Medição e análise de fluxos de CO2 no reservatório da Usina Hidrelétrica de Itaipu com o Método de Covariâncias Turbulentas

Orientador : Prof. Dr. Nelson Luis da Costa DiasDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 11/06/2014Inclui referênciasResumo: Tem havido um esforço considerável para se estimar as emissões de gases de efeito estufa em reservatórios de usinas hidrelétricas no Brasil, em parte devido a sua importância na matriz de geração de energia do país. Entre os métodos utilizados para se medir o fluxo desses gases na escala dos ecossistemas, o Método das Covariâncias Turbulentas (MCT) é amplamente utilizado. Sobre superfícies líquidas, entretanto, a sua aplicação é mais difícil, devido, entre outros fatores, à exigência de uma plataforma de medição estável, fornecimento de energia e dificuldades logísticas. Neste trabalho, relata-se medições de fluxos de gases de efeito estufa com o MCT em reservatórios de hidrelétricas, em que os fluxos de dióxido de carbono foram medidos durante o ano de 2013 (10 meses com lacunas, 174 dias no total) no reservatório da Usina Hidrelétrica de Itaipu. Devido às medições contínuas dos fluxos com esta tecnologia foi possível determinar a sazonalidade e o ciclo diário do fluxo de dióxido de carbono em um canal do reservatório localizado na zona de transição, em que se constatou uma predominância de fluxos negativos no período diurno e positivos no período noturno do verão, outono e primavera, e de fluxos negativos em ambos os períodos do inverno. Os maiores efluxos de CO2 de todo o período de monitoramento foram na primavera, enquanto que no inverno ocorreu a maior fixação desse gás no reservatório. Os fluxos de CO2 medidos em Itaipu são comparáveis aos fluxos medidos pelo MCT em lagos naturais reportados na literatura. Ao longo de todo o período de medição o reservatório fixou, em média, 0,783 _molm?2s?1 de CO2 da atmosfera. Palavras-chave: Gases de Efeito Estufa, Método de Covariâncias Turbulentas, Reservatórios, Fluxo de Dióxido de Carbono.Abstract: There has been a considerable effort to estimate greenhouse gas (GHG) emissions by hydroelectric reservoirs in Brazil, partly due to their importance in the country's energy generation matrix. Among the methods that have been used to measure the flux of those gases at the ecosystem scale, the Eddy Covariance Method (EC) is widely used. For lake environments, however, its application is more difficult due, among other factors, to the requirement of a stable measuring platform, energy supply and logistical difficulties. In this work, we report an effort to make interseasonal measurements of the CO2 flux across the water-air interface of a lake with the EC method. In this study, the CO2 flux was measured during 2013 (10 months with gaps, 174 days in total) at Itaipu lake, in Southern Brazil (1460 km2). Due to the possibility of making more or less continuous measurements with the EC method, it was possible to determine the seasonality and the daily cycle of the carbon dioxide fluxes in the reservoir. We found more diurnal fixation and nocturnal emission in Ssummer, Aautumn and spring, and more fixation throughout the 24-hour cycle during the winter. The highest CO2 emission rates were measured in spring, and the largest fixation rates during winter. The order of magnitude of the fluxes measured in this work was comparable with the values reported in the literature. Overall, the reservoir was a sink of CO2, with a mean value of 0,783 _molm?2s?1 over all valid measurements. Key-words: Greenhouse Gas, Eddy Covariance, Reservoirs, Carbon Dioxide Fluxe

Desempenho dos serviços de água e esgoto no litoral do Paraná.

Este trabalho teve como objetivo ranquear o desempenho dos serviços de água e esgoto das sete cidades do litoral do Paraná. Para isto foram escolhidos os métodos do Ranking Trata Brasil 2021 e o método da Agência Reguladora Intermunicipal de Saneamento de Santa Catarina (ARIS-SC). Ambos os métodos utilizam os dados da plataforma do Sistema Nacional de Informações de Saneamento (SNIS), mas com indicadores do SNIS diferentes. O método do Trata Brasil foi aplicado com os dados do ano de 2019, e o método da ARIS, com os dados dos anos de 2017, 2018 e 2019. Ambas as metodologias resultaram em rankings parecidos entre as setes cidades do litoral do Paraná, sendo que a cidade de Pontal do Paraná ficou na primeira colocação no método do Trata Brasil, e a cidade de Matinhos, no método da ARIS-SC. As cidades de Matinhos e Pontal do Paraná se destacaram principalmente por conta dos investimentos realizados por suas prestadoras de serviços nos últimos anos. Mesmo sendo metodologias diferentes, as pontuações apresentaram pouca variação. A diferença na primeira colocação foi acarretada pelos diferentes indicadores utilizados em cada metodologia e a diferença dos anos de pesquisa em cada método. A cidade de Antonina acabou na última colocação em ambos os métodos, pois não há dados sobre a coleta de esgoto e tratamento de esgoto

