of the GoAmazon2014/5 experiment, the absorption and scattering properties of aerosol before and after the impact of Manaus urban plume were analyzed in detail. It was observed a large spatial and temporal variability in the aerosol optical depth (AOD) as well as in various properties such as absorption and scattering coefficients and size distribution. Very high levels of AOD were observed at all sites during the dry season, particularly in the deforestation arc region. Analysis of scattering and absorption Ångström exponents helps to identify different absorber components of the aerosol, including elemental carbon (EC), organic carbon (OC), mineral dust and biogenic particles. An analysis of the radiative forcing at the top of the atmosphere together with the Ångström Matrix helps in understanding the role of the scattering organic component (OC) versus the absorption component (BC) in biomass burning and urban aerosol particles in the radiative forcing. The region least affected by fires in the Amazon was characterized by a highly scattering aerosol during the dry season with Single Scattering Albedo (SSA) values in the range of 0.91-0.94, while we found mean values of 0.85 to 0.89 in heavily affected biomass burning regions. Through in situ measurements and AERONET observations it was possible to measure the significant impact of Manaus plume downwind of the urban area, especially in the absorption component. The effect of absorption of urban aerosol in the radiative forcing is significant, with measurements at the EMBRAPA site, before the impact of the plume, at -24 W/m² going to -18 W/m² in Manacapuru that is effect of the Manaus plume. It was also analyzed the changes in the properties of clouds and atmospheric aerosol loading over the last 12 years of MODIS and MISR measurements. The analysis of AOD, cloud top temperature and the radius of cloud droplets show a clear signal of Manaus plume. It was observed clouds with smaller effective radius in regions with higher aerosol load, downwind of Manaus.