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The present work is part of the research project that aims to create an automated system for the evaluation of air pollution and odour for CMPC CELULOSE RIOGRANDENSE. Initially, three different ways of initializing the CALPUFF model (one of the models under evaluation to compose the system) were evaluated. The results when compared with observational data on air quality suggest the need for a validation of the boundary conditions and turbulent scale parameters in the hourly time representation when CALPUFF is the model being used. The choice was not random, but based on three quantities that impose physical affinity to micrometeorological data. The surface roughness, the albedo and the Bowen ratio. Changes in these quantities were imposed during pre-processing of AERMET, which established the quantities of interest in a simulation of dispersion of pollutants. After this alternative the results become more representative for the atmospheric dispersion process. The monthly and annual representation of the CALPUFF model is satisfactory without validation procedure.

Fil: Degrazia, Gervásio Annes. Universidade de Federal de Santa Maria. Departamento de Física; Brazil. Fil: Bodmann, Bardo Ernst Josef. Universidade Federal de Rio Grande do Sul. Departamento de Engenharia Mecânica; Brazil. Fil: Wittwer, Adrián Roberto. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ingenieria; Argentina. Fil: Dorado, Rodrigo. Universidade Federal de Rio Grande do Sul. Departamento de Engenharia Mecânica; Brazil. Fil: Degrazia, Franco Caldas. Universidade Federal de Rio Grande do Sul; Brazil. Fil: Demarco, Giuliano. Universidade Federal de Santa Maria. Departamento de Fisica; Brazil. Fil: Roberti, Débora Regina. Universidade Federal de Santa Maria. Departamento de Fisica; Brazil. Fil: Loredo Souza, Acir Mércio. Universidade Federal de Rio Grande do Sul. Laboratório de Aerodinâmica das Construções; Brazil. Fil: Avecedo, Otávio Costa. Universidade Federal de Santa Maria; Brazil. Fil: Martins, Luis Gustavo. Universidade Federal de Santa Maria; Brazil. The present contribution reports on the status of the STROMA experiment. As a novelty a new experimental setup in a wind tunnel allows to simulate different stability regimes with vertical heat flux in either direction. This is accomplished upon inserting a metal sheet equipped with Peltier elements into the floor of the experimental section II of the Prof. Joaquim Blessmann wind tunnel at LAC-UFRGS (Porto Alegre, Rio Grande do Sul state, Brazil). We show results and compare findings for two velocity magnitudes (1 Hz and 4 Hz) and with neutral and convective stability regime. Effects in the turbulent velocity field are presented with its dependence on height.

In the literature there exists a variety of pollution of dispersion models and in general, Lagrangian stochastic models are efficient and fundamentals tools in the investigation and study of turbulent diffusion phenomenon in the planetary boundary layer. The LAMBDA model is one of them. In this study, the influence of decorrelation time scales in the LAMBDA model under neutral conditions is evaluated. To this end a new parameterization of decorrelation time scales is proposed and validated. This method is based on the Eulerian velocity spectra and a formulation of the evolution of the Lagrangian decorrelation timescales. A spectral distribution of an Eulerian velocity profile and a formulation of the evolution of Lagrangian decorrelation timescales under neutral conditions is used as the forcing mechanisms (shear-dominated boundary layer) for the turbulent dispersion. The model performance was established by comparing the levels of ground-level concentrations of the tracer gas with experimental results from the classical Prarie Grass experiment.

This study aims to compare the wind and concentration field generated by a coupling of WRF/CALMET model and CALMET/CALPUFF with no introduction of any gridded wind field. The domain was located at the city of Linhares, southeast region of Brazil, with a 15×15 grid cells and 1 km resolution. The chosen modelling period was April 1st, 2011, with the length of 90 h. The pollutants simulated by CALPUFF were NO2 and SO2. The final results of dispersion and concentration peak were compared against environmental legislation of 1 h average for NO2 and 24 h average for SO2. The first simulation, using WRF/CALMET model, shows plausible results. The second mode, CALMET/CALPUFF, generated a wind field with questionable results, which probably compromised the dispersion simulation. Both model results are within environmental legislation.

