A Influência de fatores geomorfológicos na análise da Temperatura da Superfície Terrestre do município de Cariacica-ES

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1 A Influência de fatores geomorfológicos na análise da Temperatura da Superfície Terrestre do município de Cariacica-ES Resumo: WEMERSON DIASCANIO OLIVEIRA 1 EDSON SOARES FIALHO 2 O presente trabalho buscou analisar a influência de fatores geoambientais, especificamente geomorfológicos (morfologia do relevo e orientação das vertentes), na Temperatura da Superfície Terrestre (TST) no município de Cariacica-ES. Para tanto, foram traçados três (3) perfis realizando o cruzamento dos mapas de uso e cobertura da terra, orientação de vertentes, Temperatura da Superfície Terrestre e radiação solar, levando em consideração os sistemas sinóticos atuantes no período da observação e a morfologia. Deste modo, foi possível verificar que o padrão de usos e cobertura não responde unicamente pela variação térmica, uma vez que áreas com características geourbanas homogêneas apresentaram variação da TST. Demonstrando assim que os fatores geoambientais analisados, exercem efeito sobre o comportamento da TST no município de Cariacica-ES. Palavras-chave: Temperatura de Superfície Terrestre; Orientação das vertentes; Geoambientais. Abstract: The present work aimed to analyze the influence of geoenvironmental factors, specifically geomorphological (relief morphology and orientation of slopes), in the Terrestrial Surface Temperature (TST) in the city of Cariacica-ES. In the case, three (3) profiles were plotted to cross the land use and cover maps, orientation of slopes, Terrestrial Surface Temperature and solar radiation, taking into account the synoptic systems that are active during the observation period and the morphology. Therewith, was possible to verify that the pattern of uses and coverage doesn't respond solely by the thermal variation, since areas with homogeneous 1 Acadêmico do Programa de Pós-Graduação em Geografia da Universidade Federal do Espírito Santo. de contato: wemersonoliveira.geo@gmail.com 2 Docente do programa de Pós-Graduação em Geografia da Universidade Federal do Espírito Santo Coordenador do Laboratório de Biogeografia e Climatologia (Bioclima) da Universidade Federal de Viçosa. de contato: fialho@ufv.br 11461

2 georban characteristics presented variation of the TST. Therefore, demonstrating that the geoenvironmental factors analyzed, have an effect on the behavior of TST in the city of Cariacica-ES. Key-words: Surface Temperature; Orientation of the slopes; Geoenvironmental. Introdução A cidade, de acordo com Santos (1991), é um dos principais palcos das relações sociais e desde a revolução industrial vem apresentando vertiginoso crescimento populacional. Associado a isso, os grandes centros urbanos são os locais de maior concentração comercial e industrial. Santos (2013) aponta que esses elementos imprimem às grandes cidades características singulares no que se refere ao comportamento da temperatura e da umidade do ar. Segundo Coelho (2003), a urbanização é um dos principais processos de transformação da paisagem e muitas vezes esse processo é realizado sem o planejamento adequado. As modificações no uso do solo e cobertura da terra impactam a atmosfera local, acarretando o aumento de temperatura do ar, e o surgimento de núcleos de Ilhas de Calor (LOMBARDO, 1985) ou arquipélagos de calor (MONTEIRO, 1990). Apresentando-se, assim, como um grave problema urbano. O incremento populacional no meio urbano, as transformações ocasionadas pelas atividades antrópicas e o despertar da problemática ambiental tem fomentado o interesse de pesquisas referentes ao estudo do clima urbano. Nesse panorama, desde a segunda metade do século passado, um grande volume de trabalhos vem sendo desenvolvidos, destacando-se as obras clássicas de Chandler (1965) e Landsberg (1956) na cidade de Londres. Monteiro (1990) afirma que os estudos do clima urbano requerem minuciosa investigação acerca da tipologia do sítio e sua morfologia. Uma vez que as características climáticas intraurbanas resultam da combinação de fatores geoambientais (hipsometria, exposição das vertentes, vegetação e declividade) e geourbanos (densidade de construções, uso e ocupação da terra, função e morfologia urbana) (MENDONÇA, 2003). Fialho (2009) ressalta a importância do conhecimento acerca das feições topográficas no estudo de clima urbano, uma vez que dentro da própria estrutura interna das cidades pode haver diferenças significativas de microclimas decorrentes de fatores geoambientais. Diante das questões observadas, o presente trabalho busca analisar a influência de fatores geoambientais, mais especificamente geomorfológicos (morfologia do relevo e orientação das 11462

