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DYNOZONE: Variabilidades da coluna total e da concentração superficial de ozono na Península Ibérica: factores da dinâmica e da química da atmosfera
Investigador Responsável - Ana Cristina Carvalho (UNL)
Investigador responsável no CESAM - José M. Castanheira
Programa - PTDC/CTE-ATM/105507/2008
Período de Execução - 2010-10-01 - 2013-09-30 (36 Meses)
Entidade Financiadora - FCT
Financiamento para o CESAM - 41238.05 €
Financiamento Total - 133847.78 €
Instituicão Proponente - Universidade Nova de Lisboa
Instituições Participantes
Universidade de Aveiro
Fundação Ensino e Cultura Fernando Pessoa (FECFP)
Instituto Tecnológico e Nuclear (ITN/MCTES)

Em Portugal existe uma lacuna no estudo sistemático de processos da dinâmica da atmosfera que contribuem para a sua composição química à superfície, nomeadamente o estudo da influência dos fluxos estratosfera-troposfera (STE) sobre as concentrações de ozono em superfície, em oposição à produção local ou ao transporte de longas distâncias, devido a fontes de poluição longínquas. Quando se verificam concentrações elevadas no Inverno, as medições não são consideradas como válidas pelas autoridades Portuguesas. Dado que é a coluna total de ozono que controla a radiação UV que atinge a superfície é também importante compreender de que forma as alterações climáticas na circulação atmosférica podem contribuir para a diminuição da coluna às latitudes médias, em particular sobre a Península Ibérica.

Na estratosfera e na troposfera, as concentrações de ozono são reguladas por mecanismos que envolvem a activação de espécies química pela radiação UV (entre outros factores). É consensual entre a comunidade científica que são os processos cinéticos - fotoquímicos os principais factores que explicam as concentrações de ozono no Verão; contudo quanto aos processos que controlam os máximos verificados na Primavera as opiniões divergem, em parte devido à dificuldade em separar as contribuições de processos de escala global e dos de escala local/regional. Monks (2000), numa revisão destes processos, identificou processos dinâmicos concorrenciais aos processos fotoquímicos, como as STE e mecanismos verticais de dinâmica na troposfera (ex: situações de gota fria).

A influência de massas de ar estratosféricas na concentração de ozono em superfície é mais frequente no final do Inverno/início da Primavera (EPA, 2006). Em geral, os estudos que mostram esta influência assentam em aplicações de modelos numéricos bem como em medições de séries temporais de ozono e espécies químicas, que assinalam massas de estratosféricas, como sejam o 7Be, 10Be, baixos valores de humidades relativas, entre outros (Hove, 1998). Preferencialmente, usam-se as séries temporais destas espécies químicas medidas em locais montanhosos, tais como nos Alpes (Stohl et al, 2000; Bonasoni et al, 2000) e na montanha de Kislovodsk (Tarasova et al., 2009). Contudo, já foi possível captar ozono estratosférico em redes regulares de medição de qualidade do ar (San José, 2005).

Para melhor compreender os processos associados a STE usam-se com frequência modelos numéricos de previsão do tempo. É também possível encontrar na literatura aplicações com modelos de transporte químico (3D CTM), tanto à escala global (Grew, 2007) como à escala sinóptica/regional (Ebel e tal, 2008). Menos comum é a utilização de modelos 3D CTM para estudos de STE à escala regional, recorrendo a assimilação de dados. O sistema EURAD tem implementado algoritmos de assimilação de dados que consideram as medições superfícies e as emissões (Elbern e tal., 2007), mas que não incluem perfis verticais de ozono.
Os objectivos principais deste projecto são a identificação e caracterização de (i) eventos de ozono em superfície com origem não fotoquímica e (ii) da contribuição de alterações na circulação atmosféricas para a diminuição da coluna total de ozono nas latitudes médias. Desta forma pretende-se que os resultados do projecto ajudem as autoridades Portuguesas a justificar, com base científica, eventos de ozono em que o controlo de emissões dos seus precursores na camada limite é ineficiente, e assim ir ao encontro do que é exigido pela Directiva Europeia 2008/50/EC e pelo Decreto Lei da República Portuguesa, referente ao ozono troposférico (DL 320/2003).

Para realizar estes objectivos analisar-se-ão registos longos de concentrações de ozono em superfície assim como de séries temporais de radionuclidos, disponíveis em Lisboa e Açores. Será identificado um conjunto de eventos cujas concentrações de ozono em superfície possam ter influência estratosférica. Estes eventos serão posteriormente caracterizados usando variáveis termohidrodinâmicas como traçadores, assim como as concentrações de ozono existentes nas reanálises. Os processos dinâmicos e químicos de tais eventos serão também estudados através de aplicações com modelo EURAD, para o qual será desenvolvido um procedimento de assimilação de dados que tenha em conta perfis verticais de ozono medidos por satélite e medições de ozono em superfície.

Os projectos SPARC e MOZAIC, entre outros estudos (Pan et al, 2007), têm vindo a contribuir para a compreensão da tropopausa e sua importâcia para a STE. Por outro lado, Randel e tal (2007) mostraram que a ocorrência de  tropopausas múltiplas se encontra associada a anomalias negativas da concentração de ozono na baixa estratosfera. Assim, para a persecução do segundo objectivo será realizada uma análise sistemática de eventos de tropopausas múltiplas, quer em dados de radiossondagem quer em dados de reanálise, dada a sua iportância para os fluxos STE e a sua relação com os valores de coluna total de ozono.


Financiamento do CESAM: