Identificação de Ilhas de Calor Urbana na Cidade de Manaus-AM

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1 Identificação de Ilhas de Calor Urbana na Cidade de Manaus-AM Dark Lane Rodrigues Carvalho 1,2 Carlos Benedito Santana da Silva Soares 1 Mauro Mendonça da Silva 1 1 Centro Regional de Manaus do Sistema de Proteção da Amazônia Av. do Turismo, N. 1350, Tarumã, CEP Manaus - AM, Brasil darcfesler@gmail.com carlos.soares@sipam.gov mauro.mendonca@sipam.gov 2 Universidade Federal do Amazonas - UFAM Av. Rodrigo Otávio Jordão Ramos, N. 3000, - Manaus - AM, Brasil darcfesler@gmail.com Abstract: The city of Manaus underwent changes huge caused by rapid urbanization in recent years. The nature's modification to the creation an urban space has attracted attention of the academic community to the social and environmental impacts produced at the city. One of the notable changes arising from urbanization is the reduction of green areas, and that becomes an aggravating factor, because that areas is of the greatest importance of the climate balance at the city. Thus, this article aims to identify the heat islands at the city of Manaus using the thermal infrared band (6) of the Landsat -5 Thematic Mapper sensor, considering such factors as deforestation and the construction of the new developments at the city. The methodology consisted in: theoretical foundation, selection of images at the INPE image catalogue and treating of them into the softwares Arcgis 9.3, Envi and finally convert in surface temperature and that way, was possible to identify the areas where there are climatic anomalies. The results obtained using techniques of remote sensing showed the temperature variations that occurred at urban area of Manaus in 1990, 2003 and The results of the study confirmed yet that the use of the Landsat 5 thermal band, to be an efficient tool to identify the heat island. Palavras-chave: urbanization, remote sensing, heat islands, urbanização, sensoriamento remoto, ilhas de calor 1. Introdução O acelerado processo de urbanização que perpassa por todo território brasileiro, reflete as transformações que estão ocorrendo no espaço urbano, principalmente no que tange ao crescimento do espaço construído nas grandes cidades. Essas mudanças que trazem para a sociedade conforto e bem estar, também é a causa de grandes transtornos para o ambiente natural. Para Lombardo (1985) a natureza humanizada, através das modificações do ambiente, alcança maior expressão nos espaços ocupados pelas cidades, criando um ambiente artificial. As formas que o homem pode influenciar o clima por meios de suas ações também podem ser citadas por Ayoade (2002), como urbanização; industrialização, derrubada de árvores (desmatamento) dentre outros. Mendonça (2003) ressalta que preocupação com as alterações introduzidas pelo processo de urbanização na qualidade do ar da cidade constituiu-se no principal alerta a despertar o interesse para elaboração de estudos do mesmo. A transformação da paisagem pelo homem, com o desenvolvimento das cidades e a consequente supressão da vegetação nativa, pode causar mudanças climáticas abruptas, como as Ilhas de Calor Urbana (ICU) afetando o meio ambiente e a qualidade de vida das pessoas (Pöttker et al, 2011). Os estudos para identificação das ICU estão se tornando cada vez mais comuns, e o sensoriamento remoto tem sido um grande aliado no mapeamento desses fenômenos 0874

2 que ocorrem principalmente em grandes áreas urbanizadas, Jensen (2009) atribui o surgimento das ICU ao desflorestamento e substituição da superfície do solo por materiais não evaporativos e não porosos como asfalto e concreto. Barbosa e Vecchia, (2008) ressaltam que a utilização de dados captados na região do infravermelho termal permitem a realização de estudos do comportamento térmico das diferentes tipologias de cobertura do solo pelo fornecimento de informações relativas à temperatura aparente da superfície (Land Surface Temperature LST). Assim, identificar as ICU na cidade de Manaus (AM), foi o objetivo norteador dessa pesquisa, enfatizando fatores não climáticos que possivelmente contribuam para modificações do clima em escala local, como o aumento de novos empreendimentos por toda a cidade e a supressão de áreas verdes. 2. Metodologia de Trabalho A cidade de Manaus, capital do Estado do Amazonas (Fig.1), está localizada na microrregião denominada Médio Amazonas, sua posição geográfica é de 03 o 06'07" e de latitude Sul e 60 o de longitude oeste. Figura 1. Localização da área de Estudo Este artigo tem sua Metodologia baseada na proposta por Monteiro em 1976 quando propõe o estudo do estudo do clima urbano como Sistema Clima Urbano (SCU) (Monteiro, 2003), isto é, a relação de fatores naturais e urbanos com as anomalias climáticas. A fim de espacializar os empreendimentos construídos na Cidade de Manaus, foram utilizados dados cedidos pelo Instituto Municipal de Planejamento Urbano (IMPLURB) que foram de 1981 a Foram utilizados somente os empreendimentos com maior área e espacializados de acordo com as zonas da cidade. As coordenadas dos empreendimentos foram obtidas por meio do Google Earth, e assim foi possível criar dados vetorias de pontos, mostrando os empreendimentos na sua maioria conjuntos e edifícios residenciais e assim gerar um mapa mostrando em quais as áreas da cidade de Manaus estão os novos empreendimentos, dentre os quais, foram escolhidos somente os empreendimentos com maior área, que somaram um total de 197 empreendimentos. 0875