3 vertentes), na Temperatura da Superfície Terrestre 3 intra-classes de diferentes usos e cobertura da terra no município de Cariacica-ES (Figura 1). Figura 1: Localização do município de Cariacica ES Desenvolvimento As atividades urbanas, os diferentes usos da terra e a expansão das cidades exercem grande influência no comportamento do clima local. Para Fialho (2009 e 2012), a grande quantidade de materiais artificiais existentes nas cidades dificulta a dissipação do calor, fazendo com que os ambientes urbanos possam apresentar temperaturas mais altas durante o período noturno do que a área rural adjacente. É inegável que os fatores geourbanos influenciam diretamente na caracterização climática das cidades. Porém, além destes fatores, é preciso levar em consideração a influência de aspectos geoambientais nas análises do clima urbano. Neste sentido vale salientar que o conhecimento de aspectos topográficos, como a morfologia das encostas e a orientação das vertentes também influenciam no comportamento dos elementos climáticos na escala local, 3 Segundo Fialho (2012) a ilha de calor pode ser mensurada a partir de três procedimentos. A temperatura do ar intra urbana, a temperatura de superfície, via sensoriamento remoto e a temperatura do ar sobre a cidade. Neste sentido, o presente trabalho, ao abordar a temperatura do ar de superfície, busca compreender a influencie de fatores geomorfológicos sobre a temperatura de superfície. Não sendo capaz de aferir com base neste levantamento, a existência de ilhas de calor de superfície em Cariacica

4 pois estes, conjugados com a trajetória aparente do sol, podem interferir no balanço radioativo ao longo do dia. Geiger (1980) aponta que as superfícies inclinadas recebem mais calor do que as superfícies horizontais, gerando o que ele chama de clima das encostas ou clima das exposições. No caso do hemisfério sul, as vertentes orientadas para norte, nordeste, noroeste, oeste e leste tendem a receber mais calor que as vertentes voltadas para as outras direções (MENDONÇA, 1995). Neste sentido, Costa (2009) afirma a importância da análise da topografia e da geomorfologia do sítio nos estudos do clima urbano. Uma vez que estes fatores, associados às exposições das vertentes, podem gerar diferenças na temperatura local. No estudo foi possível identificar que áreas densamente urbanizadas, áreas com predomínio de pastagem/solo exposto e com cobertura vegetal apresentaram diferenças térmicas intraclasses. Isto revela que o fator topográfico pode ter interferido no balanço de energia em função dos graus de exposição das vertentes a maior ou menor insolação. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO. O município de Cariacica-ES compõe a Região Metropolitana da Grande Vitória (Figura 1). Possui área total de 279,65 Km². Segundo o IBGE, em 2016 a população estimada era de 384,621 habitantes. A mancha urbana do município está situada em praticamente toda a porção Leste, sendo o Sudeste a área em que se concentram os bairros mais populosos. A porção Oeste do município é basicamente rural, e nela está localizada uma das mais importantes Unidades de Conservação do Estado: a Reserva Biológica de Duas Bocas. Conforme pode ser observado na figura 2, o município de Cariacica é caracterizado pela presença de três Unidades Geomorfológicas, sendo elas: a Unidade dos Patamares Escalonados do Sul Capixaba, a Unidade dos Tabuleiros Costeiros e a Unidade Planícies Litorâneas (GATTO et al, 1983). A unidade dos Patamares Escalonados do Sul Capixaba é a maior unidade geomorfológica do município. Com uma área de 130,65km², ocupa todo o setor oeste e parte da porção central (OLIVEIRA FILHO, 2010). Esta unidade possui aspecto morfográfico montanhoso e seu relevo é estruturado em patamares resultantes de níveis diferentes de dissecação. Sua altitude varia entre pouco mais de 600 m nos topos mais altos a oeste até aproximadamente 100 m nas porções mais baixas a leste

