Olá meus queridíssimos continuamos nossos estudos e controle da poluição atmosférica gestão da qualidade do ar me chamo Leonardo hoinaski sou professor da Universidade Federal de Santa Catarina nas últimas aulas estudamos um pouquinho sobre turbulência Qual que é o papel da turbulência na dispersão dos poluentes que ela possui origem mecânica e convectiva também estudamos a adiabática seca isso são são pontos muito são pontos muito importantes para gente ir compreender o processo de poluição do ar hoje estudaremos um pouquinho sobre camada limite e também os perfis das Plumas nessas condições diversas de turbulência ou estabilidade e os
objetivos da aula de hoje de São compreender o papel da camada limite na dispersão dos poluentes identificar os perfis da Planet de poluentes em diferentes condições de estabilidade Esses são os objetivos de hoje é Ah tá mas meu lado o que que a gente está estudando isso né bom a gente precisa compreender o processo de poluição do ar a gente precisa entender como os poluentes se despeçam logo após eles serem emitidos por Fontes industriais por Fontes veiculares por exemplo a gente quer saber o comportamento desses poluentes se eles se dispersaram ao nível em que não
causa impacto ou então eles não se despeçam com a intensidade suficiente e causam Impacto a gente precisa compreender esse fenômeno e para compreender esse fenômeno a gente precisa entender um pouquinho da atmosfera um pouquinho de turbulência seja né para entender o impacto de fontes pontuais como eu falei Fontes veiculares ou seja para entender o processo por exemplo de poluição por queimadas né como que isso acontece a gente precisa entender turbulence e para que a gente conseguiu entender os impactos na aula passada a gente estudou o perfil da diabética seca que definir por exemplo né o
perfil de neutralidade ou seja aquela que aquele momento em que a gente sabe que a atmosfera ela já perde e temperatura em função da altitude de uma maneira natural seja serve como base esse o perfil for mais acentuado né ou seja existe um gradiente de temperatura mais acentuado a temperatura cai mais em função da altura e significa que temos mais turbulência convectiva porque o solo aqueceu com a temperatura lá embaixo do solo é mais quente não é mais perto do solo é mais quente do que aquela camada de ar mais acima então existe esse movimento
turbulenta essa convicção e né entendendo pra esse lado da diabética seca a gente a atmosfera as mais estáveis e esses casos disse estabilidade eles não são tão eficientes para a expressão dos poluentes Mas isso não quer dizer que vai acontecer Impacto ou não a gente precisa ser uma combinações de fatores para a gente entender esse existe empatou não pode ser que por exemplo em um dia de extrema turbulência é esse evento não seja tão bom a gente vai ver depois dos perfis das Plumas né dependendo de como acontecer em missão altura em que acontece em
missão Pode ser que isso não seja tão bom mesmo lado pode acontecer para eventos com estabilidade né onde temos um perfil de temperatura menos acentuado o gradiente de temperatura menos acentuada temperatura cai menos em função da altura e se a temperatura aumentar e a medida em que o aumento altitude bom daí temos um perfil de inversão de extrema estabilidade então quanto mais né pra esquerda da diabética seca mas turbulência conto mais para a direita da diabética seca - turbulência menor a depressão dos poluentes e a gente viu isso nas aulas passadas além de conhecer a
turbulência certo quanto que esse polimento se dispersa a gente precisa conhecer Qual que é o volume da atmosfera disponível para acontecer essa diminuição dos pulmões por exemplo se pegarmos um exemplo de um achocolatado né que a gente quer tomar aí a gente precisa misturar um copo de leite se a gente pegar um copo de leite cheio e outro pela metade e colocar o mesmo tanto de achocolatado a gente precisa o que um deles vai ficar mais concentrado que é o que tem menos Leite né E para o achocolatado Tá ok a gente toma neve é
mais gostoso mas para poluição do ar e isso não é muito bom porque isso concentra né se a gente veio você se a gente usar essa analogia então sabendo tem um volume maior de atmosfera disponível e outra o volume menor de atmosfera disponível se a gente colocar o mesmo tanto de poluente bom isso é um problema porque aquele ambiente mais concentrado né que eu tenho mesmo menor volume a concentração vai ficar maior Ok então a gente precisa entender Qual que é o volume disponível para acontecer se diz pressão e volume a ser ilimitado né e
