Um método de correção in situ para analisadores de caminho aberto e resposta rápida, e sua implicação em fluxos de CO2 medidos no reservatório de Itaipu

Orientador: Prof. Dr. Nelson Luis da Costa DiasTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Num éricos em Engenharia. Defesa : Curitiba, 19/03/2019Inclui referências: p. 113-123Área de concentração: Dinâmica dos Fluidos ComputacionalResumo: A fim de obter medições acuradas de fluxos de CO 2 com o M étodo das Covariâncias Turbulentas, desenvolveu-se neste trabalho uma técnica de calibração em campo do analisador de CO2 que implementa a correção W PL e corrige erros geralmente identificados em fluxos medidos por esse método com analisadores de caminho aberto. Ao comparar concentrações de CO2 medidas por dois sensores diferentes instalados em uma estação micrometeorológica no reservatório de Itaipu, encontrou-se diferenças entre essas concentrações da ordem da acurácia dos sensores, mas que introduziam erros nos fluxos desse escalar. Notou-se que o coeficiente angular da reta ajustada a essas concentrações variou em função da temperatura do ar e da concentração do vapor de água, indicando, também, contaminação ambiental nas medições dos fluxos de CO2. A correção de campo eliminou os erros das medições do sensor utilizado para medição de fluxos de CO2 neste trabalho, LI-7500 (Licor Biogeosciences), fazendo uso de uma regressão linear múltipla ajustada às razões de mistura de CO2 de um sensor de resposta lenta estável (Vaisala GMP343). A correção teve um efeito maior nos fluxos de CO 2 medidos em períodos frios do que em períodos quentes, alterando, em alguns casos, o sinal dos fluxos medidos (de fixação de CO 2 para emanação e vice e versa). Os fluxos de CO 2 da superfície líquida do reservatório corrigidos pelo método de correção em campo foram selecionados por um modelo analítico de footprint, e apresentaram três padrões diferentes: fixação de CO2 diurna e emanação noturna, que foi atribuído à fotossíntese no reservatório, fixação de CO2 noturna e emanação diurna, que foi atribuído ao gradiente de concentração de CO2 entre a água e o ar, e fluxos sendo intensificados pela velocidade do vento. Os fluxos medidos no reservatório de Itaipu eram da mesma ordem de grandeza de fluxos medidos em reservatórios e lagos naturais. Em média, o reservatório de Itaipu agiu como uma fonte de gás carbônico à atmosfera: a média de todos os fluxos de CO 2 foi de +12,78 + gm - 2s-1 . Palavras-chave: Gases de Efeito Estufa, Método das Covariâncias Turbulentas, Fluxos turbulentos de CO 2.Abstract: In order to obtain accurate measurements of CO 2 fluxes from Itaipu reservoir water, a field correction was developed in this work for open path and fast response CO 2 analyzers which includes W PL correction and correct errors commonly identified in fluxes measured by open path CO2 analysers in eddy covariance. When comparing CO2 concentrations measured by two sensors installed in a micrometeorological station deployed to an island of the Itaipu reservoir, differences in the order of accuracy of the sensors were obtained. However, the line slope adjusted to these concentrations varied according to environmental variables, which generates a corresponding impact on CO2 fluxes. In order to remove environmental contaminations in the data of the sensor used to obtain CO2 fluxes in this work, LI-7500 (LI-CO R Biogeosciences), a field correction with a multivariate linear regression adjusted in CO2 mixing ratio from a stable slow response sensor (Vaisala GMP343). The correction was greater in CO2 fluxes measured in colder periods than in warmer periods, changing, in some cases, the signal of the measured fluxes (from CO 2 sink to source and the opposite). CO2 fluxes of the reservoir water surface were selected by an analytical model of footprint. CO2 fluxes presented three different patterns: negative daytime fluxes and positive nightime fluxes, which was attributed to photosynthesis; negative nighttime CO2 fluxes and daytime positive CO2 fluxes, which was attributed to the gradient of CO2 concentration between water and air; and fluxes increasing with wind speed. CO2 fluxes measured in the Itaipu reservoir were of the same order of magnitude of CO 2 fluxes measured in reservoirs and natural lakes. On average, the Itaipu reservoir acted as a source of carbon dioxide to the atmosphere: the average of all CO2 fluxes was +12,78 + gm - 2s-1 . Keywords: Greenhouse Gases, Eddy Covariance, Turbulent CO 2 Fluxes