5 A estruturação e esculturação do relevo são fortemente controladas por falhas geológicas, em especial as da Faixa Colatina, apresentando estruturas fraturadas e dobradas, rios e vales encaixados, além de serras alinhadas com frentes escarpadas e vertentes longas e íngremes (GATTO et al, 1983). Figura 2: Unidades Geomorfológicas Nesta área destacam-se na paisagem as serras do Mochuara e do Anil, produtos da erosão diferencial do relevo (OLIVEIRA FILHO, 2010). A unidade dos Tabuleiros Costeiros é a segunda unidade geomorfológica em ordem de grandeza existente no município de Cariacica. Delimitada a leste pelos Patamares Escalonados e a oeste pelas Planícies Litorâneas, possui uma área de 129km². O relevo apresenta aspecto suavemente ondulado, ligeiramente rugoso, forma circular, sombreamento modesto e com inclinações inferiores a 20%. (OLIVEIRA FILHO, 2010). Esta unidade é caracterizada por relevos dissecados com topos aplainados e convexionados. Sua altitude varia de 15 a 40m e apresenta padrão de drenagem do tipo subdentrítico (GATTO et al, 1983). Segundo Bergamim (2012) este domínio concentra grande parte dos problemas ambientais do município, uma vez que sobre ele está assentada a maior parte da Malha Urbana de Cariacica e é densamente ocupado pelas atividades humanas. As Planícies Litorâneas ocupam o extremo leste de Cariacica e estão postas no sentido nortesul, com braços para o interior do munícipio ao longo do rio Duas Bocas, Santa Maria e Bubu

6 Seu relevo está situado praticamente ao nível do mar, com variação altimétrica abaixo de 5m, morfografia plana e declividade inferior a 3%. Esta unidade é resultado da deposição de sedimentos quaternários, predominantemente de processos de acumulação fluviomarinha. (OLIVEIRA FILHO, 2010). A morfologia desta unidade é condicionada por oscilações eustáticas e climáticas, além de sofrerem controle do tectonismo regional (GATTO et al, 1983). Em relação às características climáticas, o município de Cariacica pode ser classificado de acordo com Koppen como Tropical do tipo AW, com chuvas concentradas nos meses de verão e menores valores pluviométricos nos meses de inverno. O município sofre influência de sistemas atmosféricos como o Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul ASAS, a Zona de Convergência do Atlântico Sul ZACAS e também as Frentes Frias FF relacionadas a atuação de sistemas polares (VAREJÂO-SILVA, 2005). Além dos sistemas atmosféricos, a latitude, a altitude e a maritimidade influenciam no comportamento médio da temperatura do ar no município, que varia entre mínimas de 11,8 C a 18 C e máximas de 27 C a 34 C (COELHO; RAMOS; BERGAMASCHI, 2015). MATERIAIS E MÉTODOS. O entendimento da relação entre o clima e o processo de urbanização demanda uma análise sistêmica. Para tal esta pesquisa fundamentou-se no Sistema Clima Urbano (S.C.U.) desenvolvido por Monteiro (1976, p. 19) o qual define que o clima urbano é um sistema que abrange o clima de um dado espaço terrestre e sua urbanização. Esse é um sistema aberto e complexo que possui mobilidade espacial e temporal, além de inter-relações entre os elementos e fatores do clima, condicionando suas variáveis. Para tanto, foi realizado o embasamento teórico a partir de levantamento bibliográfico relacionado ao estudo do clima urbano e do fenômeno da ilha de calor urbana, além de estudos morfológicos, climáticos e de uso e ocupação da terra no município. Posteriormente, foi elaborado o Modelo Digital de Elevação, um mapa de orientação das vertentes, um mapa de radiação solar e um mapa de Temperatura de Superfície Terrestre utilizando o software de SIG ArcMap 10.1, a partir de imagens orbitais do satélite Landsat 8, sensores OLI (Operational Land Imager) e TIRS (Thermal Infrared Sensor) orbita 216, ponto 74, data de passagem 26 de janeiro de 2017 e horário central 12:45h. Adquiridas gratuitamente junto ao United States Geological Survey (USGS). Inicialmente foi elaborado um Modelo Digital de Elevação (MDE) a partir de imagens SRTM. Os parâmetros topográficos do MDE foram utilizados na elaboração do mapa de radiação 11466

