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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.85.2022.tde-03062022-123551
Document
Auteur
Nom complet
Fernando Gonçalves Morais
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2022
Directeur
Jury
Landulfo, Eduardo (Président)
Artaxo Netto, Paulo Eduardo
Palácios, Rafael da Silva
Pereira, Enio Bueno
Titre en portugais
Estudo das propriedades de absorção de Brown Carbon e Black Carbon utilizando sensoriamento remoto e medidas in situ na Amazônia
Mots-clés en portugais
Black Carbon
Brown Carbon
aerossol
dependência espectral de BrC
forçante radiativa de aerossóis
propriedades óticas
Resumé en portugais
O efeito dos aerossóis no balanço de radiação é uma das maiores fontes de incertezas na estimativa da forçante radiativa antropogênica e, portanto, das mudanças climáticas globais. Em particular, a caracterização dos processos de absorção se torna fundamental para o entendimento do papel dos aerossóis sobre o clima. Uma das questões em aberto nesta área é a separação da absorção total entre as duas principais componentes, o Black Carbon (BC) e o Brown Carbon (BrC), principalmente em locais onde a influência antrópica é pequena, como na Amazônia Central. Os mecanismos que controlam a formação e evolução de BC e BrC em florestas tropicais ainda não são claros. Neste estudo, realizamos medições na torre ATTO (Amazon Tall Tower Observatory), em aerossóis coletados em filtros e os analisamos com espectrômetros óticos de alta resolução, com ampla faixa espectral (300 a 2500 nm). Determinamos as características de absorção do BrC e do BC em função do comprimento de onda. Os resultados mostram que a absorção de BrC é significativa abaixo de 660 nm e é máxima em comprimentos de onda próximos a 350 nm. Combinando a dependência espectral medida com a modelagem mie da contribuição do BC, determinamos que o BrC corresponde em média a 15% da absorção total no sítio do ATTO na Amazônia. Como método alternativo, medimos a fração de BrC à absorção total através da análise de dados por sensoriamento remoto com fotômetros da rede NASA/AERONET e observamos uma alta fração (25%) de BrC na absorção ao longo da coluna atmosférica. Os diferentes métodos para quantificar BC e BrC são consistentes e apresentam resultados semelhantes. Este estudo permitiu ainda quantificar a forçante radiativa direta dos aerossóis na Amazônia em -4.28 W/m2, considerando apenas a absorção de BrC +0.43 W/m2. A síntese destas análises permitiu quantificar a absorção de aerossóis da floresta Amazônia e o seu papel nas mudanças climáticas.
Titre en anglais
Absorption properties of Brown Carbon and Black Carbon study using remote sensing and in situ measurements in the Amazonia
Mots-clés en anglais
aerosol
Black Carbon
Brown Carbon
optical properties
radiative forcing of aerosols
spectral dependence of BrC
Resumé en anglais
The effect of aerosols on the radiation balance is one of the biggest sources of uncertainty in the estimation of anthropogenic radiative forcing, and therefore of global climate change. It is necessary to better characterize the effect of radiation absorption by aerosols, due to their remarkable radiative effects on the climate. One of the open questions in this area is the separation of the total absorption between the two main components, Black Carbon (BC) and Brown Carbon (BrC), mainly in places where the anthropic influence is small, as in the Central Amazon. The mechanisms that control the formation and evolution of BC and BrC in tropical forests are still unclear. In this study, we performed measurements at the ATTO tower (Amazon Tall Tower Observatory), on aerosols collected in filters and analyzed them with high-resolution optical spectrometers with a wide spectral range (300 to 2500 nm). We determined the absorption characteristics of BrC and BC as a function of wavelength. The results show that BrC absorption is significant below 660 nm and is maximum at wavelengths close to 350 nm. Combining the measured spectral dependence with mie modeling of BC contribution, we determined that BrC corresponds on average to 15% of the total absorption at the ATTO site in Amazonia. As an alternative method, we measured the fraction of BrC at total absorption by analyzing data by remote sensing with photometers from the NASA/AERONET network and observed a high fraction (25%) of BrC in absorption along the atmospheric column. The different methods to quantify BC and BrC are consistent and present similar results. This study also allowed to quantify the direct radiative forcing of aerosols in the Amazon at -4.28 W/m2, considering only the absorption of BrC +0.43 W/m2. The synthesis of these analyzes made it possible to quantify the absorption of aerosols from the Amazon rainforest and its role in climate change.
 
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2022MoraisEstudo.pdf (5.58 Mbytes)
Date de Publication
2022-06-10
 
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