segunda-feira, 11 de junho de 2012

Experimentos e Simulação - Propagação de fogos de superfície

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Propagação de fogos de superfície: Experimentos e Simulação

Como resultado da cooperação entre o nosso grupo de trabalho, a Universidade de Washington (Seattle – USA) e os laboratórios de ciências de fogo do U.S. Forest Service no Seatle (Pacific Wildland Fire Sciences Laboratory) e no Missoula, (Missoula Fire Sciences Laboratory)), apresentamos a simulação de um fogo superficial na floresta amazônica.

No primeiro filme, é mostrada a propagação de um fogo de superfície no experimento feito em Cruzeiro do Sul – AC em setembro de 2010.
No segundo filme, pode-se ver a propagação de um fogo de superfície com biomassa retirada da floresta. Estes experimentos serviram para a medição da taxa de propagação do fogo em condições controladas (umidade, vento, temperatura, altura do leito de biomassa). 
No terceiro filme é apresentada a simulação feita com o software Wildland-Urban Fire Dynamics Simulator (WFDS) (http://www.fs.fed.us/pnw/fera/research/wfds/).  A imagem mostra o leito de biomassa na área quadrada central e o solo ao redor do leito de biomassa (em amarelo). A cor do leito de biomassa representa a sua temperatura (escala indicada na direita da imagem). No quarto filme, a mesma simulação mostra a evolução da temperatura no leito de biomassa assim como a movimentação da fumaça e a região de liberação de calor na chama maior que 200kW/m3.
Nosso trabalho agora é adequar os parâmetros do modelo para melhor representar o caso real mostrado.

Especial agradecimento devo ao  Prof. Dr. Ernesto Alvarado (University of Washington – Seattle) e ao Dr. William E. Mell  (USFS Pacific Wildland Fire Sciences Laboratory). Estas simulações foram realizadas durante minha bolsa de pesquisa no exterior ( Seattle – USA; março a junho de 2012) no projeto FAPESP  2011/ 20679-2.


Prof. Dr. Guenther C. Krieger Filho
Dept. Eng. Mecânica da EPUSP
Responsável no projeto FAPESP 2008/04490-4 pelo tema "Obtenção de Parâmetros que Caracterizam a Propagação de Fogo de Superfície em Floresta Tropical da Região Amazônica



>> ENGLISH VERSION <<


Surface Fire Propagation: Experiments and Simulation

We present the results of numerical simulation of a surface fire in the Amazon forest.  This study is the result of the cooperative work between our research group, the University of Washington (SeattleUSA) and the Forest Fire Sciences Laboratories of the U.S. Forest Service in Seattle (Pacific Wildland Fire Sciences Laboratory) and Missoula, MT (Missoula Fire Sciences Laboratory). Here, we present the numerical simulation of a surface fire in the Amazonian Forest.

The first movie shows the propagation of a surface fire during a field experiment carried out in Cruzeiro do Sul, Acre on September 2010.  The second movie presents the fire propagation during an experiment outside the forest, however burning biomass gathered inside the forest. Such experiments were conducted outside the forest in order to obtain well-controlled boundary conditions (air and fuel moisture, wind velocity, air and fuel temperature, fuel bed height).

The third movie shows the results of a numerical simulation with the Wildland Fire Dynamics Simulator (WFDS) (http://www.fs.fed.us/pnw/fera/research/wfds/).  The fuel bed (biomass) is shown as the central square area. The soil around the fuel bed is shown on yellow. The color of the fuel bed is a measure of its temperature, as indicated in the scale on the right. On the fourth movie, the same simulation is shown, but including further information such as smoke plume movement and the flame region where the heat release rate surpasses 200kW/m3.

Our follow-up task now is to parameterize the model in order to get a more precise representation of the real fire shown on movie 2.

I would like to thanks specially Prof. Dr. Ernesto Alvarado (University of WashingtonSeattle) and Dr. William E. Mell  (USFS Pacific Wildland Fire Sciences Laboratory) for the technical and administrative support. The simulations were performed during my 3 month-study leave in Seattle (march through june, 2012)  funded by FAPESP  under the grant 2011/ 20679-2.


Prof. Dr. Guenther C. Krieger Filho
Mechanical Engineering Department of the University of São Paulo - Brazil
Responsible on the grant FAPESP 2008/04490-4 for the project: "Collecting parameters to characterize surface fires in tropical forests in the Amazonian region”.

quinta-feira, 12 de abril de 2012

Artigos Publicados & Eventos 2011 / 2012

Nesta postagem vamos relacionar alguns eventos em que integrantes do nosso Grupo de Pesquisa tiveram a oportunidade de participar, e bem como informar os artigos que foram publicados no ano de 2011 / 2012 (até o momento); segue abaixo a relação:


- PUBLICAÇÕES:


Laboratory Evaluation of Amazon Forest Biomass Burnig Emissions
(Atmospheric Environment)
T. G. Soares Neto, J. A. Carvalho Jr., E. V. Cortez, R. G. Azevedo, R. A. Oliveira, W. R. R. Fidalgo, J. C. Santos.

