proposta para realização de expedição...

Proposta para realização de Expedição Científica

1. Identificação do projeto, coordenadores e locais de pesquisa

1.1 Título do projeto

Missão aérea de alta altitude e longo alcance sobre interações entre aerossóis, nuvens, precipitação e

radiação e sistemas convectivos – HALO mission ACRIDICON (do inglês, High Altitude and

Long Range Aircraft mission Aerosol, Cloud, Precipitation, and Radiation Interactions and

Dynamics of Convective Cloud Systems)

1.2 Vigência (datas de início e término)

01/06/2014 a 31/12/2014

1.3 Áreas do conhecimento

Geociências, Meteorologia, Meteorologia Física (1.07.03.03.-9)

1.4 Atividades a serem realizadas

(X) Coleta ( ) Remessa

1.5 Localidades de coleta

O experimento será baseado em Manaus, Amazonas, de onde partirão os voos da aeronave de

pesquisa, e a coleta de dados acontecerá sobre a Amazônia Legal. A aeronave realizará medidas de

partículas de nuvens (aerossóis e hidrometeoros), gases e parâmetros meteorológicos nos estados do

Amazonas, Acre, Rondônia, e partes dos estados de Roraima, Mato Grosso Pará e Amapá.

1.6 Coordenador científico brasileiro

Dr. Luiz Augusto Toledo Machado

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)

[email protected]

1.7 Coordenador técnico estrangeiro:

Prof. Dr. Meinrat Rudolf Otto Georg Andreae

Max Planck Institute for Chemistry, Mainz

Hahn-Meitner-Weg, 55128 Mainz, Germany

Telefone: +49 6131 3056000

Fax: +49 6131 30560019

E-mail: [email protected]

2. A proposta, motivação, objetivos e metas

Proposta

O experimento científico ACRIDICON terá uma campanha experimental na região da

Amazônia Legal, com sede na cidade de Manaus, AM, Brasil. Serão realizadas várias medições das

propriedades físicas das partículas de nuvens nas regiões de fase quente, mista e de gelo, além de

medições de aerossóis e gases atmosféricos, a fim de avaliarmos o impacto da poluição e da

mudança do uso de solo na formação e desenvolvimento das nuvens convectivas profundas. Esses

impactos podem influenciar o vigor e a organização de sistemas convectivos, como a ocorrência de

tempestades, granizo, altas taxas de precipitação e, por fim, até mudar a circulação global da

atmosfera e o balanço de energia da Terra (Rosenfeld et al. 2008; ACPC 2009; Heintzenberg e

Charlson 2009).

Este experimento está no contexto de um acordo entre a AEB (Agência Espacial Brasileira)

e o Centro Técnico Aeroespacial Alemão (DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)

sobre Cooperação para exploração e uso do espaço exterior para fins pacíficos, assinado em 14 de

fevereiro de 1996. Um plano de trabalho está sendo estabelecido para esta expedição, visando a

cooperação no avanço da ciência atmosférica através da pesquisa observacional e do

desenvolvimento de algoritmos e modelos de previsão de tempo e clima. Neste acordo, a AEB

designa o INPE como executor deste experimento científico da parte Brasileira e a DLR designa o

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

Prof. Dr. Meinrat O. Andreae pela parte Alemã. Este experimento ocorrerá em conjunto com o

Experimento Aéreo Intensivo na Amazônia - IARA (do inglês, Intensive Airborne Experiment in

Amazonia), que já tem licença para expedição científica aprovada. O IARA realizará campanhas

experimentais aéreas na região Amazônica para medições das propriedades dos aerossóis, nuvens e

gases atmosféricos, através da aeronave US Golfstream G-1 (G-1) do Departamento de Energia dos

Estados Unidos da América. O IARA é coordenado pela pesquisadora do INPE Dra. Karla Longo

de Freitas, e pelo Dr. Beat Schmid, pesquisador do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL).

O ACRIDICON tem como objetivo geral a elucidação e quantificação de interações

aerossol-nuvem-precipitação e seus efeitos termodinâmicos, dinâmicos e radiativos em sistemas

convectivo profundos através de observações in-situ por uma aeronave de alta altitude e longo

alcance. As medidas in-situ serão combinadas às medições indiretas (aviões, satélites e radares

meteorológicos) e à simulações numéricas. Neste sentido, o ACRIDICON realizará cerca de 120

horas de voos sobre a Amazônia Legal com a aeronave de pesquisa alemã HALO (High Altitude

and Long Range Aircraft1). A aeronave HALO é uma aeronave de pesquisa do DLR, financiada

pelo Ministério Federal de Educação e Pesquisa da Alemanha, a Associação Helmholtz e a

Sociedade Max-Planck, com o objetivo de realizar medições in-situ das propriedades químicas e

físicas da atmosfera e das nuvens, especialmente nas camadas de alta altitude da atmosfera. Esta

aeronave é baseada no jato executivo de longo alcance Gulfstream G-550 na qual a combinação de

alcance, altitude de cruzeiro, carga e instrumentação completa a torna uma plataforma única de

pesquisa globalmente. Em quase todos os parâmetros, HALO ultrapassa a performance de

aeronaves de pesquisa que operam em todo o mundo: uma altitude de cruzeiro de mais de 15 km,

uma carga de até três toneladas e um alcance de mais de 8.000 km. As operações da aeronave

HALO serão realizadas pela equipe técnica-científica designada pela DLR em conjunto com

pesquisadores do INPE (designados pela AEB) e de outras instituições brasileiras.

O ACRIDICON visa medições in-situ das propriedades físicas das nuvens convectivas

profundas, a fim de investigar as interações entre a poluição e a formação/desenvolvimento dessas

nuvens, através de (A) voos de longo alcance (para investigação estatística dessas propriedades e

processos de transformação) e (B) voos locais (para investigar sistemas de nuvens individuais). O

objetivo do IARA é investigar essa interação em nuvens quentes devido à limitação técnica de

alcance em altitude da aeronave G-1, logo, o ACRIDICON complementará os objetivos da missão

do IARA agregando medidas de longo alcance e em altas altitudes sem precedentes.

1 http://www.dlr.de/dlr/en/desktopdefault.aspx/tabid-10203/339_read-268#gallery/136

Motivação

Os efeitos das partículas de aerossóis e nuvens sobre a dinâmica atmosférica, tempo e clima

estão entre os temas centrais da atual investigação ambiental. Partículas de aerossóis e nuvens

influenciam o balanço de energia radiativa da terra por espalhamento, absorção e emissão da

radiação solar e terrestre. Além disso, eles desempenham um papel fundamental no ciclo

hidrológico e na formação de precipitação. Além disso, aerossóis, nuvens e partículas de

precipitação afetam a abundância de gases através de reações químicas heterogêneas e outros

processos multifásicos (ACPC 2009; Heintzenberg e Charlson 2009; Kolb et al. 2010; Boucher

2012; Stevens 2012).

Efeitos dos aerossóis na formação de nuvens e precipitação podem levar a profundas modificações

na dinâmica e propriedades radiativas dos sistemas de nuvens convectivas. Esses processos podem

influenciar o vigor e a organização de eventos climáticos pesados como o granizo, tempestades e

cascata e até mudar a circulação global da atmosfera e do balanço de energia da terra.

O entendimento quantitativo e previsibilidade das propriedades de aerossol, nuvem e precipitação,

interações e efeitos no sistema climático são, no entanto, muito limitados. A falta de medições

simultâneas in sito, das propriedades microfísicas das nuvens, indicadores químicos compostos e as

características de aerossóis dentro de nuvens convectivas profundas têm sido um obstáculo sério

para avaliar os modelos de nuvem que resolvem em detalhes a interação aerossóis-nuvens e

transporte convectivo. O grande gargalo tem sido a dificuldade de investigar e caracterizar essas

propriedades e interações por observações de sensoriamento in sito e remoto. Isso aplica-se

especialmente as interações aerossol-nuvem-precipitação em nuvens convectivas profundas, que

ocorrem a partir da base da nuvem, através dos níveis da fase mista até as bigornas (Rosenfeld et al.

2008; ACPC 2009; Heintzenberg e Charlson 2009). A complexa interação entre nuvens e aerossóis

depende fortemente da termodinâmica. Williams et al. (2002) comparam regimes meteorológicos

distintos da região amazônica que permitem avaliar a hipótese de aerossol e os processos de

eletrificação das nuvens. Os resultados de dois meses distintos do regime de pré-monção mais

eletricamente ativa, uma dominada por uma densa camada de fumaça e outra com baixa

concentração de aerossóis, lança dúvidas sobre um papel fundamental do aerossol na eletrificação

das nuvens. Resultados recentes também mostram que a interação aerossol-nuvem depende

fortemente da instabilidade atmosférica, durante condições atmosféricas instáveis o carbono negro

melhora a formação de precipitação e ao contrário, durante o dia estável, a precipitação é reduzida

com o aumento da concentração de carbono negro (Gonçalvez e Machado, 2012).

Interações de nuvens de aerossol podem potencialmente modificar as propriedades microfísicas de

nuvens e consequentemente as chuvas, ciclo de vida e atividade de relâmpagos. A melhoria no

conhecimento dessa interação pode ser usado para validar e melhorar o modelo de alta resolução e

simulações de mudanças climáticas.

