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Instituto Nacional de Pesquisas EspaciaisInstituto Nacional de Pesquisas EspaciaisCentro Regional Sul de Pesquisas EspaciaisCentro Regional Sul de Pesquisas Espaciais

0bservatório Espacial do Sul 0bservatório Espacial do Sul

Universidade Federal de Santa MariaUniversidade Federal de Santa MariaCentro de TecnologiaCentro de Tecnologia

Laboratório de Ciências Espaciais de Santa MariaLaboratório de Ciências Espaciais de Santa MariaPrograma de Monitoramento de Ozônio AtmosféricoPrograma de Monitoramento de Ozônio Atmosférico

ANÁLISE DA OCORRÊNCIA DOS EVENTOS DE EFEITOS

SECUNDÁRIOS DO BURACO DE OZÔNIO ANTÁRTICO

SOBRE O SUL DO BRASIL – SICINPE 2008

Nadiara PereiraNadiara Pereira1,21,2, Damaris K. Pinheiro, Damaris K. Pinheiro22, Nelson Jorge Schuch, Nelson Jorge Schuch11,,

Neusa Maria Paes LemeNeusa Maria Paes Leme33

[1] Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais - CRS/CIE/INPE – MCT, em parceria com o [1] Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais - CRS/CIE/INPE – MCT, em parceria com o

Laboratório de Ciências Espaciais de Santa Maria – LACESM/CT–UFSM, Convênio: INPE – UFSM, Santa Maria, Laboratório de Ciências Espaciais de Santa Maria – LACESM/CT–UFSM, Convênio: INPE – UFSM, Santa Maria, RSRS

[2] Laboratório de Ciências Espaciais de Santa Maria – LACESM/CT - UFSM, Santa Maria, RS, Brasil[2] Laboratório de Ciências Espaciais de Santa Maria – LACESM/CT - UFSM, Santa Maria, RS, Brasil

[3] Divisão de Geofísica Espacial – DGE/CEA/INPE – MCT, São José dos Campos, SP[3] Divisão de Geofísica Espacial – DGE/CEA/INPE – MCT, São José dos Campos, SP

OzônioOzônio

Produzido na estratosfera cerca de 30 km de altitude, onde a radiação Produzido na estratosfera cerca de 30 km de altitude, onde a radiação ultravioleta solar de comprimentos menores que 242 nm lentamente ultravioleta solar de comprimentos menores que 242 nm lentamente dissocia a molécula de oxigênio (Odissocia a molécula de oxigênio (O22). Representado pela seguinte expressão:). Representado pela seguinte expressão:

OO22 + + hv hv → O + O → O + O

(O) reage rapidamente com O(O) reage rapidamente com O22 na presença de um terceiro corpo M na presença de um terceiro corpo M (normalmente N(normalmente N22 e O e O22 ) para formar ozônio, M é utilizado para estabilizar ) para formar ozônio, M é utilizado para estabilizar o produto excitado Oo produto excitado O33 devido a colisão dos reagentes. devido a colisão dos reagentes.

O + OO + O22 + M → O + M → O33 + M + M

Esta é a única reação de produção de ozônio em praticamente toda a Esta é a única reação de produção de ozônio em praticamente toda a atmosfera, tanto na estratosfera quanto na troposfera.atmosfera, tanto na estratosfera quanto na troposfera.

O Buraco de Ozônio AntárticoO Buraco de Ozônio Antártico

Na Antártica Na Antártica tem uma das mais altas concentrações de ozônio da Terra tem uma das mais altas concentrações de ozônio da Terra durante a maior parte do ano, devido ao transporte de ozônio do equadordurante a maior parte do ano, devido ao transporte de ozônio do equador

“ “ buraco” é a diminuição do conteúdo total do ozônio atmosférico sob o buraco” é a diminuição do conteúdo total do ozônio atmosférico sob o Continente Antártico.Continente Antártico.

É um fenômeno sazonal que ocorre na região de agosto a novembro de É um fenômeno sazonal que ocorre na região de agosto a novembro de cada ano.cada ano.