na vertical que é onde acontece que na horizontal não existe uma um volume de limitação com certa mas sim a quantidade que o poluente se diz pressa lateralmente né E isso tem a ver com a direção do vento tem a ver com a turbulência também mas o fator limitante e mais problemático essa expressão na vertical ó o conceito de camada-limite é muito importante para o entendimento da poluição atmosférica a camada limite é o ponto em que definir o volume disponível né em termos vamos dizer assim de altitude altitude disponível para que os poluentes se diz
pés em para estudarmos a camada limite é comum utilizarmos exemplos da placa plana e averiguar os Qual que é o a influência dessa placa e um determinado escoamento de um determinado fluido que no nosso caso é o ar certo então temos uma placa e queremos saber qual que influência dele dessa placa por exemplo no perfil de velocidade que é o que é mais importante a gente saber para no estudo da turbulência então aqui temos a nossa placa plana e temos também um determinado fluido que vai realizar aqui um e ele sopra nesse sentido Por exemplo
e quando esse foi dele colide nessa placa na interface entre a placa e o surdo a velocidade do escoamento É zero né E se a gente analisar um vários pontos aqui por exemplo nesse perfil vertical a velocidade desse escoamento a gente pode conhecer um pouquinho sobre a turbulência na camada limite Então temos aqui então foi isso e vamos analisar a que velocidade igual a zero né é medida em que eu vou avançando opa a essa velocidade tende a chegar Um valor máximo né lá em cima onde não existe influência da placa pois o atrito já
pede sua influência nesse perfil vertical e esse perfil então Gradiente ele é acentuado nessa parte né onde eu tenho uma variabilidade na velocidade do fluxo aqui E à medida que eu vou subindo a variabilidade ela se pede e ficar mais constante né o vento ou Eles comem Então se a gente analisar por exemplo mais à frente a placa começa a influenciar ainda mais né então fazemos de novo então perfil aqui bom então Opa Então veja aqui e o perfil ele fica mais assim porque a placa começa a influenciar nesses pontos então Gradiente ele acontece até
esse determinado. Aqui e aqui aqui né vou finalizar com outra cor aqui Tá certo isso a gente analisar mais lá na frente novamente a gente tem perfil assim eu não vejo aqui a partir desse momento aqui e o escoamento perfil de velocidade ele fica mais constante daqui para cima né gradiente de velocidade ele fica bem próximo a zero E à medida que eu estou abaixo nesse ponto o gradiente de velocidade ele é mais acentuado ou seja tem uma diferença de velocidade entre pontos né verticais então se a gente analisar aqui Aqui é aqui então nesses
pontos abaixo dessa linha onde eu tenho essa variabilidade da velocidade e aqui eu tenho turbulência é é é a e é pa e acima dessa linha pontilhada a turbulência menos acentuada porque não existe uma variabilidade da velocidade tão acentuada com aqui embaixo certo então nessa linha pontilhada então a gente define ela como a camada limite aqui e para baixo camada limite e como a gente não considerou por exemplo a influência da radiação solar ou de uma força convectiva a gente está falando de uma camada limite puramente mecânica onde a gente inclui aqui o efeito do
atrito da placa né no escoamento então a medida em que eu vou subindo aqui essa placa vai perdendo sua influência no escoamento e o fluxo fica menos turbulento então aqui para baixo mas turbulência daqui para cima - turbulência então Imagine se a gente lançar um determinado poluente nessa parte aqui a dispersão dos poluentes será mais acentuada do que aqui então turbulência e aqui menor e aqui turbulência maior nesse trabalho que o lista aqui foi feito uma simulação onde a gente consegue avaliar a velocidade do vento através dessas colorações vejam que a velocidade do vento Bem
perto da placa plana né é tende a ficar menor é medida em que o avanço eu ganho velocidade tem alguns momentos em que a velocidade ela fica bem alta né perto de 11 ali né E só que chega um determinado. Em que aquela velocidade ela fica mais constante né e a partir daquele momento em dia velocidade fica mais constante né partir daquela altura então a gente sabe que ali a delimitação da camada limite abaixo dessa camada limite né acontece esse a movimentação turbulenta EA depressão ela é mais acentuada acima da camada limite é de expressão
O que é menos acentuado Então isso é bem legal isso lá é recomendo a leitura de certinho Tá mas beleza Professor agora entende como funciona por exemplo a camada limite mecânica mas como funciona a camada limite convectiva como acontece a essa interação o que que acontece quando a gente adiciona radiação solar é essa é uma pergunta muito interessante e vamos tentar clarificar Que bom Os guias de modelagem né os modelos por exemplo o Emoji que fez um estado da arte fez uma compilação do estado da arte bem legal ele diz que a turbulência convectiva quando
