Caracterização das emissões atmosféricas pela queima de biomassa em Santa Catarina

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2020.A queima de biomassa afeta a qualidade do ar nas escalas locais, regionais e globais. Apesar das maiores ocorrências das queimadas no Brasil se concentrarem na Amazônia e no Cerrado, para uma mitigação efetiva das emissões atmosféricas, requer uma avaliação detalhada de sua distribuição temporal e espacial em outras regiões brasileiras. Devido à presença de um contraste entre formações florestais, agricultura intensiva, pastagem, silvicultura e áreas de alta densidade populacional, o estado de Santa Catarina (SC) no sul do Brasil oferece uma oportunidade única de analisar a caracterização das emissões atmosféricas pela queima de biomassa. Desse modo, os objetivos deste trabalho visa (i) Analisar a variabilidade espacial das queimadas em Santa Catarina; (ii) Verificar a sazonalidade nas queimadas em Santa Catarina; (iii) Verificar tendências ao longo dos anos nas queimadas em Santa Catarina; (iv) Verificar a relação entre o uso e ocupação da terra e as queimadas em Santa Catarina; (v) Estimar as emissões atmosféricas originadas pelas queimadas em Santa Catarina. Foram analisados dados de focos de calor gerados pelo modelo de emissões FINN (Fire Inventory from NCAR) em Santa Catarina, de 2002 a 2017. As mesorregiões, Serrana, Oeste e Norte Catarinense são identificadas com os maiores registros de fogo em SC, com 19.134, 17.285 e 6.024 focos de calor respectivamente entre 2002 e 2017. Os eventos de incêndio ocorreram predominantemente em Florestas naturais (37%), Formação Campestre (19%) e regiões com agricultura (29%). Uma substancial redução de focos de calor é verificada de 2006 a 2015. Possivelmente devido a políticas públicas e financiamento para sistemas de vigilância e prevenção das queimadas. Em contraste, os eventos de incêndio aumentaram abruptamente, 430%, de 2015 a 2017, fato que nenhum extremo climático tenha ocorrido para justificar esse aumento. A magnitude das emissões atmosféricas oriundas da queima de biomassa em SC (e.g. média anual de 418.650 toneladas de CO), em alguns casos, supera às emissões veiculares em São Paulo-SP, conhecida como uma das principais fontes de poluição do ar no Brasil. Uma forte correlação entre o inventário de criação expansiva de bovinos com as queimadas indica que as emissões originadas pela queima de biomassa em SC são atribuídas as atividades antropogênicas. Outras atividades agrícolas como as culturas permanentes, temporárias e de origens florestais apresentaram correlações positivas e significativas com as queimadas. Esses resultados detalhados podem fornecer informações sobre a política de uso da terra para controlar os eventos de fogo e suas emissões associadas com as questões climáticas e de saúde relacionadas à qualidade do ar.Abstract: Burning biomass affects air quality at local, regional and global scales. Even though the greatest occurrences of fires in Brazil are concentrated in the Amazon and the Cerrado, for an effective mitigation of atmospheric emissions, it requires a detailed assessment of their temporal and spatial distribution in other Brazilian regions. Due to the presence of a contrast between forest formations, intensive agriculture, pasture, forestry and areas of high population density, the state of Santa Catarina (SC) in southern Brazil offers a unique opportunity to analyze the characterization of atmospheric emissions by burning biomass. Thus, the objectives of this work aim to (i) Analyze the spatial variability of fires in Santa Catarina; (ii) Check the seasonality of fires in Santa Catarina; (iii) Check trends over the years in the fires in Santa Catarina; (iv) Check the relationship between land use and occupation and burning in Santa Catarina; (v) Estimate the atmospheric emissions caused by the fires in Santa Catarina. Heat source data generated by the FINN (Fire Inventory from NCAR) emission model in Santa Catarina, from 2002 to 2017 were analyzed. The mesoregions, Serrana, Oeste and Norte Santa Catarina are identified with the largest fire records in SC, with 19.134, 17.285 and 6.024 fire spots respectively between 2002 and 2017. Fire spots occurred predominantly in natural forests (37%), grasslands (19%) and regions with cropland and pastures (29%). A substantial reduction in fire spots is observed from 2006 to 2015. Possibly due to public policies and funding for fire surveillance and prevention systems. In contrast, fire events increased dramatically, 430%, from 2015 to 2017, a fact that no climatic extremes have occurred to justify this increase. The magnitude of atmospheric emissions from burning biomass in SC (e.g. annual average of 418,650t of CO), in some cases, exceeds vehicle emissions in São Paulo-SP, known as one of the main sources of air pollution in Brazil. A strong correlation between the inventory of expansive cattle breeding and the burning indicates that the emissions caused by the burning of biomass in SC are attributed to anthropogenic activities. Other agricultural activities such as permanent, temporary and forestry crops showed positive and significant correlations with fires. These detailed results can provide information on land use policy to control fire events and their emissions associated with climate and health issues related to air qualit