SENSAÇÃO TÉRMICA PARA FORTALEZA-CE

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1 SENSAÇÃO TÉRMICA PARA FORTALEZA-CE Carlos Alberto Repelli (1); Rubenaldo Alves; Everaldo Barreiros de Souza; Vinicius Nóbrega Ubarana; José Maria Brabo Alves (1) Lamont-Doherty Earth Observatory of the Columbia University. Route 9W, Palisades, NY (USA) Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hidricos. Av. Bezerra de Menezes, Fortaleza-CE, Brasil. RESUMO Este artigo apresenta uma metodologia simples e de fácil aplicação, visando a construção de um índice a partir de dados de temperatura e umidade relativa do ar. Esse índice, também conhecido como temperatura aparente, ou índice de conforto, pretende expressar níveis de conforto (ou desconforto) climático sentido pelo corpo humano. A temperatura aparente é estimada empiricamente através de uma aproximação polinomial, em função da temperatura e umidade relativa do ar (Steadman, 1979). A metodologia é aplicada para a cidade de Fortaleza-Ce. Os resultados mostraram que durante os meses chuvosos, quando a umidade relativa é bem maior que no período seco, a temperatura aparente apresenta valores bem elevados, indicando níveis de sensação de desconforto, repercutindo nas atividades humanas. ABSTRACT This work shows a simple technique to calculate an index to express the thermic sensation, based on tempeature and humidity. This index is known as comfort index and express the aparent temperature felt by the human body. The aparent temperature is empiricaly estimated based on air temperature and humidity. The methodology is applied to Fortaleza-Ce and the results shown that during the months of the rainy season when the relative humidity is high the aparent temperature present very high values with a consequent uncortable sensation which reflects on many human activities. 1. INTRODUÇÃO A temperatura é um parâmetro climático que caracteriza as condições ambientais estabelecendo, para os seres vivos, um nível de conforto. A sensação de conforto pode ser quantificado através de um índice relacionado com o conceito da temperatura do ar e da umidade relativa, aqui denominado temperatura aparente ou índice de conforto. Este índice combina os impactos da temperatura e da umidade relativa do ar às atividades humanas (Kalkstein, 1996), sendo um parâmetro muito útil na programação de eventos de aquecimento extremo.a evaporação do suor da pele no ser humano é o mecanismo natural que o corpo possui para regular a própria temperatura. Entretanto, quando o ar está muito úmido o processo é diminuído ou dificultado. Como resultado, em dias quentes e úmidos as pessoas têm sensações térmicas mais desagradáveis e, assim, surge sinais de fadiga no corpo. Dependendo do tipo de atividade física do indivíduo, este fato pode ser não somente desconfortável mas, também, perigoso. O índice de conforto é estimado através de estudos de Steadman (1979) que verificou respostas fisiológicas humanas a várias situações meteorológicas distintas. Kalkstein (1982), estimou um índice de stress climático que leva em consideração a convivência do ser humano com o clima de um determinado local, calculado pela avaliação de como a temperatura aparente para um dia particular diverge da temperatura aparente média, baseada em 40 anos de dados, para aproximadamente 100 postos nos Estados Unidos. Kunkel et al. (1996) estudaram, utilizando-se o conceito de temperatura aparente, uma intensa onda de calor ocorrida no leste dos Estados Unidos, durante julho de 1995, que causou centenas de fatalidades. Outro trabalho semelhante é o de Kalkstein et al. (1996) que se utilizaram dos conceitos de temperatura aparente e índice de stress climático para construir um sistema de alerta para pessoas residentes em cidades com clima potencialmente adverso. Através de técnicas estatísticas, o sistema