ela existentes ela é muito mais intensa que a turbulência mecânica Claro dependendo do evento se for um dia por exemplo de céu aberto sem nuvens sem vento né Porque que o vento é um papel exerce um papel importante aqui porque ele pode misturar aquela temperatura mais elevada né Por exemplo tem alta radiação é o vento sopra e dilui o calor e a diferença de temperatura entre as camadas né camada mais baixo mais alta ali de ar ela não é tão grande então a peça demissão então ou seja turbulência mecânica influência no influencia na na turbulência
convectiva certo só que quando essa turbulência convectiva existe a chance de ela ser eficiente mais eficiente para dispersão de poluentes e maior mas essas duas elas existem a podem existir ao mesmo tempo que a gente não somos elas a gente usa maior entre elas porque uma influência na outra é um processo que eles que existem e o mesmo acontece para altura da camada limite o amor durante o período noturno não existe convecção certo então a camada limite ele é puramente mecânico a medida em que o sol vai dar sendo ao a influência da radiação solar
passa a existir e essa camada limite convectiva ela vai aumentando e a partir de um momento ela fica uma ordem lá pode ser que ela fique maior que a altura da camada limite mecânica então daí eu uso a maior entre elas certo então a camada limite é sempre a maior entre camada limite convectiva e camada limite mecânica então é esse processo é bem importante ficar bem claro na na cabecinha de vocês bom então Perceba o que acontece aqui nessa figura vejam que ao longo do dia né a turbulência é bem diferente do que a noite
né por conta da turbulência convectiva e pode existir Alice e for um dia por exemplo ensolarado com poucas nuvens e Pouco vento como a gente viu nas aulas passadas bom e o período noturno eu falei que ia para o a turbulência puramente mecânica é a altura da camada limite também então o volume e diga a atmosfera disponível para diminuição ela é menor é definido pela turbulência mecânica daí a gente tem SSA condição um dia a atmosfera tende à estabilidade mais a medida em que o sol vai evoluindo ao longo do dia né ele vai chegando
mais perto do meio-dia Onde ele fica mais vamos dizer assim intenso a gente pode ver que essa camada limite ela vai alterando e é no período da manhã por exemplo essa camada limite então ao tem ali uma parcela que ela é no estável né em que eu tenho turbulência e daí chega o momento que eu ainda tem uma camada de inversão por quê Porque a influência do solo da área são Dados dessa temperatura essa esse calor não chegou até acabar as camadas mais acima até um ponto em que ainda existe essa inversão a inversão a
medida em que eu vou chegando perto do meio-dia ela vai subindo subindo subindo e essa invenção é o ponto em que a gente chama de camada limite convectiva nesse sentido as a inversão térmica é existem diversos pontos da atmosfera mas a gente está mais interessado aquela naqueles Eventos onde tem inversão próxima do solo certo então a primeira camada de invenção que a gente chama Então essa é a mais importante para a gente no estudo da poluição do ar até por quem é onde acontecem as emissões dos poluentes na sua maioria né que é próximo do
nível do solo então durante o período da manhã e traz essa camada vai evoluindo e quando chega no meio dia olha lá onde chegar a inversão lá na camada de subsidência que é bem lá em cima na atmosfera Então existe o volume uma obra dispersão dos poluentes vejam que a gente diferença entre os volumes nessas boa noite amanhã de meio-dia né é grande então a gente vai evoluindo à medida em que o sol vai despontando aí no horizonte e ele chega por exemplo no seu ápice né a camada limite convectiva na ao meio-dia e vai
depois novamente caindo essa camada limite convectiva A a medida em que ele vai se pondo muito importante isso e essa figura aqui exemplifica muito bem a evolução da camada limite seja ela convectiva o mecânico agora né ao longo do dia vejam que aqui a gente tem no eixo X o período do dia e no eixo Y a altura da camada limite temos um momento em que o solo é nasci né E vai evoluindo na e depois eles se põem veja o que a camada de limite convectiva ela vai crescendo logo após que o sol nasce
e depois ele vai diminuindo também depois quando o sol se põe Então essa é a camada de limite convectiva ela existe Apenas quando existe radiação solar essa figura Ela é bem legal e vamos destrinchar e isso um pouquinho nas próximas próximas figuras tá começando então pelos conselhos o que que essa Surface layer que aquela linha pontilhada em vermelho né que eu falei que é a camada limite mecânica que acontece puramente pela influência da superfície do solo do atrito né Então essa camada ela é acontece um forte gradiente de temperatura nela quando existe a radiação mas
