Solução numérica do crescimento de uma partícula de aerossol por condensação de vapor

Resumo

A Amazônia está sofrendo mudanças contínuas, e a concentração de aerossóis atmosféricos na região varia desde condições naturalmente limpas até altamente poluídas, de acordo com os ciclos sazonais do desmatamento e práticas agrícolas. Estas altas concentrações de aerossóis exercem um papel significativo na modificação da composição da atmosfera, mas também na convecção, formação de nuvens e regimes de precipitação, com importantes implicações regionais de globais. Isto ocorre, pois, características físicas e químicas das partículas de aerossol são cruciais em seu papel como núcleos de condensação de nuvens (CCN) e, portanto, afetam a formação e evolução das nuvens. Apesar de sua importância, a interação entre aerossóis e nuvens ainda é pouco compreendida, e por isso os modelos climáticos não simulam muitos processos e feedbacks importantes. Neste projeto, o aluno escreverá um programa em Python para simular a ativação de partículas de aerossol como gotículas de nuvem, através da solução numérica de adequação de difusão de vapor de água, para diferentes saturações do ambiente. Posteriormente, o aluno irá considerar uma distribuição de tamanhos de partículas em uma parcela de ar que sobe até formar uma nuvem. Os resultados serão comparados com simulações de referência. Uma parte importante do projeto será o estudo dirigido sobre física atmosférica para o aluno aprender a teoria kappa-Köhler que explica o crescimento higroscópico de aerossóis. Este projeto irá preparar o aluno para uma futura pós-graduação na área.