Existe uma variedade de modelos de dispersão de poluentes, em geral, os modelos gaussianos são usados em todo o mundo por agências ambientais com intuito de regulação. O modelo CALPUFF é um deles. Neste estudo, _e avaliada a influência de escalas de tempo de descorrelação no sistema de modelagem CALPUFF, sob condições atmosféricas neutras. Para fazer isso uma nova parametrização das escalas de tempo descorrelação é proposta. Uma distribuição espectral de um perfil de velocidade euleriana e uma for- mutação da evolução das escalas temporais de descorrelação Lagrangiana são utilizadas como os mecanismos forçantes na dispersão turbulenta, numa camada limite dominada pelo cisalhamento do vento. O desempenho do modelo foi estabelecido com a comparação das concentrações superficiais do experimento Over-Land Alongwind Dispersion. Emissões de fontes em linha foram avaliadas com o modelo CALPUFF com distintas formas de inicialização. Um segundo modelo também foi testado, normalmente utilizado para estudar e prever o impacto ambiental e validar parametrizações turbulentas. É o modelo estocástico de partículas Lagrangiano LAMBDA. Também neste estudo, os resultados do modelo LAMBDA e CALPUFF enfatizam a capacidade da nova derivação de escalas de tempo em representar o comportamento estocástico desconhecido do fenômeno da dispersão de poluentes. There exists a variety of pollution of dispersion models and in general, Gaussian models are used worldwide by environmental agencies in regulatory applications. The CALPUFF model is one of them. In this study, the in uence of decorrelation time scales in the CALPUFF modeling system under neutral conditions is evaluated. To do this a new parameterization of decorrelation time scales is proposed. A spectral distribution of an Eulerian velocity pro le and a formulation of the evolution of the Lagrangian decorrela- tion timescales are used as the forcing mechanisms (shear-dominated boundary layer) for the turbulent dispersion. The model performance was established by comparing ground- level concentrations with Over-Land Alongwind Dispersion experimental results. Line source emissions was evaluated using the CALPUFF model with different forms of the initialization. A second model was also tested, normally used to study and predict the environmental impact and validate turbulent parameterizations. Is the stochastic La- grangian dispersion model LAMBDA (Ferrero and Anfossi, 1998). Also in this study the model LAMBDA and CALPUFF results emphasized the ability of the new derivation of decorrelation time scales to represent the unknown stochastic behavior.

O objetivo deste trabalho é obter os parâmetros turbulentos para o crescimento da camada limite planetária (CLP), durante a realizaçãoo do experimento Olad (Overland along wind dispersion experiment), conduzido na transição da noite para o dia. Nesta hora a CLP exibe uma altura, geralmente, pequena, disponibilizando pouco volume para a dispersão dos poluentes. Assim, concentrações superficiais elevadas podem ocorrer, atacando materiais, plantas e a saúde da população. Logo, conhecer os parâmetros do crescimneto é de fundamental importância para o correto modelamento da dispersão atmosférica ao amanhecer. A validação dos parâmetros é realizada a partir da solução da equação da difusão-advecção bidimensional, pelo método da GILTT (Generalized Integral Laplace Transform Technique). São empregados coeficientes de difusão turbulenta (problema de fechamento) dependentes da estabilidade atmosférica. As concentrações superficiais tridimensionais são obtidas através do espalhamento lateral da pluma com distribuição gaussiana. Apresentam-se os resultados numéricos e estatísticos, comparando os resultados obtidos com os dados experimentais. O modelo proposto mostrou-se aceitável em relação aos dados do experimento.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2022-09-26T12:04:25Z No. of bitstreams: 1 Patricia Nazare Ferreira dos Santos.pdf: 1435955 bytes, checksum: faa8ac5f2c3dbcb2ca49d7aa044b1ac4 (MD5) Made available in DSpace on 2022-09-26T12:04:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patricia Nazare Ferreira dos Santos.pdf: 1435955 bytes, checksum: faa8ac5f2c3dbcb2ca49d7aa044b1ac4 (MD5) Previous issue date: 2022-07-29 Pollution generated by gaseous emissions and industrial effluents is a problem for the balance of the environment and for public health. The textile industries are considered one of the major responsible for the pollution of rivers and air, in addition to the consumption of high volumes of water. This problem is aggravated in the semi-arid region of the state of PE, which has a great scarcity of water resources. In the Local Productive Arrangement (APL) effluents with high rates of organic matter are generated, responsible