| 1. Identificação | |
| Tipo de Referência | Tese ou Dissertação (Thesis) |
| Site | mtc-m21b.sid.inpe.br |
| Código do Detentor | isadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S |
| Identificador | 8JMKD3MGP3W34P/3NKDGFS |
| Repositório | sid.inpe.br/mtc-m21b/2017/03.30.17.37 |
| Última Atualização | 2017:07.12.17.40.41 (UTC) administrator |
| Repositório de Metadados | sid.inpe.br/mtc-m21b/2017/03.30.17.37.27 |
| Última Atualização dos Metadados | 2018:06.04.02.27.22 (UTC) administrator |
| Chave Secundária | INPE-17846-TDI/2584 |
| Chave de Citação | Cecchini:2017:AeThEf |
| Título | Aerosol and thermodynamic effects on the formation and evolution of Amazonian clouds as observed from aircraft measurements  |
| Título Alternativo | Efeitos da termodinâmica e dos aerossóis na formação e evolução de nuvens sobre a Amazônia observados por aeronaves |
| Curso | MET-MET-SESPG-INPE-MCTIC-GOV-BR |
| Ano | 2017 |
| Data | 2017-04-28 |
| Data de Acesso | 16 maio 2024 |
| Tipo da Tese | Tese (Doutorado em Meteorologia) |
| Tipo Secundário | TDI |
| Número de Páginas | 199 |
| Número de Arquivos | 1 |
| Tamanho | 8178 KiB |
|
| 2. Contextualização | |
| Autor | Cecchini, Micael Amore |
| Banca | Fish, Gilberto Fernando (presidente)
Machado, Luiz Augusto Toledo (orientador)
Vila, Daniel Alejandro
Dias, Maria Assunção Faus da Silva
Wendish, Manfred |
| Endereço de e-Mail | micael.cecchini@gmail.com |
| Universidade | Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) |
| Cidade | São José dos Campos |
| Histórico (UTC) | 2017-03-30 17:39:13 :: micael.cecchini@gmail.com -> administrator ::
2017-04-02 02:40:29 :: administrator -> yolanda.souza@mcti.gov.br ::
2017-04-04 17:59:08 :: yolanda.souza@mcti.gov.br -> micael.cecchini@gmail.com ::
2017-05-04 12:00:21 :: micael.cecchini@gmail.com -> yolanda.souza@mcti.gov.br ::
2017-06-20 17:43:28 :: yolanda.souza@mcti.gov.br -> administrator ::
2017-07-12 17:01:37 :: administrator -> yolanda ::
2017-07-12 17:02:11 :: yolanda -> yolanda.souza@mcti.gov.br ::
2017-07-12 17:42:24 :: yolanda.souza@mcti.gov.br -> simone ::
2017-07-13 16:06:33 :: simone :: -> 2017
2017-07-13 16:17:59 :: simone -> administrator :: 2017
2017-07-17 15:53:07 :: administrator -> simone :: 2017
2017-07-17 16:02:02 :: simone -> administrator :: 2017
2018-06-04 02:27:22 :: administrator -> :: 2017 |
|
| 3. Conteúdo e estrutura | |
| É a matriz ou uma cópia? | é a matriz |
| Estágio do Conteúdo | concluido |
| Transferível | 1 |
| Palavras-Chave | Amazon
cloud microphysics
aerosol-cloud interactions
Gamma DSD
Amazônia
microfísica de nuvens
interações aerossóis-nuvens
DSD gamma |
| Resumo | Convective clouds over the Amazon are a key component of the South America and global climate systems. Nonetheless, they are poorly understood and models struggle to represent them appropriately. One of the primary reasons for that is the lack of data available for this type of cloud. Satellite retrievals have high underlying uncertainties for continental regions, especially considering the variability of surface reflectance between forested and deforested regions. The inherent lack of infrastructure also hampers the deployment of continuous field experiments. Additionally, the underlying physical processes in tropical clouds and their relation to aerosols is an open scientific question. This study aims at contributing to filling this gap by reporting on recent aircraft measurements over the Amazon, encompassing forested, deforested, urbanized, and maritime regions. One of the focus was on studying the interactions between the pollution plume generated by Manaus, a 2-million-inhabitant city surrounded by hundreds of km of rainforest, and the surrounding clouds. This was achieved by a low-altitude research aircraft that continuously penetrated the plume region and its surrounding cleaner air downwind from Manaus. Another research aircraft performed long range flights from remote regions on northern and northwestern Amazon, to the biomass-burning-polluted Arc of Deforestation in the south, and off the coast of Amapá State for the maritime reference. Both small and large scale approaches showed a primary role of aerosols on the