também tem uma forte influência da rugosidade dessa superfície então por isso ela sempre fica ali então tem influência da radiação mas também tem influência do atrito ali com o solo então tem uma forte mistura porque esses dois fenômenos eles acontecem ao mesmo tempo né então ao longo da noite ela é puramente mecânica ao longo do dia tem ali dois fenômenos Dá para ver que ela é um pouquinho maior né ali ao meio-dia Dá para ver que ela é um pouquinho mais alto do que a noite por exemplo a camada de mistura convectiva essa sim Verde
elas são caracterizados né Por forte turbulência convectiva e ela se manifesta logo após o sol nascer e se não existir cobertura de nuvens muito intensa né então ela fica acima da camada superficial o e abaixo da entrem John que essa camada de inversão em Altos níveis né então ela é caracterizada por elevado o calor umidade quantidade de movimento é uniforme então tem barulho uma uma baita turbulência ali né então é caracterizado também pela convecção e evolui em função dessa posição do sol Então essa é a camada de mistura convectiva E como eu falei quando o
sol se põe ela começa a perder sua influência e a medida do tempo então ela puramente Então vira uma camada limite estável né como a gente viu na aula passada também a camada de limite estável Ela acontece no período noturno devido ao resfriamento repetindo do solo né então ela camada mais baixa que tem contato com o solo também mas é um é ali a gente tem moto bom esse é um pouco mais limitada né então eu ventos mais calmos ali né menos turbulento porque a gente tem a linha mais uma influência da turbulência mecânica né
como eu falei menor a convicção tem uma condição que suprime um pouco a movimentação do fluxo movimentação turbulenta temos também é camada residual que fica acima da camada estável essa camada residual lá tem um pouco da energia e do dia né onde até o sol nasce Pô então ele tem aquela energia turbulenta ali ainda naquele fluxo acima da camada estável é por conta da turbulência adquirida ao longo do dia então ela mas ela não entre em contato com o solo Então ela fica ali mais acima da camada estável a camada de inversão lá em cima
Então ela age como uma tampa né então sempre existe uma camada de inversão bem lá em cima na atmosfera e existem outras que podem acontecer mais abaixo dessa camada então a gente entende esse processo a partir desse momento e ali acontece então a supressão do movimento a partir dela então existe sempre um bar pode existir né transferência por exemplo de calor para uma camada mais mais alta sim né através dessa camada de inversão assim como pode existir a transferência de Bom dia concentrar no caso eu transferência de massa de um poluente para cima dessa camada
mas esse movimento é bem limitado 17 acontece mais a diluição dos poluentes abaixo dessa camada lembrando então quando um ar eu tenho uma camada de ar que ela é mais quente aqui do que a camada de baixo Então eu tenho essa impressão que dificulta a movimentação diária diluição de poluentes para cima ali estão tendo a voltar né Então essa camada é inversão mais lá em cima não funciona como uma capa assim como funciona a inversão em baixos níveis também funciona como uma capa tá mas espera aí para você tô estudando aqui de turbulência dos povo
lá turbulência na atmosfera Mas eu quero saber é o que acontece com a pluma de poluentes lançado eu quero saber que acontece com essa prima bom então a gente estudou lá no começo em missões tudo que eu Valência agora a gente vai voltar os dois na mesma sacola emissões e também a dispersão dos poluentes na atmosfera camada limite e dispersão E assim a gente estuda os perfis das plantas certo Então veja só que acontece quando é lançado um por por exemplo um poluente abaixo da camada de inversão então ele não consegue se dispersar por uma
camada mais lá acima né e é dispersão acontece ali embaixo assim compensa figura que meu lado não só na ilustração mas também uma figura real e tem um outro exemplo aqui de uma foto que eu tirei por exemplo aqui no Estado de Santa Catarina no período da manhã onde essa altura da camada limite ela não evoluiu ao ponto de deixar porque esses poluentes se diz pés em Vá para cima da atmosfera é um ver gente chegou um momento em que aquele momento né da chaminé estava tentando subir ele de repente O cara chegou ali eu
vamos expressar apenas nesse mundo nesse volume e olha o impacto que essa pluma de dispersão causou bom então a gente começa a estudar essa sinergia né entre condição da camada limite altura da camada limite turbulência EA emissão Qual que é a altura da edição por exemplo se essa altura se a emissão acontecesse acima da camada limite o que que aconteceria bom a pluma não de seria né então eu tenho que pensar na altura da emissão eu posso projetar altura da emissão para que não aconteça o impacto por exemplo a agora a gente chegou no ponto