Objetivos e metas

Os objetivos científicos gerais e específicos do ACRIDICON serão alcançados através do

estudo questões a seguir, que serão respondidas com este experimento científico:

Objetivos gerais:

- A interação dos aerossóis naturais e antrópicos com nuvens e precipitação influenciam

significativamente a microfísica das nuvens (em sua formação, evolução e dinâmica) e a

intensidade de eventos extremos (granizo e tempestades)?

- Estes efeitos podem induzir mudanças substanciais na circulação global da atmosfera,

balanço de energia da Terra, e clima?

- Quais são as propriedades características físicas e químicas de aerossóis e partículas de

nuvem em sistemas de nuvens convectivas (em fluxos de entrada, dentro da nuvem, e

saída), e como mudam ao longo da evolução da nuvem?

- Quais são os efeitos dos sistemas de nuvens convectivas sobre o balanço da radiação

solar e terrestre, e como pode ser considerada a estrutura microfísica tridimensional de

nuvens convectivas?

- Os processos de nuvens sobre a floresta e regiões desmatadas são estatisticamente

diferente?

Objetivos específicos:

- Podemos alcançar abrangente caracterização das propriedades in-situ microfísicas e

químicas dos aerossóis, nuvens e partículas de precipitação em nuvens convectivas?

Quais são as características das partículas de nuvem (concentração de número,

distribuição de tamanho, estrutura, fase, composição química, estado de mistura, núcleo

de condensação e atividade de nucleação de gelo) em função da altura acima da base

das nuvens e da temperatura da base das nuvens?

- As medições indiretas com radares meteorológicos e satélite permitem determinar perfis

da microfísica de nuvens convectivas como aqueles medidos in-situ pelos instrumentos

da aeronave?

- Podemos observar diferenças características nas propriedades microfísicas, dinâmicas e

radiativas dos sistemas de nuvens convectivas em ambientes de ar poluído e não

poluído? Quais são as diferenças (velocidade ascendente, turbulência, tipos de

hidrometeoro, intensidade da precipitação, proporções e distribuições de tamanho das

gotas de nuvem e cristais de gelo, extensão horizontal e vertical das nuvens, tempo de

vida e albedo das nuvens, perfis de água líquida e gelo, profundidade da camada mista

(líquido+sólido) e eletrificação)?

- A poluição, em particular os aerossóis antropogênicos, pode alterar significativamente a

altura e o tempo de início e propriedades de precipitação em sistemas de nuvens

convectivas?

- Como as nuvens convectivas profundas influenciam o aerossol (partículas e gases) na

troposfera livre e alta (transporte, fonte e sumidouro)?

- Como são afetados os gases traço (NOx e HOx) pela produção, entranhamento e

desentranhamento em nuvens convectivas de mesoescala?

3. Justificativa para a cooperação internacional

O Brasil e a Alemanha, através do DLR e da AEB, apresentam um longo histórico de

cooperações na área aeroespacial e ambiental. O DLR montou o avião laboratório HALO que é

ideal para os estudos da convecção na Amazônia na qual os topos das nuvens podem alcançar os

níveis de até 15 km de altura. O Projeto CHUVA, desde a concepção inicial em 2009, sempre

programou medidas in-situ com aeronaves para a validação das medidas realizadas por instrumentos

remotos. Tentou-se realizar voos com a aeronave laboratório da FUNCEME (Fundação Cearense de

Meteorologia), mas o avião foi ao experimento de Alcântara embora devido a diversos problemas

técnicos, nenhum voo foi aproveitado. Novamente, no experimento de Fortaleza tentou se realizar

medidas com a mesma aeronave, mas problemas nos cabos, nos instrumentos e no avião

impossibilitaram a realização de medidas. Infelizmente, o Brasil não dispõe de aeronave laboratório

de física de nuvens. Essa é uma oportunidade única de validar medidas que foram realizadas em

todo o Brasil, desde 2009 pelo projeto CHUVA. As equipes do DLR bem como dos cientistas

envolvidos são de grande qualidade e com certeza permitirá avançar de forma quântica no

conhecimento da interação nuvem-aerossol e na formação da precipitação e nas medidas realizadas

remotamente.

4. Metodologia

A fim de investigar os objetivos do ACRIDICON, o experimento de campo proposto contará

com uma série de voos sobre a Amazônia Legal com a finalidade de realizar medições in-situ das

propriedades físicas das partículas de nuvem e aerossóis. São propostos cinco tipos de missões de

voo, as quais serão realizadas em condições pristinas (limpas) e poluídas, de preferência sob

condições termodinâmicas comparáveis (i.e., semelhantes temperatura da base das nuvens, campos

de umidade e cisalhamento do vento) e também em situações termodinâmicas contrastantes. As

cinco missões são chamadas de:

4.1 Evolução vertical e ciclo de vida das nuvens (perfilamento de nuvens)

4.2 Processamento de aerossóis (influxo e exfluxo)

4.3 Validação de medidas de satélite e radar (produtos de nuvem)

4.4 Transporte vertical e mistura (traçador artificial)

4.5 Nuvens formadas sobre áreas florestadas/desmatadas e em condições

poluídas/pristinas

Cada uma dessas missões estará relacionada a dois grupos de voos:

(A) Voos de Longo Alcance: para investigação estatística dessas propriedades e seus

processos de transformação; e

(B) Voos Locais: para investigar sistemas de nuvens individuais.

Os voos em conjunto com o G-1 da missão IARA serão em sua maioria do grupo B onde as duas

aeronaves observarão juntamente a mesma nuvem, tanto em altitudes distintas (HALO na parte

superior da nuvem e o G-1 na parte inferior) quanto em regiões distintas da pluma de poluição,

como o G-1 a favor do vento, abaixo de Manaus, e o HALO contra o vento, acima de Manaus, e

vice-versa. Estão previstos que os voos do grupo A compreenderão cerca de 40% das horas de voos,

com aproximadamente 7 voos com duração de 6-7 horas, e os voos do grupo B compreenderão

cerca de 60% das horas de voos, com aproximadamente 9 voos com duração de 8 horas cada.

A seguir são detalhados os objetivos específicos de cada uma dessas missões assim como a

estratégia de medida e a relação dos principais instrumentos a serem utilizados em cada missão. A

relação completa dos instrumentos da aeronave HALO descritas abaixo estão relacionados na

Tabela 1 (Seção 7).

4.1 Evolução vertical e ciclo de vida das nuvens (perfilamento de nuvens)

Objetivos específicos

O objetivo principal desta missão é documentar a evolução vertical (da base da nuvem até o

topo) da microestrutura das nuvens durante suas diferentes fases do ciclo de vida, e acompanhar o

início da formação de hidrometeoros em nuvens convectivas em desenvolvimento sob várias

condições termodinâmicas a favor do vento em Manaus (pluma poluída) e contra o vento em

Manaus (condições pristinas). As condições de aerossóis variam entre atmosferas pristina e

altamente poluída, contendo baixas e altas concentrações de núcleos de condensação de nuvens

(CCN - do inglês, cloud condensation nuclei). A concentração de CCN gigantes (GCCN) também

será levada em conta pois esta pode ter o potencial de neutralizar os efeitos dos CCN pequenos. Os

núcleos de gelo (IN - do inglês, ice nuclei) também podem afetar os processos de fase mista e fria.

A gama de condições termodinâmicas é, em geral, definida pela temperatura da base das nuvens e a

energia potencial convectiva disponível (CAPE - do inglês, Convective Available Potential Energy).

A base da nuvem mais quente significa maior distância vertical para o desenvolvimento de chuva

quente abaixo do nível de congelamento. Diferenças no fluxo de calor sensível na superfície

também são importantes na determinação da intensidade da turbulência na camada limite e nas

correntes de ar ascendentes na base da nuvem, que por sua vez determina a fração de CCN que

realmente é ativada em gotas de nuvem. A fração de nuvem também desempenha um papel

importante na interação nuvem-aerossol, uma vez que uma alta fração de nuvem é normalmente

associada à movimentos verticais menos intensos em contraste com tempestades mais isoladas.

Além disso, a umidade e o campo de vento também exercem certa influência na formação das

nuvens e serão estudados durante o ACRIDICON. Neste sentido, estas questões científicas serão

investigadas a partir da determinação das seguintes propriedades das nuvens em função das diversas

condições termodinâmicas e de concentração de aerossóis:

Distribuição de tamanho de gotas (DSD - do inglês, drop size distribution) na base das

nuvens;

A evolução da DSD com a altura acima da base da nuvem;

O ciclo de vida da nuvem a partir do ponto de vista da DSD e dos conteúdos de água líquida

e gelo e também do ponto de vista da camada de mistura para as condições pristinas e

poluídas;

As propriedades da DSD e altura acima da base das nuvens necessárias para início da chuva

quente;

A altura e temperatura na qual a chuva quente pode atingir em no estado super-resfriado

antes do congelamento;

A extensão da chuva quente nas nuvens antes do congelamento e, portanto, evitando de

liberar o calor latente de congelamento;

A quantidade de água de nuvem abaixo e acima da altura do início da chuva quente;

A quantidade de água da nuvem super-resfriada em função da temperatura e da velocidade

da corrente ascendente, até a temperatura final de nucleação homogênea do gelo (-38 º C);

O principal modo de iniciação de gotas de chuva: coalescência dos tamanhos de moda das

DSDs em garoa e mais adiante em gotas de chuva e/ou embriões de chuva formados por

GCCN isolados;

O modo de início de hidrometeoros de gelo em nuvens convectivas: gotas de chuva

congeladas ou acresção com cristais de gelo nucleados;

Quando e onde são formados os agregados de neve em nuvens convectivas?;

Extensão da eletrificação das nuvens;

Quanto e que tipo de crescimento de hidrometeoros pode ocorrer na bigorna?;

Qual é a estrutura vertical típica de gelo de nuvem para condições poluída e pristina?;

Qual é o efeito do CAPE na precipitação e na estrutura nuvem?