Forest Natural Regeneration and Biomass Production After Slash and Burn in a Seasonally Dry Forest in the Southern Brazilian Amazon.
(Forest Ecology and Management - Volume 261, Issue 9, 1 May 2011, Pages 1490 - 1498)
M. V. N. d'Oliveira, E. C. Alvarado, J. C. Santos, J. A. Carvalho Jr.

Real-time Sampling of Particulate Matter Smaller Than 2.5 mm From Amazon Forest Biomass Combustion.
(Atmospheric Environment - 2012)
M. A. M. Costa a, J. A. Carvalho Jr. b,*, T. G. Soares Neto c, E. Anselmo c, B. A. Lima a, L. T. U. Kura b, J. C. Santos
Journal Homepage: Elsevier


- EVENTOS:

XXXIII - Congresso Brasileiro de Ciência do Solo
Título: Estoque de Carbono em Solos Sob Florestas Primárias no Sudoeste da Amazônia.

XXXIII - Congresso Brasileiro de Ciência do Solo
Título: Alterações Químicas na Mudança no Uso do Solo com Corte Raso e Fogo na Amazônia Ocidental Brasileira.
       
XXXV - Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados
TítuloAmostragem de Material Particulado Menor que 2,5 um Emitidos com a Queima de Biomassa Florestal e Amazônica.


5to Congresso Florestal de Cuba - Abril / 2011
Título: Almacenamiento de Carbono em Un Bosque Primario en Acre, Amazonía Brasileña.
G. Pereira-Ortega, F. de Souza-Costa, J. Andrade de Carvalho-Junior, J. Carlos dos Santos, R. Santos da Silva, R. Adriano da Silva.

III Escola de Combustão
Título: Fatores de Emissão de Gases Emitidos na Combustão de Biomassa em Experimentos na Floresta Amazônica.

Petra 2011 - Pollution and Environment - Treatment of Air, 2011, Praga
Título: Real Time Sampling of Particulate Matter Smaller Than 2,5 um Emited by burnig biomass from the Amazon Forest.

AGU - American Geophysical Union, 2011, San Francisco
Título: Pre-Havert Sugarcane Burning Determination of Emission Factors Through Laboratory Measurements and Qualification of Emissions
(Atmosphere 2012 - Volume 3, Issue 1, Pages 164 - 180)
Daniela de Azevedo França, Karla Maria Longo, Turíbio Gomes Soares Neto, José Carlos dos Santos, Saulo R. Freitas, Bernardo F. T. Rodorff, Ely Vieira Cortez, Edson Anselmo and João Andrade de Carvalho Jr.

sexta-feira, 14 de outubro de 2011

Reportagem Especial da Agência FAPESP sobre o Projeto Temático

Impacto das queimadas no efeito estufa


Por Fábio de Castro
(13/10/2012)

Agência FAPESP – Um grupo de pesquisadores de diversas instituições brasileiras realizou, na última semana de setembro, uma queimada controlada para análise científica em quatro hectares de floresta na região de Rio Branco (Acre).

O estudo, que faz parte do Projeto Temático “Combustão da biomassa em florestas Tropicais”, financiado pela FAPESP, tem o objetivo de avaliar o impacto das queimadas na atmosfera, na regeneração da floresta e no solo da Amazônia.

O projeto é coordenado por João Andrade de Carvalho Junior, professor da Faculdade de Engenharia da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em Guaratinguetá (SP). O estudo foi feito em parceria com a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), a Universidade Federal do Acre (Ufac), a Universidade de Brasília (UnB), a Universidade de São Paulo (USP) e a Universidade de Washington, entre outras instituições.

De acordo com Carvalho, as queimadas controladas têm sido realizadas pelo projeto no Acre e em Mato Grosso. Estudos sobre o tema têm sido financiados pela FAPESP desde 1993 em diversos projetos sucessivos. O atual Temático, iniciado em 2009, prevê a realização de três queimadas. A primeira havia sido realizada na região de Cruzeiro do Sul (Acre), em setembro de 2010. A terceira deverá ser realizada em 2013.

“Os dados da pesquisa permitirão quantificar os teores de carbono equivalente emitidos durante a queima, avaliar como os nutrientes do solo reagem às altas temperaturas, entender a dinâmica de regeneração natural da vegetação e medir os níveis de partículas no ar que podem causar danos ao sistema respiratório humano, entre vários outros aspectos”, disse Carvalho à Agência FAPESP.