for the high odor content in the atmospheric air, mainly due to anaerobic decomposition generating nitrogen and sulfur compounds. These odorant gases are composed of a mixture, with hydrogen sulfide (H2S) being the gas represented in the odor dispersion simulation. This work estimated the dispersion of odors in the air using the AERMOD Software by applying data from a water treatment plant of textile origin located in the rural region of Pernambuco. The techniques used to evaluate the intensity of the odor and its atmospheric dispersion were the sensory method of olfactometry, combined with the method of modeling atmospheric dispersion AERMOD. The averages found for annual concentrations in 2019 and 2020 were 10 OU/m3. In Brazil, there is no applicable legislation for odorous substances, so the study results are only indicative and have no legal effect. Monitoring studies on the dispersion of odorous gases by AERMOD simulation are important because they can prevent risks of inhalation of chemicals, protect the environment and reduce future costs to public health. A poluição gerada por emissões gasosas e efluentes industriais constitui um problema para o equilíbrio do meio ambiente e para saúde pública. As indústrias têxteis são consideradas um dos grandes responsáveis pela poluição de rios e atmosférica além do consumo de elevados volumes de água. Este problema se agrava na região semiárida do estado de PE a qual apresenta grande escassez dos recursos hídricos. No Arranjo Produtivo Local (APL) são gerados efluentes com altas taxas de matéria orgânica responsáveis pelo elevado teor odorífero no ar atmosférico, principalmente devido à decomposição anaeróbia gerando compostos de nitrogênio e enxofre. Esses gases odorantes são compostos por uma mistura, sendo o sulfeto de hidrogênio (H2S) o gás representado na simulação da dispersão de odor. Este trabalho estimou a dispersão de odores no ar utilizando o Software AERMOD aplicando os dados de uma estação de tratamento de água de origem têxtil localizada na região agreste de Pernambuco. As técnicas utilizadas para avaliação da intensidade do odor e de sua dispersão atmosférica foram o método sensorial de olfatometria, combinado com o método de modelagem da dispersão atmosférica AERMOD. As médias encontradas das concentrações anuais em 2019 e 2020 foram de 10 UO/m3. No Brasil, não existe legislação aplicável para substâncias odoríficas, portanto os resultados do estudo são apenas indicativos e sem efeito legal. Estudos de monitoramento da dispersão de gases odoríferos por simulação AERMOD são importantes pois, podem prevenir riscos de inalação de produtos químicos, proteger o meio ambiente e diminuir os custos futuros com a saúde pública.

The flows induced by a complex topography influence at different scales the turbulent patterns and other meteorological aspects in the planetary boundary layer (CLP). Mainly, in southern Brazil, a geophysical flow forced by a descending topography, known as Vento Norte (VNOR; Portuguese for ”North Wind”), is characterised by the advection of warm and dry air with intense wind gusts from the north. In the present thesis the temporal and spatial scales of the VNOR and its interactions in an extensive region of southern Brazil are investigated and characterized. The study is divided into three articles. First, a significant VNOR case is analysed and its main characteristics are determined. The results show that the standard deviation of temperature is a good indicator of the beginning and demise of the VNOR phenomenon. From a micrometeorological point of view, the turbulent variables are intensified and the mechanically generated turbulence governs the evolution of the CLP. The second article identifies the frequency and spatial and temporal distribution of the VNOR phenomenon based on a climatological analysis over 11 years of observations. The study found that the average life cycle of the events is 8 hours and is directly related to the intensity of the wind gusts, i.e. the greater the magnitude of the gust reached, the longer the VNOR episode will be. The article also indicates that the VNOR phenomenon impacts a large area in the state of Rio Grande do Sul, with the characteristics being more pronounced in the region around the city of Santa Maria. The results suggest that this intensification is influenced by topographic forcing, i.e. the altimetric difference in the center of the state, which divides the plateau to the north from the central depression to the south. The third article showed that VNOR episodes force the formation of a neutral boundary layer. Under these conditions, multilevel vertical turbulent dispersion parameterisations were derived. Finally, these parameterisations were applied in a Lagrangean stochastic dispersion