3 As imagens utilizadas para essa pesquisa, foram adquiridas do catálogo do satélite LANDSAT 5 TM no Site do Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE) disponíveis no site acessados 15/01/2012. As imagens usadas neste trabalho foram as da área urbana de Manaus na Cena 231/62, de 23 de agosto de 1990, 24 de julho de 2003 e 31 de agosto de Essas imagens foram trabalhadas por meio dos Softweres ArcGis 9.3, Envi Para atingir o objetivo geral da pesquisa, foi necessário fazer tratamento das imagens, e esse tratamento foi feito seguindo o método do guia para obtenção da temperatura de superfície da Universidade de Yale o Center for Earth Observation disponível em Após o recorte das imagens termal do satélite LANDSAT 5 da área urbana de Manaus no softwere Arc Gis, essas imagens passaram por um processo de conversão dos DN (Digital Numbers) em radiância ultilizando o Band Math do Softwere ENVI A fórmula utilizada para a conversão dos DNs em Radiância foi: CVR1= gain*dn+bias Onde: CVR1 é o valor da célula como radiância; DN é o valor da célula dos Numero Digitais; Ganho (gain) é o valor para uma banda especifica; Tendência (bias) é o valor da tendência por uma banda especifica. Uma vez convertidos os DNs em valores de Radiância foi aplicada a fórmula inversa da função de Planck para convertê-la para Kelvin (Equação1): (1) Onde: T é graus Kelvin CV R1 é o valor da célula como radiância (da seção 1) é de emissividade (tipicamente 0,95) E os valores em Kelvin dispostos na tabela 1: Tabela 1. Valores Kelvin para sensores TM e ETM Landsat TM LandSat ETM K K Encontrada a temperatura em graus Kelvin, optou-se em transformá-la em graus Celsius, subtraindo os valores encontrados anteriormente por 273, 15, usando o Band Math do Envi. 3. Resultados e Discussão Através dos dados disponíveis pela IMPLURB, foi possível espacializar os empreendimentos construídos na cidade de Manaus com autorização dos órgãos competentes. Os empreendimentos construídos de 1981 até 2011 somam-se um total de 477 unidades em 30 anos, esses números corroboram de que a grande maioria dos 0876

4 empreendimentos não estão legalizados junto ao IMPLURB. Porém, para espacializar no mapa, foram selecionados apenas os maiores, dando no total de 197. A maioria desses empreendimentos são edifícios e condomínios multifamiliares de alto e médio padrão, centros comerciais e conjuntos residenciais, como mostra o mapa da espacialização dos empreendimentos distribuídos pelas zonas cidade de Manaus (Fig. 2). Figura 2. Espacialização dos empreendimentos nas zonas de Manaus. Fonte: IMPLURB Fazendo-se uma comparação entre área antropizada de 1998 e 2003 com a supressão da vegetação na cidade de Manaus nos mesmos anos (fig. 3), observa-se que em 1998 a área ocupada na cidade era de 145,74km2 e com 249,28 km2 de área verde. Em cinco anos a área antropizada passou para 188,06 km2 e a área verde diminuiu para 234,52km2. O que por sua vez estima-se que cada vez mais as áreas diminuem em função da ocupação do solo por aparatos urbanos. Figura 03. Diminuição da vegetação na cidade de Manaus em 1998 e Fonte: SIPAM,

