Avaliação do uso de modelos digitais de elevação em prognósticos de modelos de dispersão de gases na troposfera

Abstract

Pelo fato de que poucos trabalhos atualmente têm relatado acerca do impacto da resolução dos modelos digitais de elevação (MDEs) sobre as concentrações previstas por modelos de simulação da qualidade do ar, este estudo tenta estabelecer urna comparação básica entre dois distintos cenários de simulação, afim de embasar futuras investigações sobre o assunto. O foco está na formação e dispersão de ozônio sobre o estado do Rio Grande do Sul. No primeiro cenário de simulação, nenhum dado de elevação é considerado. No segundo, um MDE com resolução de 1 km, derivado de dados da MissãoTopográfiica do Ônibus Espacial (SRTM), é utilizado. Os modelos de qualidade do ar empregados são aqueles englobados pela dita interface Models-3, amplamente utilizados e respaldados pela Agência de Fmteção Ambiental Estadunidense (US-EPA). Dois domínios de simulação são implementados neste estudo: um domínio externo com 90x 90 células de 9 km cada, e um interno com 67x49 células de 3 km cada. Dados meteorológicos com, aproximadamente, 110 km de resolução, do Centm Nacional Estadunidense de Fr-evisão Ambiental (NCEP) também são usados nas simulações, bem corno dois outros conjuntos de dados do Institv,to BmsÜeiro de Geogmjia e Estatíst'ica (IBGE) e do Depar-tamento de Trânsito do Estado do Rio Grande do Sul (DETRAN-RS). Estes dois últimos usados na estimativa das emissões devidas à frota veicular da Região Metmpolitana de Porto Alegre(RMPA), tornada corno única contribuinte às emissões sobre a área estudada. Os resultados apresentaram marcadas diferenças entre um cenário e outro. Concentrações constantemente mais elevadas de ozônio foram observadas na presença do MDE enquanto, na ausência deste, as concentrações finais de ozônio baixaram os níveis à metade. Também os padrões de dispersão tiveram características bastante distintas, espalhando-se amplamente sobre a parte sul do domínio externo de simulação na ausência do MDE e, do contrário, espalhando-se de forma mais limitada sobre a parte sudoeste, com um jato observado em direção noroeste. Elevados níveis de concentração de ozônio foram observados bastante longe das fontes emissoras, atingindo cerca de 500 km em ambos os cenários.

As few works nowadays have reported on the impact of digital elevation nodels (DEMs) resolution over concentration predictions by air quality simulation models, this study attempts to establish a basic comparison betweeIl two different simulation scenarios, in order to support further investigation on this issue. The focus is on the ozone formation and dispersioll over the Rio Grande do Sul state. In the first simulation scenario, no elevation data is regarded. In the second one, DEM data with 1 km resolution, derived from the Shuttle Radar Topogmphic Mission (SRTM) is used. The air quality models employed are those which constitute the so-called Models-3 interface, widely used and supported by the United States Environmental Protection Agency (US-EPA). Two simulation domains are implemented in this study: the outermost domain with 90x90 cells with 9 km each, and the innermost one with 67x49 cells with 3 km each. Meteorology data with, approximately, 110 km resolution I'rom the National Genter for Environmental Prediction (NCEP) is also used in the simulations, as well as two other sets of data from the Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE) and from the Rio Grande do Sul State Traffic Department (DETRAN-RS). These last two sets used to estimate emissions from the Metropolitan Arm of Porto Alegre (RMPA) vehicular fieet, taken as the only contributor to the emissions over the studied area. The results have presented marked differences from one scenario to the other. Sustained higher concentratiolls of ozone have been observed in the presence of the DEM data whilst, in the lack of it, final concentrations of ozone have dropped their levels to half. Also, dispersion patterns had quite distinguishable features, spreading widely over the south part of the outermost simulation domain in the lack of DEM data and, otherwise, spreading in a more narrow fashion over the south-west part, with a jet observed north-westwards. High levels of ozone concentration were abserved far away from the emission sources, reaching as far as 500 km in both scenarios.