Fluxos Turbulentos de Dióxido de Carbono Sobre o Reservatório da Usina Hidrelétrica de Itaipu – PR

Fluxos turbulentos de dióxido de carbono (CO2) foram medidos sobre o reservatório da usina hidrelétrica de Itaipu durante 13 dias de dezembro de 2012. Nessa campanha, notou-se que no período diurno os fluxos de CO2 eram controlados pela radiação solar incidente, sendo que se constatou fixação de  CO2 pelo reservatório durante o dia

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

Avaliação da Similaridade entre as flutuações turbulentas de escalares em ambiente de lago

This paper presents an evaluation of scalar similarity and scalar flux similarity of measurements above the water surface of the Itaipu hydroelectric reservoir. The scalars studied were: CO2 mixing ratio (rc), air temperature (θ), specific air humidity (q) and the vertical wind velocity (w). With the variance method it was found that the vertical wind velocity is in agreement with Monin-Obukhov Similarity Theory. On the other hand, the other scalars presented larger deviations in relation to the theoretical prediction. The worst results were for air temperature and mixing ratio of CO2. The most similar scalars were θ and q, with the most frequent correlation coefficient varying in the range [0.55:0.64] for measurements in unstable atmospheric conditions and in the [−0.85:−0.75] range for measurements under stable atmospheric conditions. Regarding the scalar fluxes, they presented greater similarity to each other than the scalars themselves.Este trabalho apresenta uma avaliação da similaridade entre escalares e fluxos de escalares medidos sobre a superfície líquida do reservatório da Usina Hidrelétrica de Itaipu. Os escalares estudados foram: razão de mistura de CO2 (rc), temperatura do ar (θ), umidade específica do ar (q) e a componente vertical da velocidade do vento (w). Com o método da variância constatou-se que a componente vertical da velocidade do vento atende à Teoria de Similaridade de Monin-Obukhov. Já os outros escalares apresentaram desvios maiores em relação à previsão teórica. Os piores resultados foram para a temperatura do ar e para a razão de mistura de CO2. Os escalares que apresentaram maior similaridade entre si foram θ e q, com coeficiente de correlação variando com maior frequência no intervalo [0,55:0,64] para as medições em condições instáveis da atmosfera e no intervalo de [−0,85:−0,75] para medições em condições estáveis da atmosfera. Com relação aos fluxos dos escalares, eles apresentaram maior similaridade entre si do que os próprios escalares

Liquens como bioindicadores da poluição atmosférica em Paranaguá - PR

Lichens are organisms widely used as bioindicators of air quality. Due to the sensitivity of these organisms to atmospheric pollutants, in highly polluted environments, only the most resistant species predominate or even become extinct. In this work, the concentration of lichens on trees in the city of Paranaguá was evaluated to compare the air quality of the port and commercial area with the air quality of the residential region. We evaluated ninety trees distributed throughout the city, where we observed that both the concentration of lichens and the variety of species are higher in residential areas than in port areas, probably due to the better air quality in the residential area of Paranaguá.Os liquens são organismos amplamente utilizados como bioindicadores de qualidade do ar. Devido à sensibilidade desses organismos aos poluentes atmosféricos, em ambientes muito poluídos predominam-se as espécies mais resistentes ou até mesmo se extinguem. Neste trabalho, a concentração de liquens em árvores da cidade de Paranaguá foi avaliada para se comparar a qualidade do ar da região portuária e comercial com a qualidade do ar da região residencial da cidade. Foram avaliadas 90 árvores distribuídas pela cidade, onde se pode constatar que tanto a concentração de liquens quanto a variedade de espécies de liquens é maior na zona residencial do que na zona portuária, provavelmente devido à melhor qualidade do ar da zona residencial de Paranaguá