Laboratórios e Equipamentos

LIMA - UFRN

Laboratório de Instrumentação e Modelagem para Pesquisas de Aerossóis Atmosféricos

Apresentação

Objetivos

O laboratório de instrumentação e modelagem tem por objetivo fornecer uma estrutura física adequada que permita a todos envolvidos com o ensino e a pesquisa (alunos de graduação, alunos de iniciação científica, alunos de Pós-Graduação, Professores da UFRN e Professores Colaboradores Visitantes) ter um ambiente adequado de trabalho que possibilite:

  • Desenvolver atividades de pesquisa com foco em Aerossóis Atmosféricos e em Química da Atmosfera;
  • Uma infraestrutura mínima favorável a uma troca permanente de informações e conhecimentos entre pesquisadores veteranos e iniciantes;
  • Um ambiente adequado para a montagem e manutenção da instrumentação cientifica necessário para estudos em Aerossóis Atmosféricos;
  • Oferecer uma estrutura computacional mínima adequada ao desenvolvimento de modelos químicos da atmosfera.

Atividades de Instrumentação Científica

As atividades de instrumentação científica do LIMA têm por objetivo oferecer uma infraestrutura física adequada que possibilite:

  • Montagem e testes de instrumentos voltados para estudos de aerossóis atmosféricos da UFRN, dentre os quais podemos citar: sistemas que envolvam aplicações de laser para estudos atmosféricos (LIDAR), fotômetro solar, impactadores de Harvard, dentre outros;
  • Calibração de instrumentos voltados para estudos de aerossóis atmosféricos;
  • Treinamento de jovens pesquisadores em instrumentação científica voltado para estudos de aerossóis em parceria com outros institutos de pesquisa que exercem atividades de cooperação científica com o GP-MOQA.

Atividade de Processamento de Dados e Modelagem Química da Atmosfera

As atividades de modelagem química da atmosfera do LIMPEEA têm por objetivo oferecer uma infraestrutura computacional mínima que possibilite:

  • Processamento e análise de dados voltados para estudo de aerossóis atmosféricos (por exemplo, dados coletados pelo sistema LIDAR, impactador de Harvard, etc);
  • Implantação e adaptação de modelos químicos da atmosfera voltados para as condições climáticas do nordeste brasileiro;
  • Pesquisa e desenvolvimento de modelos químicos da atmosfera;
  • Análise estatística de dados químicos da atmosfera.

Instrumentação

LIDAR-NATAL-RN (DUSTER)

A instalação do sistema LIDAR-Natal é Fruto da Cooperação Técnico-Científica entre Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) através do Grupo de Pesquisa de Modelagem e Observação de Química da Atmosfera (GP-MOQA), Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e CTGAS-ER. O sistema DUSTER foi concebido para a investigação de aerossóis atmosféricos com ênfase na identificação de aerossóis de poeira mineral provenientes do deserto do Saara. O DUSTER é um LIDAR monoestático biaxial de resolução espacial típica de 7,5 m e seus componentes tem as seguintes características O sistema é formado por um telescópio Cassegraniano de 35 cm de diâmetro, 4 canais de detecção nos comprimentos de onda de 1064 nm, 532 nm (paralelo), 532 nm (perpendicular) e 355 nm, um regristrador transiente de dados da LICEL e um laser pulsado comercial de Nd:YAG (Brilliant da Quantel SA).

Container abrigo do sistema DUSTER

Sistema DUSTER com seu laser e o telescópio de detecção

Detalhe dos canais de detecção

Detalhe do laser do DUSTER em funcionamento

Fotômetro Solar (CIMEL-CE 318N)

O fotômetro solar CIMEL modelo padrão da família CE 318N da AERONET é utilizado para medir irradiação espectral do sol e radiações do céu por meio das medidas de almucântara, plano principal e irradiância direta, fornecendo propriedades ópticas, microfísicas e radiativas de aerossol. Conforme Paixão et al. (2006), há dois tipos de medidas, as diretas e as derivadas cujas primeiras são obtidas com o colimador do radiômetro apontando diretamente para o sol, aproximadamente a cada 15 minutos, e as últimas quando o colimador não aponta diretamente para o sol. Em janeiro de 2016, Natal passou a fazer parte da AERONET (AErosol RObotic NEtwork), que é uma federação de redes de sensoriamento remoto em terra dos aerossóis atmosféricos, estabelecidas pela NASA e PHOTONS (PHOtométrie pour le Traitement Opérationnel de Normalisation Satellitaire; Univ. of Lille 1, CNES, and CNRS-INSU), sendo expandida por redes (RIMA, AeroSpan, AEROCAN e CARSNET) e outros.