model to reproduce the contaminants’ concentrations observed in the neutral Praire Grass dispersion experiments. Os escoamentos induzidos por uma topografia complexa influenciam em diferentes escalas os padrões turbulentos e os distintos aspectos meteorológicos na camada limite planetária (CLP). Particularmente, no sul do Brasil, um escoamento geofísico forçado por uma topografia descendente, conhecido como Vento Norte (VNOR) é caracterizada por uma advecção de ar quente e seca com intensas rajadas de vento, proveniente da direção norte. Na presente tese, são investigadas e caracterizadas as escalas temporais e espaciais do VNOR e suas interações em uma extensa região do sul do Brasil. O estudo é dividido em 3 artigos. No primeiro, investiga-se um caso significativo de VNOR e se determina as suas principais características. Os resultados mostram que o desvio padrão de temperatura é um bom indicativo do início e do término do fenômeno VNOR. Do ponto de vista micrometeorológico, as variáveis turbulentas são intensificadas e a turbulência gerada mecanicamente governa a evolução da CLP. No segundo artigo, uma análise baseada em 11 anos de observações tem sido realizada para identificar a frequência e distribuição espacial e temporal do fenômeno VNOR. O estudo identificou que o ciclo médio de vida dos eventos é de 8 horas e está diretamente relacionado com a intensidade das rajadas de vento, ou seja, quanto maior a magnitude da rajada atingida, mais duradouro será o episódio de VNOR. Esse artigo também indica que o fenômeno VNOR impacta uma grande área do estado do Rio Grande do Sul, com as características intensificadas na região abrangendo a cidade de Santa Maria. Os resultados sugerem que essa intensificação é influenciada pelo forçante topográfico, isto é, pelo desnível altimétrico no centro do estado, que divide o planalto ao norte da depressão central ao sul. A análise apresentada no terceiro artigo mostrou que os episódios de VNOR forçam a formação de uma camada limite neutra. Nessas condições, foram derivadas parametrizações de dispersão turbulenta em múltiplos-níveis verticais. Finalmente, essas parametrizações foram aplicadas em um modelo de dispersão estocástico lagrangeano com o objetivo de reproduzir as concentrações de contaminantes observadas nos experimentos neutros de dispersão de Praire Grass.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Não foi possível inserir o abstract. O presente trabalho teve como objetivo aplicar um sistema de modelagem Lagrangiano de dispersão atmosférica utilizando os modelos WRF e SprayWeb para estimar as concentrações médias dos Óxidos de Nitrogênio(), no intuito de avaliar o comportamento da pluma de dispersão do Complexo Termoelétrico de Parnaíba localizada na região centro-leste do estado do Maranhão. Sendo assim, avaliou-se as condições de transporte dessas quantidades, a partir de análises da circulação atmosférica local e o desempenho da simulação durante condições particulares, como por exemplo, a Frente de Brisa Noturna e condições de vento fraco. O período de estudo avaliado foi o mês de Novembro de 2018, por representar o regime seco do estado. Além disso, foram realizados dois estudos de caso para avaliar o desempenho do modelo, sendo estes o dia 16 de novembro, no qual apresentou o 2 superior a 0,5 e o dia 29 de novembro que apresentou o 2 em valores de abaixo de 0,06, o erro quadrático médio também foi menor no dia 16 de novembro,quando comparado ao dia 29 de novembro. Em termos de configuração da grade, a simulação apresenta duas grades aninhadas, a primeira foi utilizada para descrever condições meteorológicas e de transporte a nível regional. Na segunda têm-se o acoplamento como modelo Lagrangiano SprayWeb. Neste sistema de modelagem,utiliza-se de esquemas de parametrizações MYNN 2.5 para resolver a Camada Limite Planetária no modelo WRF, em seguida são resolvidos os termos turbulentos e de difusão atmosférica por um código de interface como método de Hanna (1982).Estes termos de dispersão, são então utilizados como entrada no modelo Lagrangiano SprayWeb, assim como da dos reais da taxa de emissão da UTE Parnaíba. Para avaliar essa simulação, utilizou-se os dados observados de 9 estações meteorológicas automáticas provenientes do INMET para validar as simulações dos modelos, sendo 2 destas estações com sensores do composto de gases provenientes da CTP/Eneva. As análises como sistema de modelagem WRF-SprayWeb indicaram que algumas forçantes da circulação atmosférica local estavam associadas a diferentes comportamentos da pluma de dispersão ao longo do ciclo diário, especificamente a Brisa Diurna, a Frente de Brisa Noturna e os ventos fracos noturnos. Esses sistemas atmosféricos estavam associados a períodos em que haviam elevadas concentrações dos em superfície.