BigAir – Megadados para melhorar inventários de emissões atmosféricas

Coordenador

Diogo José Sousa Lopes

Programa

Concurso de Projetos de IC&DT em todos os Domínios Científicos

Datas

29/03/2021 - 28/03/2024

Financiamento para o CESAM

249999 €

Financiamento Total

249999 €

Entidade Financiadora

FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Instituição Proponente

Universidade de Aveiro

URL / WWW

http://bigair.web.ua.pt/

DOI

10.54499/PTDC/EAM-AMB/2606/2020

Principais objetivos e inovação
O principal objetivo do projeto BigAir é melhorar o desempenho dos modelos de qualidade do ar (MQA) em Portugal utilizando megadados (disponíveis sem nenhum custo) para calcular as emissões atmosféricas Portuguesas (históricas e previstas) com elevada resolução espacial (no local exato das fontes de emissão) e temporal (valores horários). Será desenvolvida a primeira base de dados aberta e colaborativa do mundo de emissões atmosféricas para que as partes interessadas possam identificar valores inadequados e falta de informação sobre fontes de emissão. Esta plataforma irá também permitir a partilha de informação
entre a comunidade científica (internacional e nacional) e fornecer uma melhoria contínua do inventário de emissões.

Revisão da literatura
A poluição do ar é o maior risco ambiental para a saúde humana e é responsável por 4,2 milhões de mortes em todo mundo a cada ano. Em Portugal, desde os anos 90 que os MQA têm sido desenvolvidos e aplicados para fornecer recomendações de medidas para a melhoria da QA, previsão da QA, avaliação da QA e auxiliar na definição de políticas de AQ. Embora tenham sido realizados grandes avanços no poder computacional e na pesquisa científica, as emissões atmosféricas (dos inventários globais e europeus) utilizadas pelos MQA continuam a ser a sua fonte predominante de incerteza e as principais razões são os valores de emissões imprecisos relacionados com a utilização de fatores de emissão (e.g. da ressuspensão das poeiras das estradas) e dados de atividade inadequados, incorreta alocação das emissões devido à resolução espacial groseira dos inventários disponíveis (entre 0,0625˚ e 0,1˚), aplicação de perfis temporais (mensais, semanais e horários) e especiações imprecisas aos valores anuais de emissões atmosféricas. Nos últimos anos, a coleta massiva de dados (megadados) tem surgido como uma das soluções para a poluição do ar, nomeadamente para a melhoria dos inventários de emissões.

Plano e métodos
Para atingir o objetivo principal, o projeto BigAir será organizado em 5 tarefas: Tarefa 1) fontes de megadados; Tarefa 2) Ressuspensão de poeiras da estrada; Tarefa 3) Dados de emissões; Tarefa 4) Avaliação da nova abordagem; e Tarefa 5) Base de dados do inventário de emissões.
Na Tarefa 1, os megadados (e.g. dados meteorológicos) serão tratados, armazenados e processados utilizando o sistema computacional de alto desempenho da UA, linguagem de programação python e as suas ferramentas de ciência de dados. Uma vez que a importância das emissões de não-exaustão provenientes do transporte rodoviário irá aumentar e existe falta de informação sobre esta fonte, na Tarefa 2, os fatores de emissão da ressuspensão das poeiras das estradas serão quantificados considerando o procedimento AP-42 da USEPA (Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos). Na Tarefa 3, utilizando os
dados obtidos nas tarefas anteriores, as emissões atmosféricas Portuguesas históricas e previstas com elevada resolução espacial e temporal serão quantificadas aplicando, sempre que possível, a metodologia mais precisa fornecida pelo guia Europeu sobre inventários de emissões. Em relação a previsão das emissões, estas serão estimadas utilizando redes neurais artificiais, dados de previsão meteorológica, horários de funcionamento de instalações e transporte. Além disso, uma abordagem de conjunto, considerando os inventários de Globais e Europeus disponíveis, será desenvolvida com objetivo de comparar esta
metodologia com o inventário desenvolvido neste projeto. Na Tarefa 4, será avaliado o desempenho da MQA (usando modelos Eulerianos, Gaussianos e Lagrangianos), a incerteza do inventário e o impacto da incerteza das emissões atmosféricas nos resultados dos MQA. Finalmente, na última tarefa, será desenvolvida a base de dados aberta e colaborativa de emissões atmosféricas.

Conhecimento do consórcio do projeto
Os desafios técnico-científicos do BigAir requerem uma abordagem multidisciplinar que será suportada pela experiência do consórcio constituída pelo GEMAC (Grupo de Emissões Modelação e Alterações Climáticas) e LAC (Laboratório de Química da Atmosfera). O GEMAC tem experiência comprovada na quantificação de emissões atmosféricas e desenvolvimentos/aplicações de MQA desde a escala regional até a local; o LAC é especializado na investigação das propriedades físicas e químicas das fontes de emissão.

Resultados esperados
O principal resultado do BigAir será o desenvolvimento do inventário Português de emissões atmosféricas e a sua base de dados. O consórcio dedicará também um grande esforço e dedicação na disseminação e promoção do conhecimento desenvolvido no projeto entre os decisores, partes interessadas e comunidade científica. Para além dos indicadores típicos de disseminação científica (e.g. comunicações em conferências), o consórcio pretende criar páginas web do projeto em várias plataformas com objetivo de alcançar um amplo público.

membros do CESAM no projeto

Célia dos Anjos Alves

Investigadora Principal com Habilitação

Daniel Fernandes Graça

Estudante de Doutoramento

Diogo José Sousa Lopes

Investigador Doutorado

Joana Cardoso Ferreira

Investigadora Auxiliar

Johnny Daniel Conceição dos Reis

Estudante de Doutoramento

Sandra Isabel Moreira Rafael

Investigadora Júnior