O fotômetro CIMEL se encontra no telhado da ECT (Escola de Ciências e Tecnologia) da UFRN e foi trazido por uma parceria entre o IPEN e a UGr (Universidade de Granada-Espanha) como parte no Projeto do CNPq intitulado “Aerossóis Nuvens: um estudo comparativo com sensoriamento remoto e modelagem”, que é coordenado pelo Prof. Dr. Eduardo Landulfo (IPEN/Universidade de São Paulo) e do qual faz parte o GP-MOQA/UFRN coordenado pela Profa. Dra. Judith Hoelzemann (Departamento de Ciências Atmosféricas e Climáticas/ CCET/ UFRN).

Ele possui nove filtros (340, 380, 440, 500, 675, 870, 93, 1020 e 1640 nm) que captam a extinção (espalhamento e/ou absorção) da luz devida a interação aerossol-radiação. Os dados são enviados à rede RIMA-AERONET via internet e são processados pelos algoritmos de inversão, em seguida, a rede disponibiliza dados, a nível mundial, de profundidade óptica de aerossóis e outras propriedades, calculados para três níveis de qualidade: nível 1.0 (dados brutos), nível 1.5 (dados livres de nuvens) e nível 2.0 (dados livres de nuvens e com qualidade assegurada) cujo nível 2.0 tem uma qualidade assegurada, pois o instrumento passa por uma calibração a cada ano de medições.Os dados de propriedades ópticas dos aerossóis fornecidos pela AERONET podem ser utilizados para modelagem química da atmosfera, comparação e avaliação de outros bancos de dados tais como satélites e Lidar (Light Detection And Ranging), classificação dos tipos de aerossóis presentes na coluna atmosférica, dentre outros estudos.

CIMEL-Natal instalado na Escola de Ciência e Tecnologia da UFRN

CIMEL-Natal em funcionamento

Membros

Pesquisadores principais

Profa. Dra. Judith Johanna Hoelzemann (PPGCC-UFRN)
Coordenadora do Grupo de Pesquisa

Prof. Dr. Eduardo Landulfo (IPEN-USP)

Dr. Fábio Juliano da Silva Lopes (IPEN-USP)

Pesquisadores colaboradores

Profa. Dra. Elena Montilla Rosero (Colombia)

Prof. Dr. Claudio Moises Santos e Silva (PPGCC-UFRN)

Profa. Dra. Maria Helena Constantino (PPGCC-UFRN)

Profa. Dra. Neusa Maria Paes Leme (INPE/ PPGCC-UFRN)

Prof. Dr. Weber Andrade Gonçalves (PPGCC-UFRN)

Profa. Dra. Maria Paulete Pereira Martins (INPE/PPGCC-UFRN)

Pesquisadores pós-doutorandos

Dra. Cristina Tobler de Souza Era (PPGCC-UFRN)

Doutorandos

Msc. Anderson Guimarães Guedes (ECT-UFRN/ PPGCC-UFRN)

Msc. Ediclê de Souza Fernandes Duarte (PPGCC-UFRN)

Mestrandos

Aline Kelly de Souza Melo (PPGCC/UFRN)

Daniel Camilo Fortunato dos Santos Oliveira (PPGCC-UFRN)

Marcos Paulo Araújo (PPGCC-UFRN)

Nara Poliana Meneses de Oliveira (PPGCC-UFRN)

Iniciação Científica

Renata Sammara da Silva Santos (DCAC-UFRN)

Kívia Marina Freitas de Macêdo (DCAC-UFRN)

Projetos Desenvolvidos

Projetos

DUSTER: O novo sistema LIDAR do DCAC/CCET/UFRN para a avaliação do transporte transcontinental de aerossóis atmosféricos.