Estratégia de medição

O radares meteorológicos de solo banda-S de Manaus, operado pelo SIPAM (Sistema de

Proteção da Amazônia), e o de dupla-polarização banda-X do Projeto CHUVA2, identificarão os

primeiros ecos da formação de nuvens e precipitação nas regiões poluídas e pristinas. Voos

2 O Projeto CHUVA é financiado pela FAPESP (2009/15235-8) e consiste em uma série de experimentos de campo

itinerantes com o objetivo de caracterizar a precipitação no Brasil. O último experimento de campo do CHUVA

acontecerá em Manaus de Janeiro a Outubro de 2014. Para mais informações visite: http://chuvaproject.cptec.inpe.br/.

específicos seguirão a estrutura da nuvem fazendo medidas ao longo de seu eixo vertical durante o

seu ciclo de vida. Alguns voos específicos serão coordenados com a aeronave G-1 do IARA (onde o

G-1 voará em baixos níveis e o HALO em maior altitude). Estes voos serão projetados para

acompanhar as nuvens perto de Manaus a favor/contra o vento, em condições de baixa/alta CAPE e

em sistemas convectivos isolados e organizados.

Para uma documentação vertical completa da evolução microfísica das nuvens convectivas,

voos típicos devem começar por sondar os aerossóis abaixo da base da nuvem e, em seguida, subir

através dos primeiros elementos de nuvem jovens no estágio de desenvolvimento da nuvem

convectiva, e então prosseguir até a região da bigorna com mostram as Figuras 1a e 1b. Assim, esta

missão começaria com uma caracterização da camada limite abaixo da base da nuvem em sua fase

de desenvolvimento (alguns minutos, deixando tempo suficiente para a medição de um espectro de

supersaturação de CCN completo se não for medido em várias supersaturações simultaneamente)

em relação às partículas de aerossóis, gases traços e dinâmica das nuvens. A base da nuvem seria

penetrada, e mais penetrações ocasionais serão realizadas durante o ascenso da aeronave ao longo

da corrente ascendente, com um intervalo vertical de aproximadamente 300 m. As penetrações

devem ser de tal forma que o ar ambiente e os aerossóis também sejam amostrados, incluindo o ar

que é desentranhado da nuvem em vários níveis. Nas regiões sem cobertura de nuvens a radiação

refletida pelas laterais da nuvem é medida para obter informações do perfil vertical do raio efetivo

das gotículas de nuvem. Posteriormente, a região de exfluxo (saída da nuvem) seria amostrada para

observar partículas de aerossóis processadas pela nuvem. Finalmente, a aeronave HALO voaria bem

acima da nuvem (500 m) para medições de radiação. Este sobrevoo seria ao longo do cisalhamento

do vento, de forma que a seção transversal da nuvem irá documentar a nuvem a partir de seus

primeiros elementos em crescimento na região da corrente ascendente e sua maturação ao longo da

corrente descendente.

Figura 1a. Esquema da sugestão de voo para documentar a evolução microfísica de nuvens convectivas.

Figura 1b. Esboços de padrão de voo sugerido.

A realização de uma seção transversal vertical deve levar cerca de uma hora. Vários desses

perfis devem ser amostrados em condições termodinâmicas semelhantes, mas contrastando o

conteúdo aerossol ao máximo possível.

Finalmente sobrevoos de nuvens convectivas de mesoescala em alguns quilômetros e a

segregação óptica por espectroscopia no infravermelho (IR) próximo oferecerá informações sobre a

estrutura vertical da profundidade óptica da nuvem (via comprimentos de trajeto de fótons) e dos

caminhos de água líquida e de gelo.

4.2 Processamento de aerossóis (influxo e exfluxo)


Photos: Daniel Rosenfeld

Nesta missão serão feitas medições das características dos aerossóis (distribuição de tamanho e

número, composição química) nos fluxos de entrada (influxo) e de saída (exfluxo) das nuvens

convectivas. Os principais objetivos científicos desta missão são:

caracterizar as propriedades de partículas e composição de gases traço na entrada e saída de

nuvens convectivas,

estudar a redistribuição vertical dos aerossóis por sistemas convectivos,

investigar os processos de formação de partículas e da evolução das propriedades dos

aerossóis (distribuição de tamanho, processamento químico) nos fluxos no topo das nuvens

associados as nuvens em dissipação e formação

avaliar o processamento de partículas de aerossol pelas nuvens, em particular de carbono

negro associado as tempestades.

Algumas das questões científicas específicas a serem abordados são as seguintes:

Como a distribuição de tamanho das partículas, estado de mistura e química das partículas

mudam entre as regiões de influxo e exfluxo?

Como o nível de poluição na camada limite (influxo) afeta as propriedades de partículas na

região de exfluxo?

Em que condições a remoção úmida de partículas de aerossol controla as propriedades do

exfluxo (caso de exfluxo "limpo")? Em que condições o transporte vertical dos aerossóis da

camada limite controla as propriedades do exfluxo (caso de exfluxo "poluído")?

Qual a porcentagem de partículas de carbono grafítico atua como CCN e qual a porcentagem

que é depositada por deposição úmida?

A deposição de carbono grafítico por cristais de gelo é um processo importante de remoção?

Além disso, um dos temas gerais abordados nesta missão é a questão dos efeitos indireto e semi-

diretos (extinção de nuvens por absorção/aquecimento do carbono grafítico) e em que grau as

observações feitas durante o ACRIDICON podem ajudar a refinar a compreensão e cálculos destes

efeitos.


Duas abordagens ligeiramente diferentes são necessários para caracterizar os fluxos

convectivos em todas as escalas de tempo relevantes (envelhecimento do exfluxo): (a) Estudo

Nuvens Isoladas, e (b) Caracterização do exfluxo em longo alcance.

No (a) Estudo de Nuvens Isoladas serão realizados de 2 a 3 voos, onde os aerossóis serão

caracterizados por medições in-situ, principalmente na camada limite (influxo) e na região de saída

do exfluxo (dentro e fora da bigorna da nuvem), e, com baixa prioridade, também em níveis

intermédios ao redor de uma célula convectiva isolada. Penetrações nas nuvens próximo aos pontos

convectivos ativos não são essenciais, mas penetrações na bigorna em altas altitudes são

mandatórios (Figura 2).

Figura 2. Diagrama esquemático do padrão de voo para a caracterização de aerossol nos fluxos de

entrada (influxo) e saída (exfluxo) de um sistema convectivo profundo de uma única célula, que

será realizado na missão 4.2.a.

Para estudar o envelhecimento dos aerossóis é importante dedicar tempo de voo suficiente

para uma amostragem intensiva da região de exfluxo. Em condições meteorológicas adequadas, um

voo contra o vento ao longo da trajetória vertical da nuvem convectiva (mas longe do caminho da

nuvem) permitirá a amostragem de uma gama de fluxo de saída de várias idades, desde "novo" até

várias horas de envelhecimento.

Dependendo de quão rápido o sistema convectivo se desenvolve, a resistência da aeronave

HALO, uma das principais melhorias desta plataforma de medição, pode permitir a amostragem no

fluxo de saída em várias altitudes e várias direções a partir do núcleo convectivo. Alternativamente,

em uma missão separada, o tempo de voo pode ser priorizado para investigar o entranhamento e o

desentranhamento nas regiões de altitude entre o influxo e o exfluxo, através de voos "circulando"

em torno da célula em diferentes níveis de altitude.

Algumas tentativas de voos coordenados que contemplam as tarefas de medição das demais

missões devem ser realizadas (1-2 por voo, em pelo menos 2-3 voos). Em particular, este tipo de

missão poderia presumivelmente ser combinado com a missão traçador artificial descrito no item

4.4.

Nos estudos de caso acima não será possível obter uma amostragem do exfluxo de uma

nuvem convectiva com dezenas de horas de envelhecimento. Portanto, uma missão de voo separada

é necessária em uma situação de atividade convectiva em larga escala, como no exemplo da Figura

3, constituindo a (b) Caracterização do exfluxo em longo alcance. Neste caso, o voo será dedicado

principalmente para a caracterização da troposfera superior sobre os exfluxo “envelhecidos” de um

número maior de tempestades. Isto irá cobrir em um sentido bastante estatístico muitos casos

diferentes de exfluxo convectivo (diferentes “idades” de exfluxo) e permitir a determinação das

diferenças e da transição para propriedades "fundo" da troposfera superior.

