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Title: Análise das propriedades ópticas dos aerossóis na atmosfera sobre Natal/RN a partir de dados dos sistemas Calipso e Duster
Authors: Melo, Aline Kelly de Souza
Keywords: Aerossóis atmosféricos;Sensoriamento remoto;Lidar;Natal
Issue Date: 27-Apr-2018
Citation: MELO, Aline Kelly de Souza. Análise das propriedades ópticas dos aerossóis na atmosfera sobre Natal/RN a partir de dados dos sistemas Calipso e Duster. 2018. 92f. Dissertação (Mestrado em Ciências Climáticas) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: Este trabalho tem como objetivo analisar aerossóis atmosféricos sobre Natal/RN por meio de suas propriedades ópticas. Os dados utilizados foram do satélite CALIPSO (2007-2016), que possui um Lidar denominado CALIOP e do DUSTER. Utilizaram-se dados do CALIPSO obtidos no máximo a uma distância de um raio de 120 km em volta de Natal, para se obter a profundidade óptica de aerossóis (AOD), a razão lidar (RL) e a altitude da base e do topo da camada de aerossóis. Realizou-se um estudo de caso, para o mês de setembro, usando as máscaras de subtipo de aerossóis geradas pelo CALIPSO. Também foram feitas trajetórias de massas de ar, com o modelo HYSPLIT, para identificar a região de procedência dos aerossóis medidos. O objetivo de escolher dados sobre a região foi para ser efetuado um estudo de comparação de dados do DUSTER/Lidar terrestre na UFRN em Natal, com os dados de dias coincidentes de passagens do CALIPSO. Gerou-se perfis verticais do sinal de retorno a 532 nm, e perfis de retroespalhamento total atenuado a 532 nm do CALIPSO. A análise da profundidade óptica de aerossóis (AOD) mostrou, que sua variabilidade média mensal não excedeu valores maiores que 0,16. Os meses que apresentaram menores concentrações apresentaram uma AOD média de 0,04. Os histogramas de frequência de AOD mostraram que os tipos de aerossol continental limpo, marinho e poeira, possuem valores pouco variáveis. Os tipos de aerossóis que apresentaram maior variação foram o do tipo poluição continental/fumaça. De acordo com a análise da RL, Natal apresentou valores que caracterizam aerossóis do tipo poeira, queimadas, continental poluído e principalmente marinho limpo. O topo e base da camada de aerossóis nas menores altitudes ocorrem em maio, junho e julho, sendo estes os meses em que ocorre a estação chuvosa, e novembro. Os valores mínimos sempre se apresentam abaixo de 1 km de altitude, os meses de fevereiro e setembro obtiveram 25% das altitudes acima de 2,5 km, com altitudes de até 4,9. Os valores de RL de 70 sr e os maiores valores de altura máxima e mínima das camadas de aerossol, destacados para o mês de setembro sugerem a hipótese de casos de detecção de aerossol de queimada em altitudes elevadas acima da camada limite, motivando o estudo de caso, que mostrou, nos dias 07/09/2009, 13/09/2011, 07/09/2013 e 15/09/2016, aerossóis de fumaça localizados a uma altitude de 3 a 4 km. Com trajetórias modeladas pelo HYSPLIT, para 7 dias, pode-se concluir, que essas massas de ar são advindas da África central, para a atmosfera de Natal. A comparação dos dados DUSTER/Lidar com os dados CALIPSO dos dias 06/12/2016 mostrou camadas de aerossóis entre 1 e 3 km, coincidentes nas duas medidas. O perfil de retroespalhamento do CALIPSO ainda permitiu observar uma camada de aerossóis de poeira à um altitude incomum de 15 km, sugerindo futuros estudos específicos para interpretação.
Abstract: This work aims to analyze atmospheric aerosols over Natal/RN by means of its optical properties. Ten years (2007-2016) of data were obtained from the CALIPSO satellite, which has an on-board Lidar called CALIOP. CALIPSO data obtained at most within a radius of 120 km around Natal were used to obtain the optical Aerosol Depth (AOD), the lidar ratio (RL) and the altitude of the base and top of the aerossol layers. A case study was carried out for the month of September using the aerosol subtype masks generated by CALIPSO. Air mass trajectories with the HYSPLIT model were also used to identify the region of origin of the measured aerosols. The objective of choosing data about the region was to carry out a data comparison study of the terrestrial DUSTER/Lidar at UFRN in Natal, with data from coincident days of CALIPSO passages. Vertical profiles of the return signal were generated at 532 nm, and backscatter profiles attenuated at 532 nm of CALIPSO. The analysis of the aerosol optical depth (AOD) showed that their monthly mean variability did not exceed values greater than 0,16. The months that presented lower concentrations had an average AOD of 0,04. The AOD frequency histograms showed that the types of clean continental, marine and dusty aerosols have little variable values. The aerossol types that presented the greatest variation were the type of continental/smoke pollution. According to the RL analysis, Natal presented values that characterize dusty, burnt, polluted continental and mainly clean marine aerosols. The aerosol layers top and base are at their lowest altitudes during May, June and July, these being the months in which the rainy season occurs, and also during November. The minimum values are always below 1 km of altitude, the months of February and September obtained 25% of the altitudes above 2,5 km, with altitudes of up to 4,9 km. The RL values of 70 sr and the highest values of maximum and minimum height of the aerosol layers, highlighted for the month of September, suggest the hypothesis of cases of biomass burning aerosol detection at high altitudes above the boundary layer, motivating a case study, which showed, on 09/07/2009, 09/13/2011, 09/07/2013 and 09/15/2016, smoke aerosols located at an altitude of 3 to 4 km. With trajectories modeled by HYSPLIT, for 7 days, it can be concluded that these air masses are coming from central Africa, over the Natal atmosphere. Comparison of the DUSTER/Lidar data with the CALIPSO data of 12/06/2016 showed aerossol layers between 1 and 3 km, coinciding in both measurements. The CALIPSO backscatter profile also allowed to observe a layer of dust aerosols at the unusual height of 15 km, suggesting further future studies for interpretation.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25547
Appears in Collections:PPGCC - Mestrado em Ciências Climáticas

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