que a gente queria Então a gente aqui a gente viu os perfis das Plumas para cada condição de estabilidade e também vim que onde existe uma camada de inversão próxima né nessa pluma de dispersão bom no primeiro caso aqui temos uma condição instável então vejam que eu tenho uma fonte e ela tem uma altura razoável né E essa condição estava faz com que a Puma ser penteie muito forte e serpenteando serpenteando com alta intensidade em algum momento Essa por uma vai colidir no chão 7 geralmente acontece perto da fonte então não quer dizer que eu
tenho uma extrema instabilidade é que vai ser um evento bom para dispersão de poluentes não pode ser que por exemplo a fonte seja alta né e eu tenho uma elevada emissão e um determinado momento serpenteamento é tão grande que pode arrastar essa prima e para a próxima ao solo e é só por uma corrente no solo como acontece naquele ponto certo então instabilidade não é sinônimo de maravilha para a poluição do ar se não quer dizer dependendo das condições pode ser melhor ou pior nessa condição aqui pode ter um impacto por exemplo naquele determinado. Nas
seguindo provam a condição neutra e não é um dia o perfil de temperatura ali ele está sinalizada ali mais vertical então a gente ou menos inclinado aliás Então temos ali uma condição neutra né em que a Puma ela se dispersa porque sempre existe turbulência como eu falei mas ela se dispersa só que a concentração dela ela vai se mantendo né bom então Impacto tem que acontecer mais longe se a fonte for alta se a fonte for baixa e isso é um problema né imagine então uma fonte que ela está acendendo a emissão acontece no língua
do Sol então aquele Impacto ele permanece por uma longa distância pode acontecer por exemplo na emissão de uma estação de tratamento de esgoto acontece é o espalhamento da Puma bem perto do nível do solo Isso é um problema Então olha a depressão tá acontecendo ali e na condição estável a expressão é ainda mais limitada então numa condição de fonte próxima da superfície isso é bem ruim no caso da condição está instável né Se for próximo da superfície a emissão essa a remissão ela vai se diluir com mais facilidade o impacto Então vai vai durar no
caso um tempo menor ou então vai causar um impacto numa distância menor e já para uma condição neutra se a fonte for próximo ao solo isso pode ser um problema assim como uma condição estável pode ser ainda Pior se for no nível do solo Então quais são os casos né Tem uns veiculares por exemplo é melhor que tenhamos então uma condição instável por aqui os poluentes de luam com mais facilidade já próprio umas com no caso de Pontes elevadas chaminés mas no caso superiores a 50 100 metros Nas condições neutren está e estável Então vai
acontecer o impacto mais longe da fonte Parece que ela tem essa dispensado mais e chegue no caso uma corrida lá e já tinha diminuído um pouco mais Então é interessante Em algumas situações isso mas vejo então se a gente coloca a altura da camada limite no jogo olha só o que acontece temos uma camada então a condição G1 é de estável e que eu tenho uma inversão térmica lá em cima né então vejo que acontece ali né abaixo da chaminé eu tenho uma condição de estabilidade e acima eu tenho uma condição de instabilidade Então veja
o que aconteceu então a prima ela não desce porque ali eu tenho uma inversão e lá em cima lá se dilui Então eu disse eu deixo que essa placa não é de lua em algum momento é um outro dia pode ser que ela é colhida no solo mas para uma concentração melhor então o planejamento do Mall altura da chaminé nesse ponto é muito interessante já pode acontecer o inverso eu tenho condição instável abaixo e estável acima EA pluna ela no caso a emissão ela ficar baixo e da altura da camada de inversão bem Olha o
impacto que pode acontecer mesmo sendo uma condição instável a prima ela vai se dispensar dentro daquele volume que existe né limitado pela capa de inversão então acontece essa fumigação da prova É só fumigação então ela vai se fazer com que os poluentes dos pés em que nível do solo dentro daquele volume já em uma condição parecida daí agora onde eu tenho uma condição neutra e uma inversão térmica Olha então que o impacto ele começa a acontecer mais longe Ah e pode ser mais Severo mas concentrado nessa situação porque ele não se diluiu não tem turbulência
bastante né então esse limite acima da camada de inversão verde que afirma ela não vai se colidir no solo naquele determinado momento então mais ou menos você quer uma pincelada né sobre os perfis das Plumas e isso é muito importante que vocês compreendam e Então meus queridos Essa foi a aula de hoje espero que vocês tenham gostado capriche nos estudos a minha natureza é a minha UFSC um forte abraço ho-oh