O controle da queimada realizada pelos cientistas é rigoroso, segundo Carvalho. A pesquisa conta com a autorização da Justiça Federal e Estadual e dos Ministérios Públicos Federal e Estadual e as ações obedecem a exigências legais estabelecidas pelos órgãos de controle ambiental. O corte da vegetação foi autorizada pelo Instituto de Meio Ambiente do Acre (Imac) e pela Secretaria de Meio Ambiente do estado.

Os resultados do projeto indicam até agora que a eficiência de combustão é de 50% na área onde foi realizada a queimada. Isto é, metade do estoque de carbono armazenado em um hectare de floresta se transforma, com a queimada, em gases de efeito estufa. Na queimada anterior, realizada também quatro hectares, mas em Cruzeiro do Sul, foram emitidas cerca de 305 toneladas de gás carbônico.

“Constatamos que aproximadamente metade do material que é queimado se transforma em gases de efeito estufa como CO2 e metano. Antes de realizar a queimada, fazemos uma caracterização de toda a biomassa do local. O sítio de Cruzeiro do Sul tinha 582 árvores acima de 10 centímetros de diâmetro”, disse Carvalho.

Uma das árvores tinha entre 95 e 100 centímetros e uma delas tinha mais de um metro de diâmetro. Só essa árvore maior tinha de 8 a 9% do total da biomassa dos quatro hectares. Verificamos que o metano corresponde a cerca de 13% do total das emissões”, disse.

Se o dado obtido em Cruzeiro do Sul pudesse ser extrapolado para toda a floresta amazônica, os níveis atuais de desmatamento, da ordem de 7 mil quilômetros quadrados anuais, provocariam uma emissão de CO2 equivalente comparável às emissões de cerca de 50 milhões de automóveis.

“Felizmente, o desmatamento caiu muito, mas já tivemos anos em que a devastação chegou a atingir 27,5 mil quilômetros quadrados. Se os dados fossem extrapolados para toda a Amazônia em um ano com desmatamento dessa magnitude, a emissão de CO2 seria comparável à poluição produzida por quase 200 milhões de automóveis”, afirmou.

O estudo é realizado em diversas fases e inclui uma série de avaliações antes, durante e depois da queima. Em Rio Branco, diversos equipamentos instalados em uma torre de 15 metros de altura, na área de pesquisa, ajudam na coleta de informações.

Dois meses antes da queima, foi realizado o inventário florestal, para identificação e medicão das árvores e a coleta de amostras de solos. A etapa seguinte foi o corte da floresta.

Os resultados das análises serão comparados e servirão para aferir a quantidade de carbono, nutrientes e microorganismos permanecem no solo após a queima. Além disso, será avaliado o que ocorre com a qualidade do ar.

Dados para o IPCC

Os resultados do Projeto Temático terão grande importância para a elaboração e estruturação de políticas públicas voltadas para o tema, de acordo com Carvalho. Segundo ele, os dados já levantados em outras etapas já são aproveitados pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) para calcular as emissões de gases de efeito estufa de queimadas na Amazônia.

“As queimadas controladas têm resultados diferentes em cada região. Em Cruzeiro do Sul, por exemplo, a densidade da floresta é maior. Unindo aqueles dados aos de Rio Branco, poderemos refinar os índices e definir uma média que possibilite calcular as emissões de todo o estado. Considerar as características locais é importante para reduzir as incertezas relacionadas às emissões provenientes das diferentes regiões da Amazônia e traçar políticas públicas”, disse.

Carvalho afirma que o experimento inclui medições de emissões de dióxido de carbono e de metano. “O principal gás de efeito estufa é o dióxido de carbono. Mas o metano é importante porque, embora seja emitido em menor quantidade, tem um poder de aquecimento 21 vezes maior que o CO2”, explicou.

Os pesquisadores também medem a concentração de partículas, em especial as mais finas, que têm mais impactos negativos sobre a saúde humana.

“Também estudamos a regeneração da floresta. Utilizamos um sítio de queimada controlada em Alta Floresta desde 1997, o que permite estudar como a biomassa se recupera. Estamos começando a fazer isso no Acre também”, explicou.

Segundo Carvalho, a biomassa de maior porte, como grandes troncos, queima de duas formas diferentes: o estágio de chama e o estágio de incandescência. A combustão no estágio de incandescência é muito mais lenta, mas também emite gases. “Procuramos medir a diferença de concentração das emissões nos dois tipos de queima”, afirmou.

Os cientistas também estudam a propagação de incêndio rasteiro. Dependendo do grau em que a floresta é recortada, as bordas podem ser mais secas, permitindo que qualquer chama pequena se propague rapidamente para dentro da floresta.

