Local Circulations in São Paulo and its Influence on Pollution Dispersion

Os efeitos causados pela presença de áreas urbanizadas da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), conhecidos por ilha de calor urbana, são estudados através da modelagem numérica e da análise de alguns dados observacionais, coletados no período de inverno de 1999 durante a 1ª Fase intensiva de medidas de campo do Projeto Temático FAPESP Meteorologia e Poluição do Ar em São Paulo" e da rede automática da CETESB. Através da utilização de imagens do satélite LANDSAT-5, foi obtido um arquivo de ocupação do solo na RMSP numa resolução de aproximadamente 424 m. Foram definidos dois tipos de ocupação urbana que diferem principalmente na verticalização e espaçamento entre as construções. Simulações realizadas com uma parametrização adequada ao tratamento das propriedades da superfície em áreas urbanas, o modelo RAMS-TEB, mostraram que as fontes antropogênicas de calor de origem veicular são de grande importância no ciclo diurno de temperatura e umidade na RMSP. Uma comparação entre os dados simulados pelo modelo e dados observacionais de superfície apresentou coeficientes de correlações superiores a 0,9 para a temperatura e superiores a 0,8 para a umidade relativa. A interação entre a brisa marítima e a ilha de calor intensifica as zonas de convergência no centro da cidade, podendo ocasionar a re-circulação de poluentes nessa região. Simulações sobre o efeito da urbanização mostram que a ilha de calor urbana faz com que haja uma propagação mais rápida da frente de brisa até o centro da RMSP, que permanece estacionária por algum tempo nessa região. Os efeitos da topografia mostraram-se fundamentais na intensidade da brisa marítima e sua propagação sobre o continente. A presença de grandes corpos dágua, tais como a represa de Guarapiranga e Billings, contribui para a diminuição das amplitudes do ciclo diurno de temperatura na RMSP através das circulações do tipo brisa lacustre geradas pelos mesmos. O uso de um modelo de dispersão mostrou que, com a propagação da frente de brisa para o interior (na direção SE-NW), poluentes emitidos na RMSP são transportados para áreas remotas, diminuindo a concentração dos mesmos nas regiões emissoras.The effects caused by urbanization in the Metropolitan Area of São Paulo (MASP), known as urban heat island, are studied through the use of numerical modeling and some observed data, collected in the 1999s winter time during the first phase of intensive field measurements from the Thematic Project FAPESP Meteorology and Air Pollution in São Paulo" and also from CETESB automatic network. A 424 m resolution land use file was created using LANDSAT-5 satellite pictures where two different kinds of urban regions were identified. The main differences between these regions are the vertical structure and spacing between buildings. Simulations performed with an appropriate parameterization for the treatment of surface properties in urban areas showed that anthropogenic sources due to traffic are of great importance to the temperature and humidity diurnal cycle in MASP. Comparisons between simulated and observed surface data had a correlation coefficient greater than 0.9 for temperature and greater than 0.8 for relative humidity. The interaction between the see breeze and the urban heat island intensify the convergence zones in the center of the city, eventually causing the re-circulation of pollutants in this region. Simulations of the urbanization effects showed that the urban heat island is responsible for a faster propagation of the sea breeze front up to the center of the MASP, remaining stationary in this region for some time. The topographic effects are fundamental in the intensity of the sea breeze and its inland propagation. The presence of large water bodies, as the Guarapiranga and Billings Dams, contribute to a decrease in the temperature diurnal cycle amplitudes because of the lake breeze circulations generated by them. The use of a simple dispersion model showed that with the propagation of the sea breeze front to the countryside (in the direction SE-NW), pollutants emitted in MASP are transported to remote areas, causing a decrease in the concentration of these pollutants in the source region