Orientador(a) do corpo docente:
Donald Blake, University of California, Irvine
Mentor(a) de pós-graduação:
Oluwaseun Moses Akinola, University of Connecticut
Sarah Kinlaw, College of William & Mary
No centro da expansão urbana de Ontario, Califórnia, existem 5 milhas quadradas dedicadas à criação de gado, incluindo muitas fazendas leiteiras. Emissões provenientes do silagem das fazendas leiteiras resultam em quantidades significativas de etanol e metanol liberadas na atmosfera. Esses compostos orgânicos voláteis (COVs) podem participar da formação de ozônio troposférico por meio de processos de oxidação e fotólise. Sabe-se que o ozônio tem impactos negativos sobre a saúde humana, a agricultura e o clima. Preocupa que as regiões leiteiras e as áreas a sotavento provavelmente apresentem níveis elevados de ozônio. Neste estudo, foram coletadas 19 amostras em fazendas leiteiras e em locais a sotavento durante dois dias. A extensão do aumento de espécies reativas foi determinada comparando-se concentrações de COVs especificados, coletados nas amostras de ar dos locais a sotavento, com concentrações estimadas de fundo a favor do vento. O “potencial de produção de ozônio” (OFP) foi estimado multiplicando as misturas molares dos COVs de interesse pelas suas respectivas constantes de velocidade de reação com o radical hidroxila, e verificou-se que metanol e etanol foram os principais contribuintes de COV para o OFP. A modelagem de trajetórias HYSPLIT foi usada para determinar os padrões de dispersão das massas de ar originadas na área das fazendas leiteiras e identificar comunidades a sotavento potencialmente impactadas. Essa análise enfatiza a necessidade de monitoramento da qualidade do ar e de gestão agrícola mais robustos, com foco em direcionar políticas para melhorar a qualidade do ar em escalas local e regional.
Ryan Glenn, Dartmouth College
Incêndios na interface urbano-florestal (WUI) nos EUA estão aumentando em frequência e intensidade, com impactos desproporcionais na qualidade do ar e na saúde humana. Somente o Incêndio Palisades de 2025 destruiu quase 7.000 estruturas e deslocou mais de 30.000 pessoas. Apesar de sua importância, esses incêndios são menos estudados em comparação com incêndios florestais, especialmente no que diz respeito à composição de emissões, evolução e potencial de formação de ozônio. Aqui analisamos gases traço e compostos orgânicos voláteis (COVs) coletados em frascos de ar durante o Incêndio Palisades e usamos o modelo de caixa Framework for 0-D Atmospheric Modeling (FOAM) para simular sua evolução. A cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa revelou altas concentrações de COVs durante o dia, apesar do aumento da camada limite. Oxigenados C1–C4 exibiram de longe a maior reatividade e concentrações, acompanhados por alcanos, alcenos, compostos aromáticos, biogênicos e compostos clorados indicativos da combustão de materiais antropogênicos. Usando os dados de amostragem para restringir o modelo de caixa FOAM, caracterizamos o regime como primariamente limitado por COVs e identificamos acetaldeído e metanol como precursores-chave do ozônio e ácido nítrico como o principal sumidouro de óxidos de nitrogênio (NOx). Esses achados sugerem que reduções direcionadas em oxigenados serão mais eficazes na mitigação da formação de ozônio a partir das emissões de incêndios na WUI. Este estudo tem implicações importantes para a gestão da qualidade do ar em incêndios florestais e destaca a necessidade de mais pesquisas comparando a química de emissões de incêndios na WUI e de incêndios florestais.
Riley Gallen, University of Florida
O dióxido de nitrogênio (NO₂), um precursor importante da formação de ozônio, é emitido por várias fontes de combustão, incluindo veículos, navios cargueiros e usinas termelétricas. Em Long Beach, Califórnia, essas fontes concentram-se em torno de rodovias e do movimentado porto, levantando preocupações sobre poluição atmosférica localizada e seu impacto ambiental mais amplo. Este projeto investiga as concentrações de NO₂ sobre Long Beach utilizando dados de voo das aeronaves B200 e DC-8 da NASA de 2019, 2021 e 2025. Os dados foram analisados por meio de mapeamento latitude–longitude e comparações de altitude para avaliar tendências temporais e distribuição espacial do NO₂. O conjunto de dados de 2021, coletado durante a congestão portuária relacionada à pandemia, mostrou níveis elevados de NO₂, embora diferenças sazonais exigissem comparação entre 2019 e 2025 para consistência. De modo geral, as concentrações de NO₂ aumentaram em 2025 em relação a 2019. A modelagem de trajetórias de vento HYSPLIT frequentemente transportou poluentes para o interior, particularmente em direção às comunidades de Wilmington e West Long Beach, que já enfrentam riscos respiratórios elevados devido à exposição à poluição. Embora o escopo deste estudo não tenha sido determinar as fontes exatas de NO₂ em Long Beach, os padrões de vento predominantes indicados pelo modelo HYSPLIT sugerem o porto como fonte provável. Enquanto o transporte para o interior predominou nos dias de voo selecionados, os padrões de vento são imprevisíveis. Essa variabilidade sugere que o NO₂ e sua transformação fotoquímica em ozônio podem ocorrer sobre ecossistemas marinhos adjacentes, como a Bolsa Bay State Marine Conservation Area e a Albone Cove State Marine Conservation Area. Coletivamente, este estudo destaca os potenciais impactos da exposição ao NO₂ em comunidades locais e ecossistemas costeiros próximos e enfatiza a necessidade de monitoramento contínuo e de quantificação das fontes de NO₂ em regiões costeiras urbanas.