Ocorre devido ao frio intenso, que forma um vórtice prendendo o ar, e a Ocorre devido ao frio intenso, que forma um vórtice prendendo o ar, e a entrada de radiação UV no início da primavera, que quebra as moléculas entrada de radiação UV no início da primavera, que quebra as moléculas reservatório de cloro, liberando o átomo que ataca ozônio.reservatório de cloro, liberando o átomo que ataca ozônio.

A área geográfica do “Buraco” foi definida como sendo a região interior a A área geográfica do “Buraco” foi definida como sendo a região interior a valores menoresvalores menores de 220 UD. de 220 UD.

Caracterização do Buraco de Ozônio Caracterização do Buraco de Ozônio AntárticoAntártico

Instrumentos Instrumentos

e metodologia utilizadae metodologia utilizada

Espectrofotômetro BrewerEspectrofotômetro Brewer

Mede a cMede a coluna total de ozônio usando os comprimentos de onda 306,3;310,1; oluna total de ozônio usando os comprimentos de onda 306,3;310,1; 313,5; 316,8 e 320,1 nm com resolução de 0,6 nm. Os modelos MKIV #081(1992 313,5; 316,8 e 320,1 nm com resolução de 0,6 nm. Os modelos MKIV #081(1992 - 2000), MKII #056 (2000 -2002) e MKIII #167 (2002 - até o momento), vêm - 2000), MKII #056 (2000 -2002) e MKIII #167 (2002 - até o momento), vêm operando desde 1992 em Santa Maria e após 1995 no Observatório Espacial do operando desde 1992 em Santa Maria e após 1995 no Observatório Espacial do Sul (29,42ºS, 53,87ºO).Sul (29,42ºS, 53,87ºO).

TOMS e OMITOMS e OMI

TOMS:TOMS:A bordo de satélite da NASA, fornece A bordo de satélite da NASA, fornece mapas globais de alta resolução do ozônio mapas globais de alta resolução do ozônio total contido na atmosfera.total contido na atmosfera.Usa a técnica chamada Backscatter Usa a técnica chamada Backscatter Ultraviolet (BUV).Ultraviolet (BUV).

OOMI: MI: AA bordo do satélite ERS-2 para a Missão bordo do satélite ERS-2 para a Missão Aura EOS, mede mais componentes Aura EOS, mede mais componentes atmosféricos que o TOMS. atmosféricos que o TOMS. Tem duas faixas de ultravioleta: UV-1, 270 Tem duas faixas de ultravioleta: UV-1, 270 a 314 nm e UV-2 306 a 380 nm com a 314 nm e UV-2 306 a 380 nm com resolução espectral de 1 - 0,45 nm.resolução espectral de 1 - 0,45 nm.A partir de 2005 substitui o TOMSA partir de 2005 substitui o TOMS

Dados e Programas UtilizadosDados e Programas Utilizados

GrADS -GrADS - Programa de domínio público com amplo uso em Ciências da Programa de domínio público com amplo uso em Ciências da Terra;Terra;

Permite visualização e análise de dados com 4 dimensões, onde as Permite visualização e análise de dados com 4 dimensões, onde as dimensões são usualmente latitude, longitude, nível e tempo.dimensões são usualmente latitude, longitude, nível e tempo.

Dados de temperatura e componentes dos ventos a vários níveis de pressão Dados de temperatura e componentes dos ventos a vários níveis de pressão fornecidos pela NCEP/NCAR são utilizados para análise de vorticidade fornecidos pela NCEP/NCAR são utilizados para análise de vorticidade potencial sobre superfícies isentrópicaspotencial sobre superfícies isentrópicas

Trajetórias atmosféricas são produzidas usando o modelo HYSPLIT; Trajetórias atmosféricas são produzidas usando o modelo HYSPLIT; Disponível em: <http://www.arl.noaa.gov/ready/open/traj.html>.Disponível em: <http://www.arl.noaa.gov/ready/open/traj.html>.

