Study of the effect of aerosol particles emitted by biomass burning on surface solar radiation from measurements made in the Jaru Biological Reserve

Durante a estação seca, é comum se observar um grande número de queimadas ocorrendo no Brasil. A fumaça proveniente da queima intensa é facilmente vista em imagens de satélite, principalmente na região de Cerrado e na Bacia Amazônica, e é responsável pela injeção de uma grande quantidade de partículas na atmosfera. Essas partículas de aerossol irão interagir diretamente com a radiação solar incidente, pelos processos de absorção e espalhamento, o que afetará a irradiância solar global incidente em superfície, a fração entre componente direto e difuso e a distribuição espectral. A modelagem precisa dessa interação ainda requer investigação científica. Nesse contexto, os resultados apresentados neste trabalho buscaram avaliar o desempenho de modelos ópticos para o aerossol de queimadas propostos por Rosário (2011) para a região da Reserva Biológica do Jaru (ou Rebio Jaru), Rondônia, durante a estação seca de 2007. Os modelos ópticos foram separados em intervalos de albedo simples, resultando em três grupos ou regimes: um mais absorvedor, um moderadamente absorvedor e um mais espalhador. Os dados simulados utilizando o código de transferência radiativa SBDART foram comparados com medidas feitas in situ na Rebio Jaru. Os dados foram obtidos entre os dias 24 de agosto e 31 de outubro de 2007. Foram analisados dados medidos por um Multifilter Rotating Shadowband Radiometer (MFRSR - canais de 670, 870 e 1036 nm e da irradiância solar total), por um sensor PAR (irradiância fotossinteticamente ativa) e dados de um pirânometro (irradiância solar total). A irradiância fotossinteticamente ativa compreende o intervalo entre 400 e 700 nm e corresponde à energia solar utilizada na fotossíntese realizada pelas plantas. Ela foi utilizada para avaliar o desempenho dos modelos propostos por Rosário (2011). Para esse intervalo espectral, o modelo óptico mais espalhador é o que melhor representou o período analisado. Estudos de caso foram feitos para avaliar o comportamento dos demais dados para dias com valores distintos da profundidade óptica do aerossol em 550nm. Os resultados obtidos pela análise das medidas feitas pelo MFRSR divergiram com relação ao do sensor PAR e do Piranômetro. As divergências observadas podem estar associadas à degradação instrumental. Sugere-se que sejam realizados estudos mais detalhados levando em consideração o conteúdo integrado de vapor dágua, entre outras variáveis meteorológicas, com a finalidade de definir um método eficiente para determinar o melhor modelo óptico para o aerossol de queimadas e para diferentes regiões da Bacia Amazônica, como efetuado por Rosário (2011) na região de Alta Floresta.During the dry season biomass burning activities are frequent in Brazil. The smoke from these intense fires can easily be seen with satellite imaging, mostly in the centermost region of Brazil and the Amazon, and it is responsible for the input of large amounts of particles to the atmosphere. These aerosol particles interact directly with the incoming solar radiation, through absorption and scattering processes, which will affect the incoming global solar irradiation reaching the surface, the fraction between the direct and diffuse components and the spectral distribution. The accurate modeling of these interactions requires further scientific investigation. In this context, the present work evaluated the performance of biomass burning aerosol optical models proposed by Rosario (2011) for the southern Amazon, in the Jaru Biological Reserve, Rondônia, during the dry season of 2007. The proposed models were classified according to single scattering albedo intervals, and three distinct groups or regimes were identified: one for more absorbing particles, one for moderately absorbing particles and one for more scattering particles. Simulated data using the Radiative Transfer code SBDART were compared with in situ measurements performed at Rebio Jaru. The data were collected between August 24th and October 31st 2007. Data measured by a Multifilter Shadowband Rotating Radiometer (MFRSR - channels 670, 870 and 1036 nm and the total solar irradiance) from a PAR sensor (photosynthetically active radiation) and from a pyranometer (total solar irradiance) were included in the analysis. Photosynthetically active irradiance spectral interval spans between 400 and 700 nm, and corresponds to the solar energy used on the vegetation photosynthesis. This spectral region was chosen to evaluate the performance of the optical models. For this spectral interval, the more scattering optical model better represented the measured values. Case studies were conducted to evaluate the performance of the radiative transfer code and the optical models on days with distinct values of the aerosol optical depth at 550nm. The results showed that simulations for MFRSR channels diverged from the PAR sensor and the pyranometer. These divergences could be associated to instrumental degradation. It is suggested that further studies be conducted taking into account water vapor content variability, and other meteorological variables, in order to define an efficient method to determine the best optical model for the smoke aerosol and for different regions in the Amazon Basin, as performed by Rosario (2011) for Alta Floresta