Desenvolvimento e implementação do ciclo diurno da queima de biomassa no PREP-CHEM-SRC: análise dos inventários de emissões de aerossóis na América do Sul

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Paula Resende Santos
• Orientador(a): Elisabete Caria Moraes, Gabriel Pereira
• Banca de defesa: Daniela de Azeredo França, Fernanda Batista Silva, Francielle da Silva Cardozo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Sensoriamento Remoto
• País: BR
• Resumo em Inglês: Smoke released in biomass burning is composed by a variety of particles and species of gases that can influence air quality and climate. Globally, it is estimated that 350 million hectares are burned annually and carbon dioxide (CO2) emissions are equivalent for approximately 10% of emissions derived from fossil fuel. Thus, the main objective of this work is developing an approach for the 3BEM_FRP model using fire duration for different land use and land cover (LULC) types for the South American biomes in order to provide information for the estimation of Fire Radiative Energy (FRE) whenever the Fire Radiative Power (FRP) is insufficient to extract the diurnal cycle of the fires. The diurnal cycle was estimated using Wildfire Automated Biomass Burning Algorithm (WFABBA) product during 1997 2015 period for the LULC types of each South America biome. The Particulate Matter with diameter less than 2.5μm (PM2.5) was estimated using the Brazilian Biomass Burning Emission Model with FRP assimilation (3BEM_FRP) included the diurnal cycle (C3BEM_FRP) to 2003-2015 period and covered the entire South America. Furthermore, the PM2.5 emissions estimation was evaluated with Global Fire Assimilation System (GFAS), Quick Fire Emissions Dataset (QFED), Global Fire Emissions Database (GFED) e Fire Inventory from NCAR (FINN) products. In general, the average duration of biomass burning for each class of International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP) varies according to the biome, almost 61% of fires in South America presented a duration of 6 and 7 hours, while 17% presented values between 7 and 8 hours, 12% less than 5 hours and approximately 9% of fires in South America presented an activity that is longer than 9 hours. Moreover, the C3BEM_FRP increases the PM2.5 emission values in Cerrado compared with the inventories based on hot pixel and burned area (3BEM and FINN). In addition, the C3BEM_FRP presents a correlation of 0.86 with the GFAS which indicates that inventories that use the same the methodology have a tendency to agree spatially. The QFED is the only inventory that combine the FRP and aerosols estimated by satellite to obtain emissions from biomass burning and presented the lowest correlation with C3BEM_FRP (r = 0.58). However, the spatial assessment of QFEDxC3BEM_FRP indicates, in many cases, a variation of the emissions between neighboring pixels, indicating that the QFED tends to compensate the absence of information increasing the emission values in detected fire location data. Thus, we concluded that the model C3BEM_FRP presented consistent results with the global inventories and the highlight improvement is to make xiv feasible the emission estimation when there is a lack of information of the diurnal cycle of the fire radiative power (FRP).
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/07.16.18.37

A fumaça emitida pela queima de biomassa é composta de uma ampla variedade de partículas e espécies de gases traços que influenciam a qualidade do ar e o clima. No Globo, estima-se que aproximadamente 350 milhões de hectares são queimados anualmente e que as emissões de Dióxido de Carbono (CO2) resultantes deste processo são equivalentes a aproximadamente 10% das emissões provenientes de combustíveis fósseis. Neste contexto, esse trabalho tem como objetivo principal desenvolver uma metodologia acoplada ao modelo 3BEM_FRP que utiliza informações do tempo de duração das queimadas para diferentes tipos de uso e cobertura da terra para biomas da América do Sul com a finalidade de fornecer informações para a estimativa da FRE quando houver ausência de dados de FRP. O ciclo diurno das queimadas foi estimado utilizando a série temporal do produto Wildfire Automated Biomass Burning Algorithm (WFABBA) de 1997 a 2015 para os usos e cobertura do produto MCD12Q1 para cada bioma da América do Sul. Ainda, as estimativas de material particulado com diâmetro menor que 2,5μm (PM2.5) foram geradas no Brazilian Biomass Burning Emission Model with fire radiative power (FRP) assimilation (3BEM_FRP) acrescido do ciclo (C3BEM_FRP) para a América do Sul de 2003-2015 e comparadas com os inventários globais Global Fire Assimilation System (GFAS), Quick Fire Emissions Dataset (QFED), Global Fire Emissions Database (GFED) e Fire Inventory from NCAR (FINN). Em geral, o tempo médio de duração das queimadas para cada classe de uso de cobertura da terra do International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP) varia de acordo com o bioma no qual está inserida, ou seja, cerca de 61% das queimadas na América do Sul duram em média entre 6 e 7 horas, enquanto que 17% duram em média entre 7 e 8 horas, 12% duram menos que 5 horas e aproximadamente 9% das queimadas duram mais que 9 horas. O C3BEM_FRP aumenta os valores de emissão de PM2.5 do C3BEM_FRP no cerrado em relação aos inventários baseados na contagem de focos de calor e área queimada (3BEM e FINN), resultando em uma melhor concordância com o que foi observado no experimento SAMBBA. Além disso, o C3BEM_FRP apresenta uma correlação de 0,86 com o GFAS o que indica que inventários que utilizam a mesma a metodologia tendem a concordar espacialmente. O QFED é o único inventário que que utiliza estimativas de FRP e aerossóis para obter as emissões oriundas da queima de biomassa e apresentou a menor correlação com o C3BEM_FRP (r=0,58). Porém, a comparação espacial do QFEDxC3BEM_FRP, indica, em muitos casos, uma variação das emissões entre pixels vizinhos, indicando que o QFED tende a compensar a ausência de informações a partir da distribuição do total emitido entre os dados detectados. Desta forma, pode-se concluir que o modelo C3BEM_FRP apresentou resultados consistentes com os inventários globais e sua maior vantagem é a viabilizar as estimativas de emissão quando há falta de informações do ciclo diurno da potência radiativa do fogo (FRP).