Este programa serve como uma confirmação para a análise isentrópica, Este programa serve como uma confirmação para a análise isentrópica, complementando a visualização da origem das massas de ar. complementando a visualização da origem das massas de ar.

Análise de vorticidade potencial em Análise de vorticidade potencial em superfícies superfícies

isentrópicas isentrópicas O ar estratosférico tende a se manter em uma superfície isentrópica O ar estratosférico tende a se manter em uma superfície isentrópica por alguns dias, isso, somado ao fato da vorticidade potencial por alguns dias, isso, somado ao fato da vorticidade potencial funcionar como um traçador dinâmico, que tem sua distribuição funcionar como um traçador dinâmico, que tem sua distribuição horizontal dependente somente da temperatura e dos ventos em horizontal dependente somente da temperatura e dos ventos em superfícies isentrópicas, torna possível a visualização do caminho de superfícies isentrópicas, torna possível a visualização do caminho de massas de ar.massas de ar.

Vorticidade potencial em coordenas isentrópicas: Vorticidade potencial em coordenas isentrópicas:

Onde é a vorticidade relativa em superfícies isentrópicas, é a vorticidade planetária, é a vorticidade absoluta em superfícies isentrópicas e é a medida da estabilidade da atmosfera

A variação da vorticidade potencial em superfície isentrópica pode A variação da vorticidade potencial em superfície isentrópica pode ser aplicada ao transporte de ozônio na estratosfera, pois indica a ser aplicada ao transporte de ozônio na estratosfera, pois indica a origem tropical ou polar das massas de ar pobre em ozônio, origem tropical ou polar das massas de ar pobre em ozônio, respectivamente, através de baixos e altos valores de vorticidade respectivamente, através de baixos e altos valores de vorticidade potencial absoluta (VPA) potencial absoluta (VPA)

)/)((),,( dpdfgyxPV f )( f

)/( dpd

EfeitosEfeitos Secundários do Buraco de Ozônio Secundários do Buraco de Ozônio AntárticoAntártico

no Sul do Brasil no Sul do Brasil

Ocasionado por injeção de massas de ar pobre em ozônio, provenientes Ocasionado por injeção de massas de ar pobre em ozônio, provenientes diretamente da Antártida nas regiões de baixas latitudes como a região sul diretamente da Antártida nas regiões de baixas latitudes como a região sul do Brasildo Brasil

Redução temporária da coluna total de ozônio na regiãoRedução temporária da coluna total de ozônio na região

Setembro e outubro são meses de primavera no Hemisfério Sul, período de Setembro e outubro são meses de primavera no Hemisfério Sul, período de máxima coluna de ozônio, e também o período em que a região é mais máxima coluna de ozônio, e também o período em que a região é mais atingida pelos efeitos secundários atingida pelos efeitos secundários

Analisando os anos de 1992 a 2007, o valor médio de ozônio para a região Analisando os anos de 1992 a 2007, o valor médio de ozônio para a região do Observatório Espacial do Sul é 296,8 do Observatório Espacial do Sul é 296,8 ±± 9,97 UD no mês de setembro e de 9,97 UD no mês de setembro e de 292,86 292,86 ±± 9,47 UD no mês de outubro. 9,47 UD no mês de outubro.

ResultadosResultados

Ano de 2000Ano de 2000

Evento dia 09 de outubroEvento dia 09 de outubro - queda para 276,6 UD no dia 9, quando a média - queda para 276,6 UD no dia 9, quando a média climatológica de ozônio para a região do Observatório Espacial do Sul é de climatológica de ozônio para a região do Observatório Espacial do Sul é de 292,86 292,86 ±± 9,47 UD para este mês. 9,47 UD para este mês.

Modelo de transporte da superfície isentrópica 620K para os dias 8 e 9 de outubro de 2000, com os campos de vento sobrepostos indicando a direção dos ventos calculados no Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais, em Santa Maria.


