Modelagem da Dispersão de Poluentes Emitidos por Queimadas Usando a Técnica GILTT

Resumo

Devido ao caráter turbulento do campo de vento na camada limite atmosférica, torna-se extremamente difícil o estudo da dispersão e do transporte de contaminantes na atmosfera. Por causa da complexidade da turbulência, o estudo da dispersão de poluentes na atmosfera emprega modernas metodologias disponíveis na comunidade científica. Neste aspecto, ferramentas teóricas e dados observacionais são combinadas com simulações numéricas com o objetivo de se compreender e de descrever, em uma maneira mais adequada, o fenômeno de transporte turbulento. As ferramentas teóricas são ainda hoje um desafio, uma vez que a dispersão de poluentes ocorre em um campo turbulento que possui um número infinito de graus de liberdade. Simplificações nas equações são obtidas e validadas por experimentos de campo que auxiliam na compreensão do processo de difusão. Os modelos matemáticos são um instrumento útil no entendimento dos fenômenos que controlam o transporte, a dispersão e a transformação físicoquímica dos poluentes na atmosfera. Na estimativa do campo de concentração de poluentes na baixa atmosfera, emprega-se, normalmente, a equação de advecção-difusão, sendo que os modelos Eulerianos de dispersão têm como característica a solução desta. Na maioria dos casos encontrados na literatura, esta equação é resolvida analiticamente apenas em situações extremamente simplificadas, quase sempre com coeficientes de difusão constantes. Muitos avanços têm sido feitos no estudo da dispersão de poluentes utilizando o método conhecido na literatura como GILTT (Generalized Integral Laplace Transform Technique) para resolver a equação de advecção-difusão [4]. A idéia básica do método GILTT é a construção de um problema auxiliar de Sturm-Liouville associado ao problema estacionário, determinação da técnica da transformada integral em uma série truncada usando como base as autofunções do problema de Sturm-Liouville resolvido, substituição desta expansão no problema original. Tomando momentos, obtém-se uma equação diferencial ordinária matricial que é resolvida analiticamente pela técnica da transformada de Laplace e diagonalização. O objetivo deste trabalho é investigar o problema de emissões de poluentes resultante de queimadas e o transporte transfronteiriço deste poluente. Especificamente, investigar um evento ocorrido no mês de agosto de 2010, conhecido como chuva laranja, onde a pluma de poluentes advinda das queimadas ocorridas no cerrado brasileiro foi transportada ate o Rio Grande do Sul provocando a chuva laranja no dia 22.08.2010. Para atingir este objetivo utiliza-se a técnica GILTT para resolver analiticamente a equação de advecção-difusão. Neste trabalho, considera-se a equação de advecção- difusão com dependência temporal do campo de velocidades (por simplicidade, sem reações químicas), escrita como: [...]