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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.43.2016.tde-06012016-145954
Document
Author
Full name
Bruna Amorim Holanda
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2015
Supervisor
Committee
Artaxo Netto, Paulo Eduardo (President)
Andrade, Maria de Fatima
Landulfo, Eduardo
Title in Portuguese
Absorção da radiação por aerossóis na Amazônia
Keywords in Portuguese
Absorção de radiação
Aerossol atmosférico
Amazônia
Abstract in Portuguese
Neste estudo foi feita uma detalhada caracterização das propriedades óticas de partículas de aerossóis biogênicos, de poluição urbana e de queimadas na bacia Amazônia. Foram utilizadas diferentes abordagens, incluindo medidas in-situ e por sensoriamento remoto em várias localidades. Radiômetros solares da rede AERONET e instrumentos de medida de absorção (Aetalômetros e MAAP) e espalhamento (Nefelômetros) foram utilizados no experimento GoAmazon2014/5 que estudou o efeito das emissões urbanas de Manaus nas propriedades de aerossóis. Em regiões impactadas pela queima de biomassa, a forçante radiativa foi quantificada através de medidas da AERONET, separando as contribuições de carbono orgânico (OC) e elementar (EC). Com base apenas nas propriedades óticas dos aerossóis, foi feita uma análise qualitativa dos tipos de aerossóis dominantes durante a queima de biomassa na Amazônia, avaliando seus impactos no balanço radiativo. O OC emitido nas queimadas tem forte efeito de resfriamento no topo da atmosfera, com uma forçante radiativa de -53 ± 17 W/m². O EC é altamente absorvedor e, apesar de estar presente em menor quantidade que o OC, apresenta um forte efeito na forçante radiativa no topo da atmosfera, tornando-a significativamente menos negativa, com efeitos de até -12 ± 9 W/m². As propriedades de absorção e espalhamento associadas com as emissões urbanas da cidade de Manaus foram analisadas. Uma significativa diferença na componente de absorção da profundidade ótica foi observada entre dois sítios localizados vento acima e vento abaixo da pluma urbana. O efeito da absorção é notável principalmente na estação chuvosa, mas também pode ser observado com as plumas de queimadas na estação seca. A partir de medidas in-situ, foi observado que o albedo de espalhamento simples (SSA) médio diminui de 0,92 ± 0,06 antes de Manaus para 0,83 ± 0,11 na região impactada pela pluma urbana durante a estação chuvosa. Medidas in-situ do coeficiente de absorção do particulado PM10 foram realizadas em paralelo com o PM2.5 durante a estação chuvosa na reserva ZF2 para análise da absorção de partículas grossas biogênicas. Em condições de dominância do particulado biogênico, a absorção em 880 nm do PM10 é cerca de 10% superior à absorção do PM2.5 no mesmo comprimento de onda, inferindo a absorção da radiação por partículas biogênicas na moda grossa.
Title in English
Light Absorption by Aerosol Particle in Amazonia
Keywords in English
Atmospheric Aerosol; Light absorption; Amazonia
Abstract in English
In this study, a detailed characterization of aerosol optical properties for the biological, urban pollution and biomass burning aerosols was performed in the Amazon basin. A number of different approaches were used, including in-situ and remote sensing measurements in several locations. As part of the GoAmazon2014/5 experiment, solar radiometers from AERONET Network and in-situ instruments measuring absorption (Aethalometers and MAAP) and scattering coefficients (Nephelometers) were used to assess the effect of Manaus urban emissions on the aerosol properties. In regions heavily affected by the biomass burning events, the radiative forcing retrieved by AERONET was quantified, separating the contributions of organic carbon (OC) and elemental (EC). Based exclusively on the aerosol optical properties, a qualitative analysis of the dominant aerosol types was performed in the Amazon, assessing its impact on the radiative balance. The OC emitted from biomass burn has strong cooling effect at the top of the atmosphere, presenting an instantaneous radiative forcing of -53 ± 17 W/m². The EC is highly absorbing and, despite its lower concentration compared to the OC, showed a strong effect on the instantaneous radiative forcing at the top of the atmosphere, making it significantly less negative, with an effect up to -12 ± 9 W/m². The absorption and scattering properties associated with the urban emissions from the Manaus city were analyzed. A significant difference on the absorption optical depth was observed between two sites located upwind and downwind of the urban plume, respectively. The effect of absorption is particularly remarkable in the rainy season, but can also be observed with the biomass burning plumes during the dry season. In-situ measurements showed that the averaged single scattering albedo (SSA) decreased from 0.92 ± 0.06 upwind to 0.83 ± 0.11 downwind of Manaus urban plume during the wet season. In-situ measurements of the spectral absorption coefficient of PM10 cut size were performed in parallel with the PM2.5 during the wet season at ZF2 reserve in order to study the light absorption by biological coarse particles. In atmospheric conditions with the dominance of biological particles, the PM10 absorption at 880 nm is up to 10 % higher than the PM2.5 absorption at the same wavelength, inferring the absorption of radiation by coarse mode biological particles.
 
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Publishing Date
2016-02-04
 
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