2 agrupa situações meteorológicas distintas, utilizando-se seis parâmetros meteorológicos (temperaturas do ar e do ponto de orvalho, cobertura de nuvens, pressão à superfície, velocidade e direção do vento), correlacionadas com índices de mortalidade. São emitidos, então, boletins de alerta de acordo com a possibilidade de ocorrência de determinadas situações em 24 ou 48 horas. Na região tropical do globo (regiões entre 30N e 30S) é onde têm-se a incidência de maior quantidade de energia solar líquida durante o ano. As temperaturas nas faixas tropicais são, climatologicamente, maiores do que em regiões de latitudes mais altas. Nessas regiões, não se definem as quatro estações no ano com a variação nos valores sazonais de temperatura, pois a variação deste parâmetro é insignificante em comparação às latitudes mais altas; esse fato ocorre devido a quantidade de energia disponível para aquecer a Terra ser mais ou menos a mesma nesta parte do globo. Na região norte do Nordeste Brasileiro (NEB), por exemplo, ocorrem apenas duas estações durante o ano: uma estação chuvosa, entre janeiro a maio aproximadamente, e uma estação seca no restante do ano. Percebe-se que a precipitação e não a temperatura determina estações características no ano, nessa região. Por estes motivos é interessante o desenvolvimento de um trabalho para estudar a variação da temperatura aparente, verificando-se a possibilidade de ocorrência de valores extremos, de acordo com a variação da umidade relativa, teoricamente mais elevada durante a estação chuvosa e sempre com os valores elevados de temperatura do ar. Este trabalho teve como objetivo avaliar as flutuações diárias e sazonal na temperatura aparente levando-se em consideração os valores de temperatura e umidade relativa do ar para o município de Fortaleza-CE (38,5W 3,75S) e quantificar estas flutuações de modo a operacionalizar, no Departamento de Meteorologia da FUNCEME, uma sistemática para se definir faixas de periculosidade para as atividades do ser humano, de acordo com a Tabela 1, proposta por Kalkstein et al. (1996). Por estar localizada em uma região tropical e próxima ao oceano, a cidade de Fortaleza possui um clima tropical úmido com temperaturas do ar elevadas durante todo o ano, com pouca variação sazonal. Os valores máximos estão próximos de 37C e os valores médios em torno de 30C. Certos dias, temperaturas máximas elevadas durante o período chuvoso da região, são extremamente desconfortáveis para as atividades humanas em Fortaleza e, constantemente, usuários das informações da FUNCEME questionam a causa deste fenômeno. A imprensa periodicamente noticia que a população da cidade reclama deste clima desconfortável, particularmente no início do verão (dezembro), quando se tem uma sensação de que temperatura do ar aumentou muito; é bem provável que a razão dessa ocorrência seja devido a diminuição da velocidade do vento nessa época do ano. Atualmente estes aumentos de temperatura aparente não foram quantificados cientificamente de maneira satisfatória. 2. DADOS E METODOLOGIA Foram utilizados dados de temperatura do ar e umidade relativa das 15:00 horas local, obtidos na estação meteorológica da FUNCEME. Por não estarem disponíveis os valores de umidade relativa no mesmo instante que ocorre a temperatura máxima utilizou-se, como uma primeira aproximação, o valor de umidade das 15:00 h (local) no cálculo da temperatura máxima aparente. Foram utilizados dados diários relativos ao período de janeiro a dezembro de 1996 e, para avaliação sazonal, foi calculada a climatologia dos parâmetros observados, em pelo menos trinta anos de observação. Para se estimar os valores de temperatura aparente utilizou-se a metodologia proposta por Steadman (1979), que derivou um índice de conforto a partir de uma equação polinomial empírica de 2a. ordem. A temperatura (máxima) aparente ou índice de conforto é função da temperatura (máxima) do ar e da umidade relativa, de acordo com a expressão:

3 Ta = * (T) * (UR) * (T) * (UR) * (10-3 ) * (T 2 ) * (10-2 ) * (UR 2 ) * (10-3 ) * (T 2 *UR) * (10-4 ) * (T*UR 2 ) * (10-6 ) * (T 2 *UR 2 ) onde: Ta, valores estimados da temperatura aparente, em C; T - valores de temperatura máxima observada em C; UR - valores percentuais de umidade relativa. Portanto, a equação é referente ao índice de conforto estimado para o horário da tarde, durante o verão. A Tabela 1 resume os valores estimados de temperatura aparente variando-se os valores de umidade e temperatura. As faixas de cinzas representam o perigo potencial para o ser humano, segundo categorias de índice de conforto de acordo com classificação da Kalkstein et al. (1996). Como exemplo, tem-se a linha com valor de 32C de temperatura do ar. Até o valor de 40% de umidade, os valores de temperatura aparente estão na faixa de precaução. De 40% a 70%, com o mesmo valor de temperatura do ar (32C), a faixa é denominada extrema precaução. De 70% a 90% a faixa é denominada perigo. Acima de 90% e à temperatura de 32C, as atividades humanas estão dentro de uma faixa de extremo perigo, pois a temperatura aparente é elevada, com valores alcançando 49C. Segundo The USA TODAY Weather Book de Jack Williams pode-se montar a Tabela 2 que relaciona os valores de temperatura aparente com males físicos nos seres humanos. Tabela 1 - Valores estimados da temperatura aparente Umidade Relativa (%) Precaução Extrema precaução Perigo Perigo Extremo Embora na cidade de Fortaleza-Ceará não se encontre valores elevados que alcance a temperatura aparente na faixa de perigo, a metodologia e o tema tem despertado os pesquisadores a encontrarem outras relações entre parâmetros climáticos e incidência alta de doenças em certas épocas do ano (veja Tabela 2). Tabela 2 - Indicativos de precaução em função da temperatura aparente Categoria Temperatura Aparente Perigos Extremo perigo Acima de 54 o C Perigo Entre 40 o C e 54 o C Exaustão Extrema precaução Entre 34 o C e 40 o C Câibra, possível exaustão Precaução Entre 26 o C e 34 o C