warm-phase microphysical characteristics of Amazonian clouds regardless of thermodynamic conditions. Sensitivity calculations demonstrated that when aerosol number concentrations increase by 100%, there is an +84\% and -25\% response on cloud droplet number concentration and effective diameter, respectively. On the other hand, when updraft speeds strengthen by the same amount, droplet number concentrations increase by 43\% and almost no effect is seen on the effective diameter. It shows that aerosols have significant impacts on the clouds microphysical structure, while updrafts modulate the amount of condensed water. In this study, it is proposed that the aerosol-cloud interactions can be studied by using the Gamma droplet size distribution (DSD) parameterization and its phase state. The phase state is defined by the three parameters that define the Gamma curve and can be visualized in an 3D plot. Polluted and clean clouds were found to populate different regions in this space, where each point represents one DSD measurement. By sequentially connecting points associated to increasing altitudes, it was possible to infer the DSD evolution during the clouds development and define trajectories in the phase space. The trajectories of polluted and clean clouds where substantially different given the different balance between condensational and collection growth mechanisms. It is suggested that those growth processes can be represented by pseudo-forces in the 3D phase space because they are able to generate displacements. The pseudo-force balance in clean clouds were found to favor their development into the phase space region favorable for fast glaciation, while polluted clouds remained outside of it. As a consequence, clean clouds readily glaciate above the 0 $^{o}C$ isotherm while supercooled droplets persist in polluted system. This was confirmed by hydrometeor sphericity measurements. Overall, this work contributes to the understanding of Amazonian clouds by both providing statistics of their microphysical properties and by suggesting a new way to study the underlying physical processes in the Gamma phase space. The two approaches can be useful to infer specific modeling weaknesses regarding tropical clouds as well as steer the development of new parameterizations. RESUMO: As nuvens convectivas sobre a Amazônia são uma importante componente do sistema climático global e da América do Sul. No entanto, o seu conhecimento científico é limitado e, consequentemente, são mal representadas pelos modelos. Uma das principais razões para isto é a falta de dados a respeito deste tipo de nuvem. Estimativas por satélite apresentam grandes incertezas sobre regiões continentais, especialmente se considerarmos que a região amazônica apresenta significativa variabilidade na refletância de superfície entre regiões florestadas e desmatadas. A inerente falta de infraestrutura na floresta também dificulta a execução de experimentos de campo. Adicionalmente, os processos físicos nas nuvens tropicais e sua relação com os aerossóis é ainda uma questão científica em aberto. Este estudo tem como objetivo contribuir para esta lacuna de conhecimento através da análise de dados recentes coletados sobre a Amazônia em regiões florestadas, desmatas, urbanizadas e marítimas. Um dos focos foi o estudo dos efeitos da pluma de poluição emitida por Manaus, uma cidade de 2 milhões de habitantes cercada por centenas de quilômetros de floresta, nas nuvens próximas. Para isto, foram analisados dados coletados por aeronave de baixa altitude que penetrou repetidamente a pluma de poluição e o ar mais limpo ao seu redor. Outra aeronave realizou voos de longo alcance, desde regiões remotas no Norte e Noroeste da Amazônia, ao Arco de Desmatamento altamente poluído pela queima de biomassa mais ao Sul e até região oceânica próxima à costa do estado do Amapá. Ambas abordagens mostraram o papel primário dos aerossóis na formação das características microfísicas da fase quente das nuvens amazônicas independente das condições termodinâmicas. Cálculos de sensibilidade mostraram que aumentos de 100\% na concentração de aerossóis geram uma resposta de +84\% e -25\% na concentração