7 solar e de orientação das vertentes. O mapa de radiação solar (Figura 3) foi elaborado utilizando-se a ferramenta Solar Radiation da extensão Spatial Analyst. Este modelo estima a radiação solar global, direta e difusa considerando a influência da latitude, altitude e orientação da superfície (declividade e aspecto). O mapa de orientação das vertentes (Figura 4) foi elaborado a partir da ferramenta Surface > aspect da extensão Spatial Analyst, representando a direção angular das vertentes em relação ao norte geográfico. Este mapeamento estabelece oito classes com intervalos de 45, representando os pontos cardeais e colaterais. O mapa de Temperatura da Superfície Terrestre (TST) (Figura 5) foi elaborado utilizando-se a banda 10 do sensor TIRS correspondente à faixa do infravermelho termal ( μm - micrometro), com resolução espacial de 30 metros a partir da metodologia proposta pela USGS, que apresenta coeficiente de Calibração Radiométrica e a obtenção de temperaturas medidas em Celsius (C ). O mapa de uso e cobertura da terra (Figura 6) utilizado na análise foi elaborado por Jesus (2016). O autor empregou a classificação digital através do método supervisionado da Máxima Verossimilhança MAXVER. Para analisar as condições sinópticas do tempo no dia da passagem do satélite foram utilizadas as imagens do satélite GOES disponibilizadas pelo Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos CPTEC e dos boletins agroclimatológicos do Instituto Nacional de Meteorologia INMET. Por fim, foram traçados três (3) perfis realizando o cruzamento desses quatro planos de informação: mapas de uso e cobertura da terra, orientação de vertentes, Temperatura da Superfície Terrestre e radiação solar, levando em consideração os sistemas sinóticos atuantes no período e a morfologia do município. A partir destes perfis foram gerados três gráficos de variação da Temperatura da Superfície. Cada um dos gráficos foi traçado sobre uma classe de uso e ocupação da terra: área urbana (perfil A B), pastagem e solo exposto (C D) e cobertura vegetal (E F). Deste modo, foi possível verificar que o padrão de usos e cobertura não responde unicamente pela variação térmica no município de Cariacica, uma vez que áreas com características geourbanas homogêneas apresentaram variação da temperatura superficial. Demonstrando assim que fatores geoambientais, como a morfologia das encostas e a orientação das vertentes exerceram efeito sobre o comportamento da temperatura superficial no município de Cariacica

8 Figura 3: Radiação Solar Figura 4: Orientação das Vertentes Figura 5: Temperatura da Superfície Terrestre Figura 6: Cariacica: Uso e cobertura da terra (2013) Fonte: JESUS (2016) RESULTADOS E DISCUSSÔES Os resultados das observações realizadas a partir do cruzamento dos mapas serão demonstrados através das análises de cada um dos perfis. Perfil A B (área urbana) Este perfil está localizado na porção sudeste do município, corresponde a área mais densamente urbanizada e está assentado sobre as Unidades Geomorfológicas Tabuleiros Costeiros e Planícies Litorâneas. Como pode ser observado no gráfico, este perfil apresenta uma variação de quase 3 C de temperatura superficial. Relacionando os dados de temperatura com o mapa de orientação das vertentes do perfil A -B (Figura 7), podemos notar que as temperaturas mais baixas, 11468

9 representadas no início e final do gráfico e variando entre 33 C e 33,7 C estão localizadas nas encostas que possuem faces voltas para Sudoeste (SO). Figura 7: Orientação das vertentes do perfil A - B Perfil A - B: Perfil de temperatura da superfície traçado sobre a classe de cobertura "área urbana" e assentada sobre as unidades geomorfológicas Tabuleiros Costeiros e Planícies Litorâneas. Enquanto a as temperaturas mais altas, variando entre 35 C e 36 C, estão situadas nas encostas com vertentes voltadas para Norte (N), Nordeste (Ne) e Leste (L). Apesar deste perfil estar localizado em uma área com baixa altimetria e relevo dissecado é possível observar variação da temperatura superficial e dos índices de radiação solar que, assim como as temperaturas, são maiores nas vertentes N, NE e L e menores na vertente SO

10 Perfil B C Este perfil situa-se na porção noroeste do município. Sua cobertura é marcada pela presença de pastagem e solo exposto. Esta área está inserida na Unidade Geomorfológica dos Planaltos Escalonados do Sul Capixaba. Figura 8: Orientação das vertentes do perfil C - D Perfil C D: Perfil de temperatura da superfície traçado sobre a classe de cobertura "pastagem/solo exposto" e assentado sobre a unidade geomorfológica Planaltos Escalonados do Sul Capixaba. Este perfil foi traçado partindo de uma encosta Sul, passando por uma vertente voltada à Sudoeste, depois Norte, Sudeste, Norte, Leste e, por fim, Noroeste. Como podemos observar, o gráfico aponta uma variação de temperatura superficial de aproximadamente 5 C. Ao analisarmos o mapa de orientação das vertentes do perfil C - D (Figura 8), podemos observar que as temperaturas mais baixas, na casa dos 30 C, estão localizadas em vertentes voltadas 11470