Figura 3. Diagrama esquemático do voo (principalmente na troposfera superior) para uma

amostragem de longo alcance do exfluxo de diferentes sistemas convectivos, que será realizado na

missão 4.2.b.

4.3 Validação de medidas de satélite e radar meteorológico (produtos de nuvem)


O objetivo desta missão é obter uma validação dos produtos de nuvens derivados por satélite

a partir das medidas in-situ das propriedades físicas e microfísicas feitas pela aeronave HALO.

Serão feitas comparações das quantidades medidas diretamente pela instrumentação da aeronave e

aquelas derivadas por satélite (tais como radiação solar, radiação de microondas, espalhamento,

refletividade do radar, exfluxo em altos níveis, nuvens penetrativas e classificação de

hidrometeoros) para estimarmos as incertezas na calibração dos satélites e radares meteorológicos.

Neste sentido, as nuvens convectivas profundas são alvos ideais, pois devido à elevada espessura

óptica das nuvens profundas a contribuição da superfície à radiação emitida ou refletida é mínima, e

devido à alta altitude do topo destas nuvens há apenas uma pequena coluna atmosférica entre o alvo

e o instrumento do satélite que afetará as medições de radiação.

Os produtos de nuvem, como espessura óptica da nuvem, o diâmetro e fase das partículas e

o caminho de água líquida e de gelo, determinados por algoritmos de recuperação de dados

aplicados às medidas de satélite serão validados, incorporando medições in-situ. O conhecimento

das possíveis incertezas nas medições por satélite nos fornece a oportunidade de validar os produtos

de nuvem e algoritmos de recuperação.

Nuvens convectivas intensas apresentam um anel em forma de U/V no topo da nuvem

quando observadas por radiômetros no espectro infravermelho. Esses voos são uma oportunidade

para entender melhor a formação desses padrões. Além disso, a expansão de área do topo da nuvem

convectiva está relacionada com a divergência em altos níveis e pode ser indiretamente relacionada

com as correntes ascendentes no interior da nuvem. Estes voos são também uma oportunidade de

testar e ajustar a parametrização destes parâmetros.

Os satélites Aqua, Terra, NPP, Metop e GOES-13 possuem sensores multiespectrais, e

dados co-localizados medidos pela aeronave e pelos satélites tornarão possível a comparação entre

as informações medidas e recuperadas sobre gelo/água, tamanho de partícula e nuvens penetrativas.


Comparações diretas ao longo da linha de visada dos satélites para alcances maiores que 25

km (2 minutos de voo a 200 m s-1

de velocidade de solo da aeronave) não será possível devido ao

rápido desenvolvimento das nuvens convectivas. Portanto, abordagens estocásticas serão aplicadas.

As "pernas" de voo acima do topo das nuvens serão realizadas em direções aleatórias para fornecer

dados que possam ser interpretados estatisticamente. Por exemplo, relações entre a temperatura

(altura) do topo da nuvem e o diâmetro e fase das partículas fornecerão uma base para comparações.

Adicionalmente, medidas in-situ de propriedades das nuvens serão utilizados para

comparações entre as medidas da aeronave e os dados de sensoriamento remoto por satélite. Assim,

esta missão pode ser parcialmente combinada com a missão sobre a evolução vertical e ciclo de

vida das nuvens (perfilamento de nuvens) (seção 4.1). A estratégia de voo detalhada sugerida para

esta missão em particular é ilustrada na Figura 4 e detalhada a seguir (duração total de voo= 4,5

horas):

Trecho 1: (1/2h) Caracterização do albedo de superfície ao longo da linha de visada

prevista do satélite. Medições simultâneas de aerossóis na camada limite, se possível.

Trecho 2: (1h) Subida lenta para altitudes acima de topo da nuvem, enquanto medições

de perfil vertical de aerossóis de fundo e propriedades de nuvem são realizadas.

Trecho 3: (1h) Voo sincronizado com o tempo de passagem do satélite. Vários trechos

de voo acima da nuvem alvo em direções aleatórias.

Trecho 4: (1h) Caracterização in-situ do topo da nuvem (bigorna).

Trecho 5: (1/2h) Descida com medidas de perfil de aerossóis e conteúdo de água líquida

e gelo dentro da nuvem.

Trecho 6: (1/2h) Retornar a base aérea

Figura 4. Padrão de voo sugerido para a missão de validação por satélite. Detalhes dos trechos

enumerados na figura são encontrados no texto.

4.4 Transporte vertical e mistura (traçador artificial)


O objetivo desta missão é realizar uma medida completa da nuvem, nuclear um traçador

artificial, na base da nuvem, aguardar meia hora e medir novamente a partir da base da nuvem.

Novamente, após uma ou duas horas o fluxo de saída no topo da nuvem seria amostrado novamente.

O traçador artificial é um perfluorcarbono inerte e não poluente. Neste sentido, os principais

objetivos científicos desta missão são:

Estudar o transporte de massa vertical associada com convecção profunda

Caracterizar o tipo e grau de poluição nas massas de ar onde ocorre a convecção

Quantificar a redistribuição de poluentes do ar e sua eliminação por nuvens.


O experimento traçador será realizado em uma nuvem de tempestade isolada. A Figura 5

mostra um esboço da estratégia de medição. O influxo de ar será marcado usando um traçador

perfluorocarbono (por exemplo, C6F12). Isto pode ser realizado por duas técnicas diferentes: (i) a

libertação do traçador a partir da aeronave HALO (usando um dispositivo instalado na parte de

traseira da aeronave), ou (ii) a libertação traçador a partir de um pequeno caminhão em solo na área

de investigação onde a formação de nuvem de tempestade está ocorrendo.

O ar de saída (exfluxo) será amostrado com a aeronave HALO durante várias penetrações na

bigorna e transeptos. Além disso, os perfis verticais serão amostrados, antes, durante e depois do

lançamento do traçador a fim de estudarmos a redistribuição vertical e modificação das espécies

traçadoras e o desentranhamento de ar em níveis da média troposfera.

Para a quantificação da eliminação de espécies traçadoras na nuvem, as proporções de

concentração de gases-traço e aerossóis de interesse em relação aos traçadores artificial/inerte

(PFC) e ambiente (CO) devem ser medidos no influxo assim como no exfluxo. Portanto, o influxo

de ar também deve ser caracterizado após a libertação, a dispersão e a mistura do traçador PFC.

Além disso, está prevista a realização de um experimento onde SO2 é co-lançado com o PFC

proporcionando relação SO2/PFC inicial conhecida no influxo. A remoção úmida de SO2 na nuvem

é, então, inferida a partir das razões de SO2/PFC observadas na região de exfluxo da bigorna. Essa

experiência pode ser realizada em condições de baixas concentrações de SO2 na área de

investigação com atividade de trovoadas.

Figura 5. Esquematização da estratégia de medidas da missão de transporte vertical e mistura com

traçador artificial.

4.5 Nuvens formadas sobre florestas e áreas desmatadas e em condições poluídas e pristinas


Mudanças no uso da solo levam a mudanças nos fluxos de calor latente e sensível entre a

superfície e a atmosfera e podem afetar diretamente o padrão de precipitação local. Existem vários

estudos que discutem o efeito do padrão de vegetação na precipitação, alguns são controversos e

mostram o quão complexo é o impacto da vegetação no desenvolvimento das nuvem (Duirieux et

al. 2003, Negri et al. 2010, Wang 2010). Os voos programados durante o ACRIDICON vão permitir

uma descrição estatística das nuvens sobre regiões de floresta e desmatadas em ambientes poluídos

e limpos.


Os voos serão definidos considerando medições sobre regiões de floresta e desmatadas, em

três níveis de altitude: na base da nuvem, em níveis médios e no topo da nuvem. Algumas

florestas/regiões desmatadas serão selecionadas para estes voos específicos; fora destas regiões

específicas o voo será logo abaixo da camada de zero grau de temperatura para medir as nuvens

quentes. Dois voos serão programados, um para condições mais limpas e outro para condições mais

poluídas. Desta forma, será possível classificar as nuvens associadas à florestas (alta e baixa

concentração de aerossóis) e áreas desmatadas (alta e baixa concentração de aerossóis). A Figura 6

ilustra um exemplo do padrão de voo sugerido.

Figura 6. Padrão de voo sugerido para a missão sobre nuvens formadas sobre florestas e áreas

desmatadas e em condições poluídas e pristinas.

5. Equipe

5. 1 Equipe brasileira:

Segue abaixo a lista de participantes da equipe brasileira, especificando o nome, sua função e

titulação máxima, instituição de vínculo e link para o currículo Lattes.

Nome Função Instituição

de vínculo Link para Currículo Lattes

Luiz Augusto Toledo

Machado Pesquisador, Dr. INPE http://lattes.cnpq.br/5379515759830546

Rachel Ifanger Albrecht Pesquisador, Dr. INPE http://lattes.cnpq.br/7258266163150929

Vinicius Banda Sperling Estudante de Doutorado,

Me. INPE http://lattes.cnpq.br/2174635747022787

Ivan Bitar Fiuza de Mello Estudante de Mestrado,

Bel. INPE http://lattes.cnpq.br/4080327990188032

Daniel Alejandro Vila Pesquisador, Dr. INPE http://lattes.cnpq.br/6440821154496824

http://lattes.cnpq.br/5379515759830546





Renato Galante Negri Pesquisador, Dr. INPE http://lattes.cnpq.br/1938964222771319

Nelson Jesuz Ferreira Pesquisador, Dr. INPE http://lattes.cnpq.br/4115926760183892

Wagner Flauber Araújo

Lima Tecnologista, Dr. INPE http://lattes.cnpq.br/3243382843704500

Thiago Souza Biscaro Tecnologista, Me. INPE http://lattes.cnpq.br/4731526564386622

Marcelo Alexandre Souza

Miacci Tecnologista, Dr. CEMADEN http://lattes.cnpq.br/4738056963913912

Alan James Peixoto

Calheiros

Estudante de Doutorado,


Micael Amore Cecchini Estudante de Doutorado,


Izabelly Carvalho da Costa Estudante de Doutorado,


Enrique Vieira Mattos Estudante de Doutorado,


Cristiano Wickboldt

Eichholz



Jorge Martins Melo Técnico INPE http://lattes.cnpq.br/9878076657318931

Jorge Luiz Marton da Silva Técnico INPE http://lattes.cnpq.br/5810189240250247

Jorge Luiz Martins Nogueira Engenheiro Eletrônico,


Carlos Augusto Morales

Rodrigues

Pesquisador, Dr.

Professor USP http://lattes.cnpq.br/6712549631586434

João Ricardo Neves Meteorologista, Me. FUNDESPA http://lattes.cnpq.br/5152490541568126

Vinicius Roggerio da Rocha Bolsista, Me. USP http://lattes.cnpq.br/6210298490826362

Fernando Celso Perin

Bertoni

Pesquisador, Dr.

Professor MACKENZIE http://lattes.cnpq.br/2815666704237661

Marcio Antonio Mathias Pesquisador, Dr. IMT http://lattes.cnpq.br/7583641274043521

Evandro Moimaz Anselmo Estudante de Doutorado,

Me. USP http://lattes.cnpq.br/4339280898536868

Pedro Augusto Sampaio

Messias Ribeiro

Estudante de Iniciação

Científica USP http://lattes.cnpq.br/6795637506739474

Victor Keichi Tsutsumiuchi Estudante de Iniciação


William Yasuo Minhoto Estudante de Iniciação


Maria Assunção Faus da

Silva Dias

Pesquisador, Dr.


Paulo Eduardo Artaxo Netto Pesquisador, Dr.


























Henrique de Melo Jorge

Barbosa

Pesquisador, Dr.


Alexandre Lima Correia Pesquisador, Dr.


Márcia Akemi Yamasoe Pesquisador, Dr.


Karla Maria Longo de

Freitas Pesquisador, Dr. INPE http://lattes.cnpq.br/9945965136609657

Saulo Ribeiro de Freitas Pesquisador, Dr. INPE http://lattes.cnpq.br/9873289111461387

Gilberto Fernando Fisch Pesquisador, Dr. DCTA http://lattes.cnpq.br/0331228247415761

Rodrigo Augusto Ferreira de

Souza

Pesquisador, Dr.

Professor UEA http://lattes.cnpq.br/5622102962091766

Francis Wagner Silva

Correia

Pesquisador, Dr.


Rosa Maria Nascimento dos

Santos

Pesquisador, Dr.


Antonio Ocimar Manzi Pesquisador, Dr. INPA http://lattes.cnpq.br/0575383574431005

Jaci Maria Bilhalva Saraiva Pesquisador, Dr. SIPAM http://lattes.cnpq.br/7225442251603573

Ricardo Luiz Godinho

Dallarosa Pesquisador, Me. INPA http://lattes.cnpq.br/5732442473354377

Julia Clarinda Paiva Cohen Pesquisador, Dr.

Professor UFPA http://lattes.cnpq.br/0293299378753887

Theotonio Mendes

Pauliquevis Junior

Pesquisador, Dr.

Professor UNIFESP http://lattes.cnpq.br/6215487629594394

Gerson Paiva Almeida Pesquisador, Dr.

Professor UECE http://lattes.cnpq.br/8692377832738540

Moacir Lacerda Pesquisador, Dr.

Professor UFMS http://lattes.cnpq.br/7003614933284367

Érico Augusto Leiva Estudante de Doutorado,


Nilton Manoel Évora do

Rosário

Pesquisador, Dr.


Luciana Varanda Rizzo Pesquisador Dra.


Joel Ferreira de Brito Pesquisador, Dr. USP http://lattes.cnpq.br/8987122728593049

Elisa Tomé Sena Estudante de Doutorado,


Andréa Araújo Arana Estudante de Doutorado,

Me. INPA http://lattes.cnpq.br/4909060809132531

Glauber Guimarães Cirino

da Silva



Valdir Soares de Andrade

Filho



























Diego Alves Gouveia Estudante de Mestrado,

Bel. USP http://lattes.cnpq.br/3472199802588466

Bruno Takeshi Tanaka

Portela

Estudante de Mestrado,

Bel. INPA http://lattes.cnpq.br/5556259782497983

Fernando Gonçalves Morais Especialista em

Laboratório, Bel. USP http://lattes.cnpq.br/1957227687189187

Alcides Camargo Ribeiro Biólogo, Bel. USP http://lattes.cnpq.br/4626074719111388

Fábio de Oliveira Jorge Técnico de laboratório,


Ana Lúcia Matos Loureiro Técnico de laboratório,


Patricia Bongiovanni

Catandi


Bel. USP http://lattes.cnpq.br/9531316098401048

Madeleine Sanchez Gácita Estudante de Doutorado,


Daniela de Azeredo França Pesquisador, Dr. INPE http://lattes.cnpq.br/4744124773141168

Fernando Cavalcante dos

Santos



Fernanda Batista Silva Estudante de Doutorado,


Demerval Soares Moreira Estudante de Doutorado,


Gabriel Pereira Pesquisador, Dr.

Professor UFSJ http://lattes.cnpq.br/1682210041460939

Ricardo Almeida de

Siqueira



Acrônimos:

INPE: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

USP: Universidade de São Paulo

FUNDESPA: Fundação de Estudos e Pesquisas Aquáticas

SIPAM: Sistema de Proteção da Amazônia

UEA: Universidade do Estado do Amazonas

DCTA: Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial

UECE: Universidade Estadual do Ceará

UFMS: Universidade Federal do Mato Grosso do Sul

INPA: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia

IMT: Instituto Mauá de Tecnologia

MACKENZIE: Universidade Presbiteriana Mackenzie.

UFSJ: Universidade Federal de São João Del-Rei

5.2 Equipe estrangeira:















Segue abaixo a lista de participantes da equipe estrangeira, especificando o nome (com número do

passaporte e nacionalidade), função e titulação máxima, instituição de vínculo, e cidade/país para retirar o

visto.

Nome Função, Máxima

titulação

Instituição

de vínculo Cidade, País

Ahmed Mahmoud Mohamed

Abdelmonem Passaporte: C8V55X6M5 / Alemanha

Pesquisador, Dr. KIT München, Alemanha

Armin Afchine Passaporte: C7685WH3R / Alemanha

Engenheiro, Dipl.-Ing. FZJ Frankfurt, Alemanha

Meinrat Rudolf Otto Georg Andreae Passaporte: C2ZGYXZZ1 / Alemanha

Pesquisador, Dr.