de gotas e no diâmetro efetivo, respectivamente. Por outro lado, quando as correntes ascendentes são intensificadas na mesma proporção, o aumento nas concentrações de gotas é de apenas 43\% enquanto que o diâmetro efetivo se mantém praticamente inalterado. Isto mostra que os aerossóis são capazes de alterar a estrutura microfísica das nuvens, enquanto que as correntes ascendentes modulam o conteúdo de água condensada. Neste estudo é proposto que as interações entre os aerossóis e as nuvens podem ser estudadas através do uso da parametrização Gamma das distribuições de tamanho de gotas (DSDs) e o seu espaço de fase. Tal espaço de fase é caracterizado pelos três parâmetros que definem a curva Gamma e pode ser visualizado em gráficos tridimensionais. Detectou-se que as nuvens poluídas e limpas ocupam diferentes regiões desse espaço, onde cada ponto representa uma medida de DSD. Ao conectar sequencialmente os pontos associados a crescentes altitudes, foi possível obter a evolução das DSDs ao longo do desenvolvimento das nuvens e definir trajetórias no espaço de fase. Neste sentido, foi observado que as nuvens poluídas e limpas apresentam trajetórias significativamente diferentes devido ao diferente balanço entre os processos de crescimento por condensação ou colisão-coalescência. Uma vez que os processos de crescimento das gotas geram movimentos no espaço, foi proposto que tais mecanismos podem ser representados por pseudo-forças. O balanço das pseudo-forças nas nuvens limpas contribui para a sua evolução para a região favorável aos processos de glaciação, enquanto que nuvens poluídas se mantiveram fora desta. Consequentemente, as nuvens limpas glaciam rapidamente ao ultrapassar a isoterma de 0 $^{o}C$, enquanto que gotas super-resfriadas persistem em nuvens poluídas. Isto foi confirmado por medidas da esfericidade dos hidrometeoros. De modo geral, este trabalho contribui para o entendimento das nuvens da Amazônia tanto do ponto de vista estatístico de suas características microfísicas quanto do ponto de vista físico ao propor o estudo dos processos no espaço de fase Gamma. As duas abordagens podem ser úteis para identificar falhas específicas em modelos numéricos, assim como auxiliar no desenvolvimento de novas parametrizações. |
| Área | MET |
| Arranjo | urlib.net > BDMCI > Fonds > Produção pgr ATUAIS > MET > Aerosol and thermodynamic... |
| Conteúdo da Pasta doc | acessar |
| Conteúdo da Pasta source | | originais/@4primeirasPaginas.pdf | 11/07/2017 16:36 | 159.7 KiB | | originais/Micael Amore Cecchini - MET-2.pdf | 09/05/2017 08:47 | 522.9 KiB | | originais/Tese_Micael_Amore_Cecchini_2017-05-03.docx | 08/05/2017 09:00 | 23.8 MiB | | originais/Tese_Micael_Amore_Cecchini_2017-05-03.pdf | 23/05/2017 16:16 | 8.0 MiB | |
| Conteúdo da Pasta agreement | |
|
| 4. Condições de acesso e uso | |
| URL dos dados | http://mtc-m21b.sid.inpe.br/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3NKDGFS |
| URL dos dados zipados | http://mtc-m21b.sid.inpe.br/zip/8JMKD3MGP3W34P/3NKDGFS |
| Idioma | en |
| Arquivo Alvo | publicacao.pdf |
| Grupo de Usuários | gabinete@inpe.br
micael.cecchini@gmail.com
simone
yolanda.souza@mcti.gov.br |
| Grupo de Leitores | administrator
gabinete@inpe.br
micael.cecchini@gmail.com
simone
yolanda
yolanda.souza@mcti.gov.br |
| Visibilidade | shown |
| Licença de Direitos Autorais | urlib.net/www/2012/11.12.15.10 |
| Permissão de Leitura | allow from all |
| Permissão de Atualização | não transferida |
|
| 5. Fontes relacionadas | |
| Repositório Espelho | sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.22 |
| Unidades Imediatamente Superiores | 8JMKD3MGPCW/3F35TRS |
| Lista de Itens Citando | |
| Acervo Hospedeiro | sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20 |
|
| 6. Notas | |
| Campos Vazios | academicdepartment affiliation archivingpolicy archivist callnumber contenttype copyholder creatorhistory descriptionlevel dissemination doi electronicmailaddress format group isbn issn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress resumeid rightsholder schedulinginformation secondarydate secondarymark session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url versiontype |
|