4 3. RESULTADOS Embora os resultados aqui apresentados ainda sejam preliminares, observou-se alguns sinais indicadores de situações de desconforto em alguns meses do ano. O clima em Fortaleza não apresenta variações significativas dentro das estações que envolve os períodos chuvoso e não-chuvoso. No entanto, dentro dessas estações, bem como nas transições, se encontram situações que precisam ser vistas com atenção especial. Do ponto de vista macro, pode-se discernir na Figura 1, que existem duas faixas de meses mostrando situações particulares: no período de Março a Maio, período das chuvas, e no período de Julho a Setembro, o período de temperaturas mais baixas. As variações são muito pequenas se comparadas com situações em regiões de latitudes médias e altas, mas a população local sente e reclama dessa situação, solicitando explicações sobre as mudanças. As duas épocas do ano em que a população sente uma sensação de ligeiro desconforto, compreende, de forma marcante, nos meses de transição entre o início e o término da estação chuvosa (veja Figura 1). Figura 1 - Variação anual das temperaturas do ar e aparente e da umidade relativa. No primeiro período do ano que apresenta características climáticas peculiares, compreende os meses de Março, Abril e Maio, mais agravante no mês de abril, em média, o mês mais chuvoso do ano em Fortaleza. Partindo da equação de Steadmam (1979), pode-se fazer inferência de duas situações: a) Mantendo a umidade relativa constante e variando a temperatura do ar em 3.0 o C, observamos uma variação de 7.8 o C na temperatura aparente; isto mostra a que sensibilidade térmica do corpo é muito maior que os termômetros mostram. b) Variando a umidade relativa em 15% e mantendo a temperatura do ar constante, a variação da temperatura aparente é de apenas 2.1 o C, o que indica, embora a grosso modo, que a umidade relativa possa ser um bom regulador da sensação térmica. Temp. do Aro Temp. Umidade C Aparente- o C Relativa Tar=3 o C Tap =7.8 o C Ur =0 % Umidade Relativa Temperatura Aparente Temperatura do Ar 28 o C T. do Ar- o C T. Aparente- o C Um. Relativa Tar=0.0 o C Tap =2.1 o C Ur =15 % Umidade Relativa Temperatura Aparente Temperatura do Ar 28 o C

5 Uma análise da distribuição de freqüência das temperaturas aparentes (Figura 2), a seguir, mostra que na faixa de maior incidência compreende o intervalo de 31.5 o C a 33 o C, o que representa certa de 40 a 70% da amostra. Se considerarmos uma temperatura aparente limite de 34 o C, isto significaria que aproximadamente 74% da amostra analisada estaria abaixo desse valor, enquanto 26% seria uma parte que provocaria desconforto, o que é um valor relativamente alto. A base de dados mostra que em Fortaleza ocorrem valores acima e abaixo de uma faixa de temperaturas consideradas como zona de conforto, o que pode alertar os pesquisadores a fazerem correlações entre índices de conforto e freqüência de certas doenças em crianças e adultos, em certos períodos do ano. Figura 2 - Distribuição de freqüência das temperaturas aparentes 4. DISCUSÕES FINAIS O uso e aplicação da equação de Steadmam (1979) aos dados da cidade de Fortaleza-Ceará, para o cálculo da temperatura aparente, indicaram resultados interessantes. Embora não se tenha verificado situações de extremo perigo em nenhuma época do ano, existem ocasiões em que a população se ressente do conforto térmico. As situações indicadas pela análise de desconforto térmico responde às reclamações da população nas mesmas épocas (período antes e depois da estação chuvosa). Recomendamos que se faça correlações entre a temperatura aparente e a frequência de certas doenças em adultos e crianças. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Kalkstein, L.S. The weather stress index. NOAA Technical Procedures Bulletin, 324: 1-16, Kalkstein, L.S.; Jamason, P.F.; Greene, J.S.; Libby, J.; Robinson, L. The Philadelphia hot weatherhealth wacth/warning system: Development and application, summer Bulletin of the American Meteorological Society. pg , July, Kalkstein, L.S.; Valimont, K.M. An evaliation of summer discomfort in the United States using a relative climatological index. Bulletin of the American Meteorological Society, 67(7): , July, Kunkel, K.E.; Changnon, S.A.; Reinke, B.C.; Arritt, R.W. The July 1995 heat wave in the midwest: A climate perspective and critical weather factors. Bulletin of the American Meteorological Society. pg , July, Steadman, R.G. The assessment of sultriness: part I: A temperature-humidity index based on human physiology and clothing science. J. Appl. Meteor., 18: , 1979.