11 para os quadrantes Sul (S), Sudoeste (SO) e Sudeste (SE), enquanto as temperaturas mais altas encontram-se nas faces voltadas à Norte (N), Leste (L) e Noroeste (NO). A parte do perfil com maior temperatura superficial (35 C) encontra-se na vertente com face NO. Este fato pode estar relacionado com o horário da passagem do satélite (12h45min), em que o movimento aparente do sol já ultrapassou o zênite solar e caminha em direção a Oeste. O índice de radiação solar, assim como no perfil A-B, também se relaciona diretamente com a orientação das vertentes. Ao observarmos as figuras 3 e 4 podemos perceber que os maiores índices de radiação solar estão nas faces voltadas para os quadrantes N, L e NO, enquanto as vertentes voltadas para S, SO e SE apresentam valores de radiação solar mais baixos. Perfil E F Este perfil está localizado na porção sudoeste do município e também se encontra inserido na Unidade Geomorfológica dos Planaltos Escalonados do Sul Capixaba. Sua cobertura é marcada predominantemente pela cobertura vegetal. Este perfil tem seu traçado partindo de uma encosta voltada à Sul, posteriormente passa pelas vertente Leste e Nordeste até terminar em uma encosta com face voltada para Sudeste. O gráfico aponta uma variação térmica da superfície de aproximadamente 5 C. Ao analisarmos o gráfico e o mapa de orientação das vertentes do perfil E F (Figura 9), podemos perceber que a parte inicial e final, que apresentam as temperaturas mais baixas, estão localizadas nas vertentes voltadas para os quadrantes Sul (S) e Sudeste (SE), enquanto as partes mais quentes do perfil estão situadas nas faces voltadas à Leste (L) e Nordeste (NO). Figura 9: Orientação das vertentes do perfil E - F 11471

12 Perfil E F: Perfil de temperatura da superfície traçado sobre a classe de cobertura "cobertura vegetal" e assentado sobre a unidade geomorfológica Planaltos Escalonados do Sul Capixaba. Os índices de radiação solar deste perfil também acompanha a orientação das vertentes. Ao analisarmos as figuras 3 e 4 podemos perceber que os menores índices de radiação solar estão nas encostas voltadas a S e SE, enquanto as vertentes com face L e NO apresentam índices de radiação solar mais elevados. CONSIDERAÇÕES FINAIS. A partir da análise pode-se observar a importância da análise geomorfológica na caracterização da Temperatura da Superfície no município de Cariacica, uma vez que a variação térmica não foi condicionada unicamente pelos diferentes usos e cobertura da terra

13 Áreas com o mesmo padrão de uso e ocupação da terra, mas com vertentes orientadas para direções distintas, apresentaram variações em suas temperaturas superficiais, mostrando que fatores geoambientais, como a morfologia das encostas e a orientação das vertentes, também podem influenciar a caracterização térmica do município. Conforme demonstrado pro Geiger (1980) e Armani (2009) as áreas que possuem vertentes voltadas para Norte, Nordeste, Noroeste, Oeste e Leste tendem a ter temperaturas mais elevadas que as áreas com faces expostas nas direções Sul, Sudeste e Sudoeste. Podemos perceber também que a influência dos fatores geomorofológicos foram mais evidentes nas áreas que apresentam relevo com maiores altitudes e vertentes mais íngremes, perfis C D e E F, apresentando variação da Temperatura da Superfície Terrestre de aproximadamente 5 C. Porém, a área urbana, mesmo apresentando relevo altamente dissecado e relativamente baixo, sofre certa influência da morfologia das encostas e da orientação das vertentes em sua temperatura superficial. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ARMANI, G. Análise topo e microclimática tridimensional em uma microbacia hidrográfica de clima tropical úmido de altitude f. Tese (Doutorado) - Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas - USP, Disponível em: < teses/disponiveis/8/8135/.../gustavo_armani.pdf>. Acesso em: 21 ago BERGAMIM, M. C. Agenda Cariacica Planejamento Sustentável da Cidade : MEIO AMBIENTE, HUMANIZAÇÃO DA CIDADE E SANEAMENTO. PMC: Cariacica, p. CPTEC: Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos CPTEC. Boletim Técnico do dia 26/01/2017. Acesso em 16 de Março Disponível em: < CHANDLER, T. J. (1965) -The Climate of London. Hutchinson & Co., 292 p. COELHO, A. L. N. O Histórico da Ocupação e Impactos Socioambientais no Eixo Norte da RMBH (Região Metropolitana de Belo Horizonte) em Áreas do Município de Ribeirão das Neves - MG (dissertação de mestrado) - Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte COSTA, E. R. da. O campo térmico-higrométrico intraurbano e a formação de ilhas de calor e de frescor urbanas em Santa Maria-RS p. Dissertação (Mestrado em Geografia) UFSM-RS, Santa Maria-RS Disponível FIALHO, E. S. - Ilha de calor em cidade de pequeno porte: um caso de Viçosa, na Zona da Mata Mineira. São Paulo: FFLCH/USP,

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