Descrição: Todos os anos, grandes quantidades de plumas de poeira são injetadas na atmosfera provenientes do deserto do Saara e transportadas para locais distantes nas direções dos oceanos Atlântico (Norte e Oeste) e mar Mediterrâneo. Estima-se que cerca de 3 bilhões de toneladas de poeira do Saara são transportadas desta forma a cada ano e há suspeitas consideráveis sobre a influência destes aerossóis no balanço radioativo da Terra. A técnica de LIDAR tem sido muito usada nos últimos anos nas ciências atmosféricas, por que ela disponibiliza informação efetiva sobre as propriedades ópticas dos aerossóis atmosféricos e sua evolução. LIDAR é um acrônimo para light detection and ranging, que pode ser traduzido de maneira livre como ?detecção da luz e determinação da distância?. A técnica LIDAR baseia-se no mesmo princípio de operação do radar, entretanto utilizando como fonte de radiação um laser. A presença das partículas de aerossol do Saara tem sido observada há muito tempo através de medidas intensivas de campanhas experimentais com LIDAR, porém necessita-se de medidas de longo prazo para melhorar e complementar observações por satélite, disponibilizando dados de alta resolução temporal e de altitude. O Instituto de Pesquisas Energéticas e Nuclear (IPEN) de São Paulo desenvolveu um sistema de LIDAR despolarizado, que recentemente foi instalado no Departamento de Ciências Atmosféricas e Climáticas do CCET/UFRN em Natal/RN e batizado de DUSTER. Essa mais recente estação da rede Latino Americana de LIDAR LALINET (http://lalinet.org/), entrou em operação em fevereiro de 2016, para fornecer rotineiramente perfis verticais de propriedades ópticas de aerossol em alta resolução temporal e espacial com o objetivo principal de identificar camadas de aerossol provenientes do deserto Africano. Este projeto visa apoiar e enfortalecer a operação e pesquisa com o DUSTER na UFRN, formando especialistas em LIDAR que produzam dados operacionais e os interpretem em trabalhos científicos em colaboração nacional e internacional com os colegas do LALINET.

Cooperações Científicas

Cooperações Nacionais

  • IPEN/USP (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - Universidade de São Paulo);
  • INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais).

Cooperações Internacionais

  • Universidade de Granada (Espanha).

Trabalhos Publicados

Apresentações em Congressos

2015

1. Simpósio Internacional de Climatologia

Data: 13 à 16 de outubro de 2015.

Título do trabalho: Implementação de um sistema Lidar em Natal/RN (Brasil) para avaliação do transporte transcontinental de aerossóis de poeira saariana sobre o território brasileiro. Tipo do trabalho: Resumo expandido.

2016

2. IX Workshop Lidar Measurements in Latin America (WLMLA)

Data: julho 2016.

Título do trabalho 1: First Urban Boundary layer determination from Lidar measurements at Natal (Brazil). Tipo do trabalho: Resumo.

Título do trabalho 2: Tropospheric vertical profiles of aerosol optical parameter at Brazilian Northeastern: Preliminary results. Tipo do trabalho: Resumo.

3. OSA Latin America Optics & Photonics Conference (LAOP) 2016

Data: 22 à 25 de Agosto de 2016.

Título do trabalho: Identification and monitoring of atmospheric particles by multiwavelength Radar Laser in South America. Tipo do trabalho: Resumo.

4. Conference on Lidar Technologies, Techniques, and Measurements for Atmospheric Remote Sensing, part of SPIE Remote Sensing, SPIE 2016

Data: Setembro de 2016.

Título do trabalho: DUSTER Lidar: Transatlantic transport of aerosol particles from the Sahara and other sources: First results from the recently installed LIDAR and sunphotometer basis in Natal/Brazil. Tipo do trabalho: Resumo expandido com publicação do trabalho completo.

5. International Global Atmospheric Chemistry (IGAC) 2016

Data: Setembro de 2016.

Título do trabalho: First Lidar measurements in the Brazilian Northeast to study transatlantic transport of Saharan aerosols. Tipo do trabalho: Resumo expandido.

2017

6. ILRC-28-28 th. International Laser-Radar Conference

Data: 25 à 30 de junho de 2017.

Título do trabalho 1: Detection of Sahara Mineral Dust Aerosol Transport in the Brazilian Northeast through a Depolarizations LIDAR. Tipo do trabalho: Resumo com publicação de trabalho completo.

Título do trabalho 2: LALINET status – Station Expansion and Lidar ratio Systematic Measurements.

 

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