dispersão de poluentes - FTP da PUC

DISPERSÃO DE
POLUENTES
Prof. Dr. Ariovaldo José da Silva
Escalas de Movimentos na Atmosfera

Sinótica – movimentos do ar associados com
a circulação geral da atmosfera.
Sistemas frontais
 Anticiclones (altas pressões)
 Baixas pressões na troposfera
Os efeitos da escala sinótica na poluição se
classificam em:
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Condição favorável à dispersão (baixas pressões,
frentes)
Condição desfavorável (altas pressões estacionárias no
inverno e as inversões térmicas)
Extensão horizontal de 100 a 3000 km
Escalas de Movimentos na Atmosfera

Mesoescala – movimentos que incluem as brisas marítima e
terrestre, circulação dentro de vales, e o fenômeno de efeito de
ilhas de calor.
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Extensão: 100 km na horizontal e dezenas de metros na vertical
A qualidade do ar é influenciada por:
 Variações diurnas da estabilidade atmosférica
 Topografia regional
 Os fenômenos que ocorrem dentro dessa camada têm
importância fundamental nos processo de transporte e dispersão
das emissões.
Principais parâmetros meteorológicos
 Inversões térmicas de baixa altitude
 Variação diária da altura da mistura
 Taxa de ventilação horizontal dentro dessa camada
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Microescala – movimentos resultantes
dos efeitos aerodinâmicos das
edificações das cidades e dos parques
industriais, rugosidade das superfícies e
cobertura vegetal.

Transporte e difusão de poluentes ocorre
num raio inferior a 10 km na horizontal e
300 m a 500 m na vertical.
Fundamentos de Meteorologia

Ventos
A distribuição dos ventos numa
determinada área depende da intensidade,
variação normal e trajetória das variações
de pressão de grande escala que ocorre no
planeta (fenômenos macrometeorológicos)
 Os ventos sofrem variações temporal e
espacial em função dos movimentos dos
sistemas de pressão, aquecimento diurno e
resfriamento da superfície da Terra.
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A direção predominante e velocidade dos
ventos são apresentados na forma de um
diagrama polar denominado “rosa dos ventos”.

Variação da velocidade e direção do
vento com a altitude
O vento geostrófico é um vento
horizontal, não acelerado, que sopra
ao longo de trajetórias retilíneas, que
resulta de um equilíbrio entre a força
de gradiente de pressão (horizontal)
e a força de Coriolis. Este equilíbrio
só é aproximadamente possível em
altitudes nas quais o efeito do atrito
seja omissível (isto é, acima de
poucos quilômetros).
Temperatura na atmosfera
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Gradiente vertical de adiabática
seca ou (Adiabatic Lapse Rate)
 Fenômeno de expansão ou
compressão do ar seco ou
úmido
 ΔT/Δz
= 0,98ºC/100 m
(~1ºC/100 m)
 Teoricamente, um pequeno
volume de ar
quando
deslocado para acima da
superfície encontra baixa
pressão, se expande e se
resfria, mas na atmosfera
isso nunca ocorre.
 Portanto, este conceito serve
apenas como referência para
estimar a turbulência na
atmosfera real
Gradiente vertical da adiabática
saturada
ΔT/Δz = 0,6º/ 100 m (para pressão
de 1 bar e 10oC)
o Gradiente Térmico Vertical
ΔT/Δz = Xo/100 m
o Temperatura potencial
o Temperatura que um volume
de ar seco assumiria a
pressão de 1 bar
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Camada Limite Planetária ou Camada de Mistura
(Bondary Layer ou PBL) ou Camada de Atrito
É a região onde a atmosfera sofre os
efeitos da superfície através de trocas
verticais de momento, calor e misturas
de massas de ar
 Divide-se em três subcamadas

Próxima ao chão (z0)
 Camada de superfície z0 a hs (10 a 200 m)
 Camada de Transição (Ekman) de hs a zi
(100 a 20000 m)
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
Valores típicos para área urbana
Ventos fracos : 120 m
 Ventos moderados: 384 m
 Ventos fortes: 1237 m
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Estabilidade e Instabilidade da
Atmosfera
A estabilidade da atmosfera é entendida
como a capacidade de resistir ou
intensificar movimentos verticais, ou
seja, suprimir ou aumentar a turbulência
 Na baixa atmosfera o grau de
turbulência depende do gradiente
vertical de temperatura
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Uma camada de ar seco ou úmido é estável
quando o gradiente térmico vertical é inferior
ao gradiente da adiabática seca (0,98oC/ 100
m)

Sempre que o gradiente térmico vertical for
maior que o gradiente de Lapse Rate (Taxa de
Lapso) a atmosfera é instável.
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Quando o decréscimo da temperatura vertical
é muito próximo do gradiente adiabático seco
caracteriza atmosfera indiferente ou neutra.
 Quando o gradiente térmico da atmosfera
estiver entre os valores do gradiente da
adiabática e do ar saturado a atmosfera está
condicionalmente instável. Isso ocorre até
uma massa de ar seco se elevar, daí ela
segue a Lapse Rate e tende a se estabilizar.
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Condições de Instabilidade
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Forte intensidade de radiação solar
Céu com nebulosidade do tipo cúmulo convectivo
Gradiente superadiabático
Vento entre fraco e moderado
Temperatura elevada
Condições de neutralidade
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Vento forte a moderado
Céu nublado
Forte mistura mecânica
Não há resfriamento nem aquecimento
A temperatura estabelece um perfil adiabático
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Inversão térmica
Os poluentes acumulam próximo a
superfície ao invés de dispersarem
Nas grandes cidades a velocidade de
deslocamento horizontal das massas de
ar é dificultada pelas edificações. Isso
ocorre também em regiões serranas.
O movimento vertical das massas de
ar é governado pelo perfil de
temperatura da atmosfera