A estatística ao serviço da análise do ozono no nordeste transmontano

Abstract

Este trabalho contribui para uma melhor compreensão e caracterização dos padrões de concentração de ozono no nordeste transmontano, recorrendo, à análise e comparação do comportamento dos níveis de ozono medidos na estação localizada no Instituto Politécnico de Bragança e nas estações rurais Douro Norte e Minho Lima, e a uma análise estatística avançada (transformada de “wavelet”), para esimar a possível correlação entre elas. Inicialmente, pela análise comparativa das concentrações de ozono medidas nas três estações de monitorização foi possível a identificação de períodos com elevados níveis de concentração de ozono (episódios de ozono). De modo a investigar a origem e a formação destes níveis elevados de ozono procedeu-se a uma análise das condições meteorológicas verificadas em cada episódio e a uma análise de trajetórias usando o modelo HYSPLIT. Os resultados da avaliação das condições meteorológicas e de aplicação do modelo HYSPLIT permitiram verificar a estabilidade atmosférica e recirculação de massas de ar. Os padrões de escoamento identificados neste trabalho integram o grupo previamente descrito dos padrões sinóticos principais associados à ocorrência de episódios de ozono. Paralelamente a esta análise foi elaborada uma análise estatística (transformada de “wavelet”), com o intuito de identificar a existência, ou não, de correlação entre as diferentes séries de ozono em análise. O método estatístico utlizado provou ser uma mais-valia para o estudo do comportamento das concentrações de ozono nesta região, permitindo, identificar a existência de correlação entre as séries temporais de ozono para alguns episódios, nomeadamente, o desfasamento entre estas e consequentemente perceber de forma mais clara as origens das concentrações elevadas de ozono neste local remoto de Portugal. Em suma, verifica-se que os diferentes episódios de ozono identificados neste trabalho apresentam origens diferentes, comprovando que não existe uma causa única para a ocorrência destes episódios de ozono nesta região.

This dissertation aims to contribute to a better understanding and characterization of the ozone concentration patterns in the northeast region of Portugal by using, on one hand, an analysis and comparison of the behaviour/pattern of the ozone concentrations measured in three different stations (IPB and the rural stations Douro Norte and Minho Lima) and on the other hand, by performing/ an advanced statistical analysis (wavelet transform) to evaluate possible correlations. Initially, the comparative analysis of the ozone concentrations measured in the three studied stations allowed to obtain the ozone annual profiles for each station and allowed to identify time periods of high concentration levels of ozone (ozone episodes). To investigate the origin and evolution of these high levels, an analysis of the meteorological conditions was developed for each episode along with a trajectory analysis using the HYSPLIT model. The results of the meteorological conditions analysis and together with the HYSPLIT model, point out to the recirculation of air masses and high atmospheric stagnation during the selected ozone episodes, resulting in ozone accumulation. Furthermore, the synoptic pattern identified here are part of a group of key synoptic patterns associated to occurrence of ozone high concentration episodes, as already identified by other authors. Alongside this analysis, in cooperation with the Mathematics Department of the University of Aveiro, a statistical analysis (wavelet transform) was developed with the aim of identifying the possible existence of a correlation between the different ozone series in analysis. The statistical procedure used for this study has proven to be a valuable input for the study of the ozone concentration trend in this region, allowing the identification of a correlation between the ozone time series and therefore have a clearer perception of what could be influencing the ozone concentrations in this remote location.