Evento do dia 9 de outubroEvento do dia 9 de outubro

Imagens mostrando diminuição de ozônio na região do Observatório Espacial do Sul devido aos efeitos secundários do Buraco de Ozônio Antártico, para os dias 08 e 09 de outubro de 2000. Fonte: http://toms.gsfc.nasa.gov/ozone/ozone_v8.html.

Trajetória retroativa (backtrajectory – Modelo HYSPLIT) dos ventos mostrando a origem polar de massas de ar sobre o Observatório Espacial do Sul, dia 09 de outubro de 2000 a 25 km, 12 UT.

http://toms.gsfc.nasa.gov/ozone/ozone_v8.html


evento dia 12 de outubroevento dia 12 de outubro – queda para 273,98 UD quando a média climatológica para – queda para 273,98 UD quando a média climatológica para este mês é de 292,86 ± 9,47 UD .este mês é de 292,86 ± 9,47 UD .

Modelo de transporte da superfície isentrópica 620K para os dias 11 e 12 de outubro de 2005 com campos de ventos sobrepostos calculado no Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais, em Santa Maria.


Evento dia 12 de outubroEvento dia 12 de outubro

Imagens de satélite para os dias 11 e 12 de outubro de 2005. Fonte:http://toms.gsfc.nasa.gov/ozone/ozone_v8.html.

Trajetória retroativa (backtrajectory – Modelo HYSPLIT) dos ventos mostrando a origem polar de massas de ar sobre o Observatório Espacial do Sul, dia 12 de outubro de 2005 a 24 km



Evento dia 08 de outubroEvento dia 08 de outubro – queda para 267,58 UD, medida efetuada pelo – queda para 267,58 UD, medida efetuada pelo Brewer, para o dia 08 de outubro, quando a média climatológica para este Brewer, para o dia 08 de outubro, quando a média climatológica para este mês é de 292,86 mês é de 292,86 ±± 9,47 UD 9,47 UD . .

Modelo de transporte da superfície isentrópica 620K para os dias 7 e 8 de outubro de 2007 com campos de ventos sobrepostos calculado no CRS/CIE/INPE – MCT.


Evento do dia 08 de outubroEvento do dia 08 de outubro

Imagens de satélite para os dias 07 e 08 de outubro de 2007. Fonte:http://toms.gsfc.nasa.gov/ozone/ozone_v8.html.

Trajetória retroativa (backtrajectory – Modelo HYSPLIT) dos ventos mostrando a origem polar de massas de ar sobre o Observatório Espacial do Sul, dia 08 de outubro de 2007 a 24 km.



Conclusões Conclusões

A análise de superfícies isentrópicas com A análise de superfícies isentrópicas com variáveis derivadas do modelo NCEP e as variáveis derivadas do modelo NCEP e as trajetórias dos ventos obtidas permitiram a trajetórias dos ventos obtidas permitiram a comprovação da origem polar das massas de comprovação da origem polar das massas de ar que causam os efeitos secundários na ar que causam os efeitos secundários na Região Sul do Brasil e um maior Região Sul do Brasil e um maior entendimento da dinâmica estratosférica e entendimento da dinâmica estratosférica e transporte de gases traço como ozônio.transporte de gases traço como ozônio.

Referências Referências FARMAN, J. C.; GARDINER, B. G. and SHANKLIN, J. D. Large losses of total ozone in Antarctica reveal seasonal

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Agradecimentos Agradecimentos

Ao Programa PIBIC/INPE – CNPq/MCT pela Ao Programa PIBIC/INPE – CNPq/MCT pela aprovação do projeto de pesquisa e a aprovação do projeto de pesquisa e a UFSM/FIPE Enxoval pelo apoio financeiro para UFSM/FIPE Enxoval pelo apoio financeiro para aquisição de equipamentos.aquisição de equipamentos.

a NASA/TOMS e NCEP/NCAR pela a NASA/TOMS e NCEP/NCAR pela disponibilidade de dados. disponibilidade de dados.

Contato:Contato: [email protected]@gmail.com

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