Diretor de Instituto MPIC Frankfurt, Alemanha

Heinfried Aufmhoff Passaporte: 646737847 / Alemanha

Pesquisador, Dr. DLR München, Alemanha

Thomas Conrath Passaporte: CCV570LM2 / Alemanha

Engenheiro Elétrico, Bel. TROPOS Berlin, Alemanha

Maximilian Dollner Passaporte: CFHLPGJ19 / Alemanha

Pesquisador, Bel. DLR München, Alemanha

Volker Dreiling Passaporte: CF5Z5K8ZH / Alemanha

Engenheiro, Dr. DLR München, Alemanha

Dr. André Ehrlich Passaporte: C84TR9K2G/ Alemanha

Pesquisador, Dr. LIM Berlin, Alemanha

Fabian Frank Passaporte: C5YM2Y1RW7 / Alemanha


Bel. UFft Frankfurt, Alemanha

Daniel Alexander Fütterer Passaporte: C8VRH0F5P / Alemanha

Pesquisador, Dipl. DLR München, Alemanha

Florian Gebhardt Passaporte: CFGGM5YJ1 / Alemanha

Engenheiro, Téc. DLR München, Alemanha

Steffen Gemsa Passaporte: C9K7V7MZJ / Alemanha

Piloto, Eng. DLR München, Alemanha

Dr. Andreas Josef Giez Passaporte: CF75Z9L1Z / Alemanha

Engenheiro, Dr. DLR München, Alemanha

Christoph Grad Passaporte: CGZYFHW3R / Alemanha

Engenheiro, Téc. DLR München, Alemanha

Stefan Grillenbeck Passaporte: CF7956RT9 / Alemanha


Katja Susanne Großmann Passaporte: C8WR6WZ2X / Alemanha


Me. IUP München, Alemanha

Michael Grossrubatscher Passaporte: CH1H6GK9H / Alemanha


Helmut Stephan Günnel Passaporte: 797713753 / Alemanha

Engenheiro Eletrônico TROPOS Berlin, Alemanha

Andrea Hausold Passaporte: CFGT2N278 / Alemanha

Operador, Eng. DLR München, Alemanha

Tilman Hüneke Passaporte: C8ZHVYV3L / Alemanha


Dipl. IUP München, Alemanha

Evelyn Jäkel Passaporte: CCH5522R7 / Alemanha


Mareike Kenntner Passaporte: C8WKG0MR03 / Alemanha


Me. DLR München, Alemanha

Thomas Siegfried Klimach Passaporte: C2ZJJP4NL / Alemanha

Pesquisador, Dr. MPIC Frankfurt, Alemanha

Marcus Klingebiel Passaporte: C2ZKR2371 / Alemanha

Pesquisador, Dr. IPAMZ Frankfurt, Alemanha

Martina Krämer Passaporte: C768J7Z7K7 / Alemanha

Pesquisador, Dr. FZJ Frankfurt, Alemanha

Mira Krüger Passaporte: C2ZKG4F3M / Alemanha

Pesquisador, Dipl. MPIC Frankfurt, Alemanha

Paul Stephan Mertes Passaporte: C84K0V6TT1 / Alemanha

Pesquisador, Dr. TROPOS Berlin, Alemanha

Andreas Patrick Minikin Passaporte: 706846393 / Inglaterra


Björn Christian Nillius Passaporte: C5L7XP3LY / Alemanha

Pesquisador, Dr. UFft Frankfurt, Alemanha

Dr. Klaus August Pfeilsticker Passaporte: CGTKZNCHY / Alemanha

Pesquisador, Dr.

Professor Universitário IUP München, Alemanha

Ulrich Johann Pöschl Passaporte: P7004893 / Áustria

Pesquisador, Dr.

Diretor de Instituto MPI Frankfurt, Alemanha

Frank Probst Passaporte: CH1HYZJW90 / Alemanha

Operador, Téc. DLR München, Alemanha

Johann Rasmus Raecke

Passaporte: C8TWKORZP / Alemanha


Me. IUP München, Alemanha

Yu Ren Passaporte: G24I56332 / China


Anke Elisabeth Roiger Passaporte: CH1H24904 / Alemanha


Maximilian Michel Rose Passaporte: CG254P2KM / Alemanha

Pesquisador, Me. DLR München, Alemanha

Daniel Rosenfeld Passaporte: 10934978 / Israel

Pesquisador, Dr.

Professor HU-J Tel Aviv, Israel

Dr. Dagmar Rosenow Passaporte: C84F0H1WF / Alemanha


Daniel Nikolaus Sauer Passaporte: CF9G6KWZJ / Alemanha


Hans-Georg Schlager Passaporte: CFGGF0HZ1 / Alemanha


Franz Martin Schnaiter Passaporte: C8RWWWJZM / Alemanha

Pesquisador, Dr. KIT München, Alemanha

Dr. Johannes Schneider Passaporte: C2ZJJ1M2P / Alemanha

Pesquisador, Dr. MPIC Frankfurt, Alemanha

Isabella Schulte Passaporte: C5KWCCT2K0 / Alemanha


Bel. IUP Frankfurt, Alemanha

Christian von Glahn Passaporte: 402660567 / Alemanha

Engenheiro, Dipl.Ing. IPAMZ Frankfurt, Alemanha

Bernadett Barbara Weinzierl Passaporte: CH1HF2KYK / Alemanha

Pesquisador, Dr.

Professor DLR München, Alemanha

Roland Welser Passaporte: CGTWP7RG15 / Alemanha


Dr. Günther Manfred Wendisch Passaporte: CCV5CKLTT / Alemanha

Pesquisador, Dr.

Professor LIM Berlin, Alemanha

Katrin Christine Witte Passaporte: CFGGNZ7GL / Alemanha

Engenheiro, Me.

Gerente de Projeto DLR München, Alemanha

Alexander Wolf Passaporte: CFGH9734N / Alemanha

Mecânico, Téc. DLR München, Alemanha

Acrônimos:

DLR: Deutsches Zentrum fuer Luft- und Raumfahrt e. V., 82234 Wessling, Alemanha (em inglês, German

Aerospace Center)

FZJ: Forschungszentrum Juelich GmbH, Leo-Brandt-Strasse, 52428 Juelich, Alemanha (em inglês, Julich

Research Centre)

HU-J: The Hebrew University of Jerusalem, Mt. Scopus, Jerusalem 91905, Israel

IPAMZ: Institut fuer Physik, Universitat Mainz, 55099 Mainz, Alemanha (em inglês, Institute of Physics,

University of Mainz)

IUP: Institute fuer Umweltphysik, Universitaet Heidelberg, Grabengasse 1, 69117 Heidelberg, Alemanha (em

inglês, lnstitute for the Physics of the Environment, University of Heidelberg)

KIT: Karlsruher Institut fuer Technologie, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen,

Alemanha (em inglês, Karlsruhe Institute of Technology)

LIM: Leipziger Institut fuer Meteorologie, Universitaet Leipzig, Ritterstraße 26, 04109 Leipzig, Alemanha (em

inglês, Leipzig Institute for Meteorology, University of Leipzig)

MPIC: Max-Planck-Institut fuer Chemie (Otto-Hahn-Institut), Hahn-Meitner-Weg 1, 55128 Mainz, Alemanha (em

inglês, Max-Plack Institute for Chemistry)

TROPOS: Leibniz-Institut fuer Troposphaerenforschung, Permoserstrasse 15, 04318 Leipzig, Alemanha (em

inglês, Leibniz Institute for Tropospheric Research)

UFft: Goethe-Universitaet Frankfurt, Grüneburgplatz 1, 60323 Frankfurt am Main, Alemanha (em inglês, Goethe

University Frankfurt)

6. Percurso em território nacional

Todos os pesquisadores estrangeiros listados acima chegarão ao Brasil utilizando o

aeroporto de Guarulhos em São Paulo como aeroporto de trânsito, ou seguirão em voos diretos para

Manaus. Os que usarem o aeroporto de Guarulhos seguirão para Manaus, onde os experimentos do

ACRIDICON serão baseados. Os pesquisadores deverão permanecer em Manaus durante o período

previsto do experimento, de 01 de junho a 31 de dezembro de 2014.

7. Equipamento e materiais a serem internados no Brasil

Todos os equipamentos a serem internados no Brasil serão integrados à aeronave de

pesquisa HALO antes de sua entrada em território nacional. Estes equipamentos são listados na

Tabela 1, abaixo, especificando o material a ser coletado e a ser remetido ao exterior, e o instituto

responsável por tal equipamento no exterior.

Tabela 1. Lista de instrumentos da aeronave HALO e sua finalidade para as missões definidas nas Seções

4.1 à 4.5.

Nome Do Instrumento Fabricante Modelo Qtde Aplicação

Material

Amostrado /

Coletado

Instituto

Aeronave de pesquisa

atmosférica HALO (High

Altitude and Long Range

Aircraft)

Grumman

Golfstre

am G-

550

1

Aeronave laboratório equipada

com instrumentação de

medidas da física e química da

atmosfera. Os instrumentos

contidos nesta aeronave estão

descritos abaixo.

N/A DLR

Instrumentação de Navegação e Comunicação

VHF COM Transceiver Honeywell TR-

865A 2

Segurança em aviação

(Comunicação ar-ar ou ar-terra

em VHF)

N/A DLR

VHF COM Transceiver Honeywell NC-

860A 1

Segurança em aviação (Backup

de comunicação ar-ar ou ar-

terra em VHF)

N/A DLR

HF COM Transceiver Rockwell HF-

9000 2

Segurança em aviação

(Comunicação ar-terra em HF) N/A DLR

VOR/ILS NAV Honeywell NV-

875A 2 Equipamento de navegação N/A DLR

ADF Receiver Honeywell DF-855 2 Equipamento de navegação N/A DLR

Diversity Mode S

Transponder Honeywell DM-855 2 Equipamento de vigilância N/A DLR

TCAS ACSS RT-951 1 Sistema de tráfego e prevenção

de colisões N/A DLR

Radar meteorológico Honeywell PRIMU

S 880 2

Segurança em aviação e

navegação (p. e. Trovoada,

cisalhamento do vento)

N/A DLR

Sistema de radar altímetro Honeywell RT-300 2 Medir altitude da aeronave N/A DLR

Localizador de

Emergência ARTEX C406-2 1

Transmite automaticamente um

sinal localizador de emergência

em caso de queda da aeronave

N/A DLR

Inmarsat SATCOM EMS HSD

400 1 O acesso à internet via satélite N/A DLR

Iridium SATCOM ICG ICS-200 1 Comunicação de voz via

satélite N/A DLR

BAHAMAS GPS ANTCOM 42GO12

16A4 1 GPS antenna N/A DLR

BAHAMAS GPS ANTCOM 3GO1216A4

1 GPS antenna N/A DLR

Instrumentação científica

Espectômetro de

irradiâncias e radiâncias

(SMART)

(instrument

o

manufatura

do pelo

próprio

instituto -

LIM)

N/A 1 Medir valores de irradiância e

radiância espectral

irradiância e

radiância

espectral (luz

atmosférica)

LIM

Pacote de imageamento

espectral

SPECIM,

Spectral

Imaging

Ltd.