Owen Rader, University of Delaware
Estudos anteriores revelaram que os incêndios florestais estão se tornando mais extremos devido ao aumento da variabilidade hidroclimática. Usando o Incêndio Eaton, no Condado de Los Angeles — um incêndio predominantemente impulsionado pelo vento — como estudo de caso, simulo o incêndio sob variáveis meteorológicas isoladas com foco em quantificar os impactos das simulações de velocidade do vento na propagação do fogo. Uma análise abrangente da propagação do Incêndio Eaton pode indicar como a Interface Urbano-Florestal (WUI), uma zona de transição em crescimento especialmente no sul da Califórnia, é vulnerável a uma atividade de fogo intensificada sob diferentes condições meteorológicas. Este estudo objetiva demonstrar como as métricas de combustível se comportam sob diferentes condições de vento, fornecendo assim insights valiosos sobre as potenciais taxas de propagação e tempos de resposta para áreas WUI ameaçadas por incêndios. Para isso, produtos LANDFIRE de combustível de superfície/canópia e produtos topográficos foram usados como parametrizações pré-execução do modelo, utilizando o gerador de arquivo de paisagem embutido do FLAMMAP, variando a velocidade do vento enquanto mantinha outros valores constantes, para obter métricas de carga de combustível. Em seguida, utilizei o ARSITE, uma aplicação integrada ao FLAMMAP, para simular vários cenários ao longo do tempo, usando dados meteorológicos de reanálise ERA5 do período do evento do incêndio, e quantifiquei os impactos de velocidades de vento variáveis. Essas execuções de modelo podem fornecer insights valiosos sobre o comportamento dos incêndios sob condições meteorológicas variáveis, que podem ser mais bem quantificados por pesquisas futuras para entender como uma mudança rumo a extremos hidroclimáticos impacta os incêndios na WUI.
Stephen Shaner, University of Maryland, Baltimore County
O bromoformo é um haloalcano comumente encontrado sobre o oceano, tendo como principais fontes organismos marinhos como fitoplâncton e macroalgas. Esse composto tem sido medido ao redor da Califórnia durante as campanhas de voo do NASA Student Airborne Research Program desde 2010. Dentro desse período amostrado, 2014 apresentou concentrações de bromoformo significativamente mais altas do que qualquer outro ano medido. Neste estudo, as concentrações de bromoformo de 2010 a 2022 foram analisadas e concentrações consistentemente acima da média foram evidentes sobre as áreas de Los Angeles, Long Beach e Inland Empire. O efeito sobre as concentrações de ozônio na atmosfera causado pelas concentrações mais altas foi medido usando o Framework for 0D atmospheric modeling (F0AM). Constatou-se que, em seu pico de 28 ppt, o bromoformo diminui a concentração de ozônio em 0,14% na altitude onde a amostra foi tomada. Contudo, o impacto potencial na estratosfera dos radicais Br originados do bromoformo é esperado ser maior devido às suas taxas de reação com várias moléculas comumente encontradas na estratosfera.
Maggie Rasic, University of California, Los Angeles
Os pântanos costeiros são ambientes ecologicamente ricos que prestam serviços regulatórios críticos, incluindo armazenamento de carbono e ciclagem de nutrientes. No entanto, esses ecossistemas são vulneráveis aos impactos da elevação do nível do mar, que pode alterar ciclos biogeoquímicos e aumentar a produção de gases traço. Este estudo analisou amostras de ar integral coletadas em seis locais que se estendem do San Diego Creek até Upper Newport Bay para investigar padrões espaciais e temporais das emissões de compostos orgânicos voláteis (COVs) nas áreas de estudo, com foco em halometanos e metano. Os resultados mostraram concentrações crescentes de halometanos (especificamente CHBr₃, CH₃Br e CH₃Cl) à medida que os locais de amostragem se aproximavam da foz de Newport Bay. Pesquisas adicionais poderiam indicar possíveis relações entre salinidade, atividade microbiana e produção de compostos halogenados. Além disso, no local mais próximo ao oceano foi observada uma concentração notavelmente elevada de metano, um subproduto comum da decomposição microbiana anaeróbia em pântanos. Esses achados sugerem que a elevação do nível do mar pode intensificar a produção tanto de halometanos quanto de metano em pântanos costeiros. Dado seu papel como gases de efeito estufa potentes e, no caso dos halometanos, como substâncias que causam a depleção do ozônio estratosférico, isso enfatiza a importância de monitorar os fluxos de gases traço em ambientes costeiros dinâmicos.
