As circulações atmosféricas de mesoscala na costa portuguesa: aplicação da teoria transiliente da turbulência

Doutoramento em Ciências Aplicadas ao Ambiente

O desenvolvimento de estratégias eficientes de gestão da qualidade do ar a nível regional obriga a execução de diversas acções cuja realização e interacção se revelam de grande complexidade. Um programa de gestão bem elaborado deverá sustentar-se num conhecimento profhdo das características socio-económicas e ambientais locais, exigindo consequentemente a realização de estudos em áreas científicas diversas. A caracterização das circulações atmosféricas que afectam a região de estudo deverá ser considerada com uma das tarefas principais a incluir num programa com estes objectivos. No caso da poluição fotoquúnica, a compreensão da mesoscala meteorológica adquire particular importância. De facto, o estudo das circulações de mesoscala permite descrever os padrões de transporte dos poluentes atmosféricos, os potenciais fenómenos de recirculação que lhe poderão estar associados, assim como determinar a capacidade de produção de poluentes secundários. Este trabaii~o estuda as circulações atmosféricas de mesoscala que ocorrem na costa portuguesa, abordando a sua infiuência na qualidade do ar. O estudo focaliza-se em duas regiões do temtório nacional que apresentam características topográficas e meteorológicas distintas: a região de Aveiro e de Lisboa. Nestas regiões aplicou-se uma ferramenta comum de simulação numérica que consiste no modelo de mesoscala meteorológica MEMO. A aplicação do modelo MEMO à região dc Aveiro foi complementada com a realização, durante o Verão de 1992, de uma campanha de prospecção meteorológica de âmbito regional. No caso de Lisboa optou-se por analisar as circulações de mesoscala que ocorrem em condições meteorológicas típicas. Em ambas as regiões, a aplicação do modelo MEMO, conjugada com a análise simultânea de dados meteorológicos, permitiu descrever as circulações de mesoscaia e perspectivar a sua influência no transporte dos poluentes atmosféricos. Adicionalmente, introduziu-se a teoria transiliente da turbulência no modelo MEMO. Trata-se de um esquema de fecho não local de parametrização da turbulência, cujos resultados sZo comparados com os dados experimentais disponiveis através da campanha meteorológica. A análise desta comparação mostra um comportamento adequado do esquema transiliente, concordante com o apresentado em estudos semelhantes 0s resultados apresentados neste traballio constituem um contributo importante para a caracterização das circulações atmosféricas que ocorrem na costa portuguesa, assim como para o desenvolvimento futuro de estratégias de gestão da qualidade do ar em Portugal.

The development of effective air quality management strategies at regional level requires the preparation of several actions belonging to different scientific areas and the analysis of its complex interactions. A well structured management plan must be based on a profound knowledge of the local environmental and socio-economical characteristics. One of the main tasks to include in an air quality management program is the characterization of the atmospheric circulations that affect the region under study. The correct knowledge of mesoscale features is particularly important in the case of photochemical pollution studies. The characterization of mesoscale circulations allows the description of air pollutants transport patterns and potential recirculation phenomena, as well as to understand the complex process of secondary pollutants formation. The present work studies the mesoscale atmospheric circulations that occur in the Portuguese coast, taking into account their effect on air quality. This study is centered in two regions of the Portuguese territory with different topographic and meteorological setup: Aveiro and Lisbon. The mesoscale meteorological model MEMO was applied to both regions. The application of MEMO to the Aveiro region used data obtained in a meteorological campaign at regional scale organized during the Summer of 1992. In the case of Lisbon, mesoscale circulations occurring under typical sinoptic conditions were analyzed. In both regions, after the application of MEMO and the analysis of meteorological data it was possible to describe mesoscale circulations and foresee its effect over local air quality. Additionally, a non-local turbulence closure technique - the transllient turbulence theory - was implemented within MEMO. Results of the transilient version of MEMO were compared with experimental data acquired through the meteorological campaign performed in Aveiro. The comparison shows an adequate behaviour of the transilient scheme as presented in the literature by others authors. Results presented in this work are an important contribution to the characterization of the atmospheric circulations that occur in the Portuguese coast and should be used to support to any air quality management strategies that will be implemented in Portugal.