AisaEag

le +

AisaHa

wk

1

Medir radiância espectral nas

laterais da nuvem para

recuperação da fase

termodinâmica e raio efetivo

das partículas. A observação é

feita através de uma das janelas

do avião em direção à lateral da

nuvem.

radiância

espectral (luz

atmosférica)

LIM

Contador de núcleos de

gelo (FINCH-HALO)

(instrument

o

manufatura

do pelo

próprio

instituto -

IAU)

N/A 1 Medir concentração em número

de núcleos de gelo aerossóis (ar) UFft

Pêndulo de entrada de

fluxo contracorrente (CVI

- Counterflow Virtual

Impactor)

(instrument

o

manufatura

do pelo

próprio

instituto -

TROPOS)

N/A 1 Amostrar partículas da nuvem partículas de

nuvem TROPOS

Fotômetro de absorção de

partículas de fuligem

Radiance

Research

PSAP

(Particle

Soot

Absorpti

on

Photome

ter)

1

Medir o coeficiente de

absorção de partículas de

fuligem (carbono grafítico)

partículas de

aerossol

(carbono

grafítico)

TROPOS

Espectrômetro de aerossol

ultra sensível

Droplet

Measureme

nt

Technologi

es

UHSAS

(Ultra-

High

Sensivity

Aerosol

Spectro

meter)

1 Medir a distribuição de

tamanho de partículas

partículas de

aerossol TROPOS

Contador de partículas

condensadas (CPC -

Condensation Particle

Counter)

TSI

Incorporate

d

CPC-

3010 1

Medir a concentração de

partículas condensadas

partículas de

aerossol TROPOS

Sonda de nuvem

combinada (CCP - Cloud

Combination Probe)

Droplet

Measureme

nt

Technologi

es

S/N:

0808-

020

1


número e distribuição de

tamanho de partículas de

nuvem

partículas de

nuvem IPAMZ

Sonda de imageamento de

precipitação (PIP -

Precipitation Imaging

Probe)

Droplet

Measureme

nt

Technologi

es

S/N:

1001-

016

1




nuvem e de precipitação

partículas de

nuvem e

precipitação

IPAMZ

Câmera de vídeo

(BAHAMAS Video)

(instrument

o

manufatura

do pelo

próprio

instituto -

DLR)

N/A 1

Monitorar características

atmosféricas (p. e. nuvens)

(NTSC)

N/A DLR

Sistema de aquisição de

dados da aeronave

(BAHAMAS Data

Acquisition)

(instrument

o

manufatura

do pelo

próprio

instituto -

DLR)

N/A 1

Armazenar de estado da

aeronave e dados

meteorológicos

N/A DLR

Higrômetro - SHARC

(instrument

o

manufatura

do pelo

próprio

instituto -

DLR)

N/A 1 Medir de umidade atmosférica N/A DLR

Bandeja de

instrumentação de proa

(Noseboom Instrument

Tray)

(instrument

o

manufatura

do pelo

próprio

instituto -

DLR)

N/A 1 Medir vento e turbulência

atmosférica N/A DLR

Sonda de temperatura Rosemount E102AL 1 Medir temperatura atmosférica N/A DLR

BAHAMAS IGI IGI

AEROc

ontrol

III

1 Medir posição e altitude N/A DLR

Contador de núcleos de

condensação (CCNC -

Cloud Condensation

Nuclei Counter)

Droplet

Measureme

nt

Technologi

es

CCNC-

200 1

Medir número de núcleos de

condensação em diferentes

supersaturações

partículas de

aerossol MPIC

Fotômetro de partículas de

fuligem (Single Particle

Soot

Photometer)

Droplet

Measureme

nt

Technologi

es

SP-2 1

Medir número e distribuição de



partículas de

aerossol

(carbono

grafítico)

MPIC

Amostrador de impacto nu

rotacional (IS - Streaker,

Rotating Impaction

Sampler)

PIXE

Internationa

l

Corporation

FL-1

FRAME

LOADE

R

1

Análise microscópica da

composição química e

morfológica de partículas

individuais

partículas de

poeira do

ambiente em

substratos de

nitreto de

silício

MPIC

Espectômetro de aerossóis

de banda larga integrado

Droplet

Measureme

nt

Technologi

es

WIBS-

4A 1

Medir propriedades

fluorescentes intrínsecas de

partículas individuais

suspensas (0.5-15 μm)

partículas de

aerossol MPIC

Espectrômetro de massa

built by

Max Planck

Institute for

Chemistry

(MPIC)

ALABA

MA

(Aircraft

Based

Laser

Ablation

Aerosol

Mass

Spectro

meter)

1

Medir composição química das

partículas de aerossol

individuais com informações

de tamanho

partículas de

aerossol MPIC

Espectrômetro de massa Aerodyne

C-

ToFAM

S

1

Medir composição quantitativa

do aerossol bruto com

informação de tamanho

partículas de

aerossol MPIC

Imageador do habitat de

partículas e espalhamento

polar

(instrument

o

manufatura

do pelo

próprio

instituto -

KIT)

PHIPS-

HALO

(Particle

habit

Imaging

and

polar

scatterin

g probe)

1

Imagear do habitat e medir a

função de fase de espalhamento

de partículas de nuvem

partículas de

nuvem KIT

Detector de gelo pequeno

University

of

Hertfordshir

e

SID3

(Small

Ice

Detector

)

1 Padrão de espalhamento de luz

para frente

partículas de

nuvem e

aerossol

KIT

Espectômetros (6

espectrômetros em

ultravioleta, visível e

infravermelho próximo -

Mini-DOAS)

(instrument

o

manufatura

do pelo

próprio

instituto -

UHEI-IUP)

N/A 1 Medir espalhamento no nadir e

proa da aeronave

radiância

espectral (luz

atmosférica)

IUP

Espectrômetro de

partículas de nuvem e

aerossol

Droplet

Measureme

nt

Technologi

es

NIXE-

CAPS

(New

Ice

eXpErim

ent -

Cloud

and

Aerosol

Particle

Spectro

meter)

1 Medir a distribuição do

tamanho de partícula da nuvem

partículas de

nuvem FZJ

Higrômetro atmosférico

(HAI: Hygrometer for

Atmospheric

Investigations)

(instrument

o

manufatura

do pelo

próprio

instituto -

FZJ)

N/A 1 Medir a fase gasosa de vapor

de água

água de

nuvem FZJ


ultra sensível

Droplet

Measureme

nt

Technologi

es

UHSAS

-A

(Ultra

High

Sensitivi

ty

Aerosol

Spectro

meter)

1

Medir concentração de número

e distribuição de tamanho de

partículas de aerossol na fração

fina (0.06-1 µm)

partículas de

aerossol DLR


e nuvem

Droplet

Measureme

nt

Technologi

es

CAS-

DPOL

(Cloud

and

aerosol

spectro

1



partículas de aerossol e de

nuvem (0.5-50 µm)

partículas de

aerossol e

nuvem

DLR

meter)


Particle

Measureme

nt Systems

PCASP-

100X

(Passive

Cavity

Aerosol

Spectro

meter

Probe)

1



partículas de aerossol (0.1-3

µm)

partículas de

aerossol DLR

Contador de Partículas Grimm 5.410 4 Medir a concentração de

número de partículas ultrafinas

partículas de

aerossol DLR

Contador de Partículas

TSI

Incorporate

d / Quant

3786

(LP

version)

3 Medir a concentração de

número de partículas ultrafinas

partículas de

aerossol DLR

Contador Óptico de

Partículas Grimm 1.129 2




aerossóis (0.25-2 µm)

partículas de

aerossol DLR

Fotômetro de absorção de

partículas de fuligem

Radiance

Research

3-

lambda-

PSAP

(Particle

Soot

Absorpti

on

Photome

ter)

1

Medir coeficiente de absorção

das partículas de aerossol de

fuligem

partículas de

aerossol

(carbono

grafítico)

DLR

Thermodenuder

(instrument

o

manufatura

do pelo

próprio

instituto -

DLR)

N/A 2 Remover gases precursores e

partículas voláteis

partículas de

aerossol DLR

Fotômetro de partículas de

fuligem (carbono

grafítico)

Droplet

Measureme

nt

Technologi

es

SP-2 1

Medir número e distribuição de



partículas de

aerossol

(carbono

grafítico)

DLR

Espectrômetro de massa

iônico

(instrument

o

manufatura

do pelo

próprio

instituto -

DLR)

ITMS 1

Medir concentração de dióxido

de enxofre e ácido nítrico no ar

ambiente

gases traço DLR

Tubo amostrador de

absorção

(instrument

o

manufatura

do pelo

próprio

instituto -

DLR)

PERTR

AS 1

Medir concentração de

perfluorocarbonetos no ar

ambiente

gases traço DLR

Detector de CO

fluorescente

Aerolaser

AL5001

CO-

Detector 1

Medir concentração de

monóxido de carbono no ar

ambiente

gases traço DLR

Detector de ozônio por

absorção

Thermo

Environmen

t 49C

O3-

detector 1


ozônio no ar ambiente gases traço DLR

Perfilar de temperatura em

microondas

Jet

Propulsion

Laboratory

MTP 1 Perfil de temperatura abaixo do

avião N/A DLR

N/A = Não se aplica.

Acrônimos das Instituições:

DLR: Deutsches Zentrum fuer Luft- und Raumfahrt e. V., 82234 Wessling, Alemanha (em inglês, German Aerospace

Center)

FZJ: Forschungszentrum Juelich GmbH, Leo-Brandt-Strasse, 52428 Juelich, Alemanha (em inglês, Julich Research

Centre)

IPAMZ: Institut fuer Physik, Universitat Mainz, 55099 Mainz, Alemanha (em inglês, Institute of Physics, University of

Mainz)

IUP: Institute fuer Umweltphysik, Universitaet Heidelberg, Grabengasse 1, 69117 Heidelberg, Alemanha (em inglês,

lnstitute for the Physics of the Environment, University of Heidelberg)

KIT: Karlsruher Institut fuer Technologie, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen,

Alemanha (em inglês, Karlsruhe Institute of Technology)

LIM: Leipziger Institut fuer Meteorologie, Universitaet Leipzig, Ritterstraße 26, 04109 Leipzig, Alemanha (em inglês,

Leipzig Institute for Meteorology, University of Leipzig)

MPIC: Max-Planck-Institut fuer Chemie (Otto-Hahn-Institut), Hahn-Meitner-Weg 1, 55128 Mainz, Alemanha (em

inglês, Max-Plack Institute for Chemistry)

TROPOS: Leibniz-Institut fuer Troposphaerenforschung, Permoserstrasse 15, 04318 Leipzig, Alemanha (em inglês,

Leibniz Institute for Tropospheric Research)

UFft: Goethe-Universitaet Frankfurt, Grüneburgplatz 1, 60323 Frankfurt am Main, Alemanha (em inglês, Goethe

University Frankfurt)

IAU: Institut fuer Atmosphaere und Umwelt, (IAU), Goethe-Universitaet Frankfurt, Altenhöferallee 1, 60438 Frankfurt

am Main, Germany (em inglês, Institute for Atmospheric and Environmental Sciences, Goethe University of

Frankfurt)

8. Discriminação do material.

Durante os voos serão feitas observações de propriedades físicas e químicas da atmosfera com uso

de analisadores de composição química em tempo real ou através da coleta de massas de ar da

região amostrada e posterior análise em laboratório. Os dados amostrados serão:

a. Parâmetros meteorológicos: pressão, temperatura, umidade relativa, velocidade e direção do

vento.

b. Parâmetros de aerossóis: distribuição de tamanho e concentração em número, espalhamento

e absorção de radiação.

c. Parâmetros de nuvens: distribuição de tamanho de gotas e de precipitação, conteúdos de

água total, na fase líquida e gelo, e concentração, tamanho e composição química de núcleos

de condensação de gotas de nuvens.

d. Parâmetros de gases: concentração atmosférica dos gases CO, NO, NO2, NOx, O3, CO2,

CH4.

e. Parâmetros radiativos: propriedades radiométricas relacionadas a fluxos de irradiâncias de

origem solar.

Os instrumentos utilizados para amostrar os parâmetros acima estão descritos na Seção 7.

9. Fontes de financiamento

9.1 Fontes nacionais

FAPESP – Fundação de Amparo a pesquisa do Estado de São Paulo:

Projeto Temático – CHUVA (Processos de Nuvens Associados aos principais Sistemas

Precipitantes no Brasil: Uma contribuição a Modelagem da Escala de Nuvens e ao GPM

(Medida Global de Precipitação) – Processo 2009/15235-8. Valores do Projeto:

R$1.083.401,41 e US$ 691.270,71 (R$ 1.565.244,27*).

TOTAL: R$2.648.645,68*

( * Valores em reais estimados a partir da cotação de moedas do Banco Central no dia 16 de

setembro de 2013 – US$ 1,00 = R$ 2,2643)

9.2 Fontes estrangeiras

Consórcio HALO, composto pela Fundação Alemã de Pesquisa (em alemão, Deutsche

Forschungsgemeinschaft – DFG), Sociedade Max-Planck (em alemão, Max-Planck-Gesellschaft –

MPG), Sociedade Helmholtz (em alemão, Hermann von Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher

Forschungszentren – HGF) e Sociedade Científica Gottfried Wilhelm Leibniz (em alemão,

Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz – WGL):

US$ 1.281.408,00**

(EUR 960.000,00) para 120 horas de voo (EUR 8.000,00 por voo)

US$ 1.067.840,00**

(EUR 800.000,00) para a certificação da campanha e custos auxiliares

US$ 667.400,00**

(EUR 500.000,00) para custos com pessoal e despesas de viagem

TOTAL: US$ 3.016.648,00**

(EUR 2.260.000,00)

( **

Valores em US$ estimados a partir da cotação de moedas do Banco Central no dia 16 de

setembro de 2013 – EUR 1,00 = US$ 1,3348)

10. Referências bibliográficas

ACPC: Aerosols, Clouds, Precipitation and Climate - Science Plan & Implementation Strat-egy,

IGBP/WCRP, Melbourne, 2009.

Andreae, M. O., Rosenfeld, D., Artaxo, P., Costa, A. A., Frank, G. P., Longo, K. M., and Silva-Dias, M. A.

F.: Smoking rain clouds over the Amazon, Science, 303, 1337–1342, 2004.

Boucher, O., An essential pursuit, Nature, 490, 40, 2012.

Durieux L, Machado LAT, Laurent H. The impact of deforestation on cloud cover over the Amazon arc of

deforestation. Remote Sens. Environ., 86, 132–140, 2003.

GOAmazon: Green Ocean Amazon 2014 - Workshop Report, DOE/SC-0141. U.S. Depart-ment of Energy

Office of Science (campaign.arm.gov/goamazon2014/), 2011.

Gonçalves and Machado, The black carbon influence on the rain cells over the Amazon. Submitted to

Geophys. Res. Lett., 2012.

Heintzenberg, J. and Charlson, R. J.: Clouds in the perturbed climate system – Their relation-ship to energy

balance, atmospheric dynamics, and precipitation, MIT Press, Cambridge, UK, 58–72, 2009.

Kolb, C. E., Cox, R. A., Abbatt, J. P. D., Ammann, M., Davis, E. J., Donaldson, D. J., Gar-rett, B. C.,

George, C., Griffiths, P. T., Hanson, D. R., Kulmala, M., McFiggans, G., Pöschl, U., Riipinen, I.,

Rossi, M. J., Rudich, Y., Wagner, P. E., Winkler, P. M., Worsnop, D. R., and O' Dowd, C. D.: An

overview of current issues in the uptake of atmos-pheric trace gases by aerosols and clouds, Atmos.

Chem. Phys., 10, 10561-10605, doi:10.5194/acp-10-10561-2010, 2010.

Negri AJ, Adler RF, Xu L, Surrat J.: The impact of Amazonian deforestation on dry season rainfall. J.

Climate, 17, 1306–1319, 2004.

Pöschl, U., Martin, S. T., Sinha, B., Chen, Q., Gunthe, S. S., Huffman, J. A., Borrmann, S., Farmer, D. K.,

Garland, R. M., Helas, G., Jimenez, J. L., King, S. M., Manzi, A., Mikhailov, E., Pauliquevis, T.,

Petters, M. D., Prenni, A. J., Roldin, P., Rose, D., Schneider, J., Su, H., Zorn, S. R., Artaxo, P., and

Andreae, M. O.: Rainforest aerosols as biogenic nuclei of clouds and precipitation in the Amazon,

Science, 429, 1513-1516, 2010.

Rosenfeld, D., Lohmann, U., Raga, G. B., O’Dowd, C. D., Kulmala, M., Fuzzi, S., Reissell, A., and Andreae,

M. O., Flood or drought: How do aerosols affect precipitation? Science, 321, 1309–1313, 2008.

Stevens, B., Grains of salt, Nature, 490, 40, 2012.

Wang et al.: Why clouds follow deforestation over the Amazon. PNAS, 106, 3670–3674, 2010.

Williams et al, Contrasting convective regimes over the Amazon: Implications for cloud elec-trification. J.

Geophys. Res., 107, 8082, doi:10.1029/2001JD000380, 2002.

11. Currículos dos pesquisadores estrangeiros

11.1 Equipe brasileira

Os links para o Currículo Lattes dos pesquisadores brasileiros são apresentados na Seção

5.1.

11.2 Equipe estrangeira

Em anexo.

________________________________________________

Dr. Luiz Augusto Toledo Machado

proposta para realização de expedição...

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