“Outro aspecto que procuramos estudar é a transformação de carvão em emissões. Conforme a madeira queima, parte do carvão gerado fica no chão e não colabora com o efeito estufa, podendo até ajudar a acelerar a regeneração da floresta”, disse.

A equipe, segundo Carvalho – que é engenheiro aeronáutico –, conta com engenheiros químicos, engenheiros mecânicos, biólogos, engenheiros florestais e um médico. “Algumas frentes do projeto estão se dedicando a estudar os impactos da queimada na saúde humana e suas consequências sobre as diversas espécies, como anfíbios e insetos”, disse.

“Todos os cuidados são tomados. Em primeiro lugar é construído um acero: um caminho que deixa um espaço de cerca de 25 metros em relação ao resto da mata, a fim de evitar a propagação do fogo. Além disso, a operação requer a presença de um carro tanque e de uma guarnição do corpo de bombeiro, que acompanha todo o processo”, explicou.

Fonte: Agência FAPESP

sexta-feira, 7 de outubro de 2011

Reportagem no Programa Globo Rural - Atividades do Grupo de Pesquisa na Amazônia

Nesta semana tivemos o privilégio de acompanhar as atividades do Grupo de Pesquisa sendo divulgados na televisão e internet, no Programa Globo Rural, que foi ao ar no dia 05 de Outubro (Quarta Feira), onde os pesquisadores entrevistados explicaram um pouco mais sobre qual a real finalidade das queimadas controladas, tanto para o meio científico e para toda a sociedade.


Segue abaixo o link para acompanhar o vídeo com a reportagem:


Área da Amazônia tem queimada controlada para análise científica



segunda-feira, 3 de outubro de 2011

Queima Controlada Realizada: Foi um Sucesso!

Conforme programado, no dia 29/09/2011, foi realizada a queima controlada na área de 4 hectares de floresta situada na EMBRAPA – AC.

Área preparada para a queima.

Vôo de reconhecimento - área antes da queima.


Após meses de preparação e apoio de vários profissionais, foi possível que todo o processo ocorresse da forma prevista.


É imprescindível deixar aqui os agradecimentos ao Instituto de Mudanças Climáticas do Acre – IMC; Instituto do Meio Ambiente do Acre – IMAC; Ministério Público Federal – MPF; e, Corpo de Bombeiros do Acre, que ajudaram no processo de liberação da área para a pesquisa.




Agradecer também aos Meios de Comunicação local, que permitiram a divulgação do projeto e compreensão da sociedade da importância do trabalho que está sendo realizado no Estado.
 




Ao Governo do Estado através do Centro Integrado de Operações Aéreas que disponibilizou o helicóptero Esquilo, modelo AS50, e também, ao Comandante Major Albuquerque, Co-Piloto Tenente Samir e Tripulante operacional Sargento Fábio, que permitiu a coleta de dados de Radiação do fogo durante 2 horas de vôo.


Helicóptero Esquilo modelo AS50 cedido pelo Governo do Estado.



Além dos agradecimentos aos funcionários da EMBRAPA, que colaboraram durante todo o processo para que a pesquisa fosse um sucesso.

 
Reunião antes da queima.

Últimas orientações antes da queima.

Pesquisadores.


A queima foi iniciada às 14h15min, horário local e teve evolução rápida, possibilitando a coleta de dados por todos os pesquisadores presentes. Devido à cuidados tomados antes da queima, não foi preciso nenhuma intervenção, já que o fogo se manteve sob controle durante todo o período.

 

Início da queima.


Emissão de partículas durante a queima.








Torre de 17 metros que permitiu a coleta de material particulado e verificar a emissão de gases durante o fogo.


Os pesquisadores, satisfeitos com os dados e amostras coletadas, embarcaram de volta à suas respectivas instituições entre os dias 01 e 03 de outubro, objetivando a análise mais detalhada em seus laboratórios.

 
Dados postados por Verusca Soares de Souza
Secretária do Projeto em Rio Branco - AC

quarta-feira, 28 de setembro de 2011

Adiada a Queimada!

A queima controlada, programada para o dia de hoje (27/09/2011) foi adiada devido à chuva ocorrida na área destinada ao projeto impossibilitando que a queima fosse efetivada e que proporcionasse os dados necessários e o alcance dos objetivos pré-determinados.
Desta forma, os pesquisadores estão se orientando por dados metereológicos e aguardam bom tempo para que tudo ocorra. Amanhã, dia 28/09, será realizada uma reunião às 9 horas para avaliar as condições climáticas, e se tudo estiver bem, a queimada ocorrerá dia 29/09/2011 às 13 horas.

Dados postados por Verusca Soares de Souza
Secretário do Projeto em Rio Branco - Acre.