5 Na análise das imagens termais da cidade de Manaus o sensor detectou variações de temperatura, as áreas que mais mostraram alta temperatura foram às áreas densamente ocupadas e ausentes ou com pouca cobertura vegetal. A imagem termal LANDSAT de 23 de agosto de 1990 (Fig.4), mostra a temperatura na área urbana de Manaus de 26ºC a 35ºC. As áreas com temperatura de superfície mais amena são áreas com cobertura vegetal, nessas áreas representadas na escala de cores que vai do azul escuro ao azul piscina, apresentaram uma variação de temperatura de superfície de 28ºC a 30º C. Figura 4. Mapa térmico da área urbana na Cidade de Manaus em 1990 A imagem termal LANDSAT de 24 de julho de 2003 (Fig.5), mostra uma variação de temperatura entre 23º C a 34º C, diferentemente da imagem de 1990, nota-se uma concentração maior de focos de calor, principalmente nas áreas onde a ocupação do solo é mais intensa. Mostra ainda que as áreas que aparentam um conforto térmico, isto é, de 23º a 26º C, são onde há presença de vegetação. 0878

6 Fig. 5. Mapa térmico da área urbana na Cidade de Manaus em 2003 Mostra que houve aumento na ocupação do solo, principalmente nas zonas centro sul e centro oeste, essas áreas se tornaram mais quentes em relação às outras áreas da cidade, a temperatura de superfície registrada nessa área foi de 27 C a 34 C. A imagem mostra que nas áreas próximas a coberturas vegetais, a temperatura tende a cair se tornando um lugar mais ameno. O mapa térmico da Cidade de Manaus em 31 de agosto de 2011 (Fig.6) registrou temperatura mínima de 21º C e máxima de 39º C, as condições metereológicas no dia que foi captada a imagem, possibilitou a análise das anomalias, uma vez que não há presença de nuvens. Fig. 6. Mapa termal da área urbana de Manaus em

7 A predominância das tonalidades amarela, laranja e vermelho pressupõem um aumento de temperatura, fator que pode ser considerada como ilhas de calor urbana em alguns lugares, representadas pelos pontos vermelhos. As zonas centro sul e oeste por ser uma área com pouca vegetação, altamente concretada, e de acordo com Lombardo (1985), o efeito da ICU sobre as cidades ocorrem devido à redução da evaporação, ao aumento da rugosidade às propriedades térmicas dos edifícios pavimentados. 4. Conclusões O processo de urbanização que cidade de Manaus é necessária, uma vez que a população necessita de moradias dignas, lazer dentre outros, porém essa expansão precisa de planejamento para que não causem grandes problemas nas áreas social e ambiental. Dessa forma os resultados mostram que a expansão juntamente com a urbanização tem ocasionado não somente a diminuição das áreas verdes existentes na cidade, mas também agravos no desconforto térmico, que comprometem a saúde de seus habitantes. O uso do sensoriamento remoto por meio da banda termal mostrou-se uma ferramenta eficaz quanto a Identificação de Ilhas de calor na cidade de Manaus. A análise das imagens termais de 23 de agosto de 1990, 24 de julho de 2003 e 31 de agosto de 2011, mostram que a mudança ocorrida na área urbana em decorrência do uso e ocupação do solo, contribuíram para a alteração do microclima da cidade. De modo geral as temperaturas na área densamente ocupadas mostraram mais elevadas em relação às áreas que possuem vegetação, confirmando trabalhos anteriores de que áreas verdes influenciam no comportamento térmico de uma cidade. A supressão de áreas verdes, a expansão urbana e o desconforto térmico, são questões a serem estudas mais exaustivamente, uma vez que de certa forma a construção civil contribui economicamente para o desenvolvimento da cidade, contudo se por uma parte os resultados se tornam positivos, por outras geram impactos negativos, como as anomalias climáticas. Agradecimentos Ao SIPAM e a FAPEAM, pela apoio durante a pesquisa, ao Dr. Calor Benedito Soares e ao Msc. Mauro Mendonça pela orientação e sugestões que contribuíram para finalização deste trabalho. Referências Bibliográficas AYOADE, J. O. Introdução a Climatologia para os Trópicos. 8. ed. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, p. BARBOSA, R.V.R; VECCHIA, F.A.S. Estudo de ilhas de calor urbana por meio de imagens do Landsat 7 ETM+: Estudo de caso em São Carlos SP; Revista Pesquisa e Tecnologia Minerva.6 (3): Converting Landsat TM and ETM+ thermal bands to temperature. Disponível em Acessado em 28 de julho de LOMBARDO, Magda Adelaide. Ilha de Calor na Metrópoles: O exemplo de São Paulo. São Paulo: HUCITEC, 1985, 244p. 0880

8 MENDONÇA, Francisco. O estudo do clima urbano no Brasil in Monteiro, C. A. F. e MENDONÇA, Francisco (org). Clima Urbano. São Paulo: Contexto, MONTEIRO. C.A.F. Clima Urbano: um projeto e seus caminhos. In Monteiro, C. A. F. e MENDONÇA, Francisco (org). Clima Urbano. São Paulo: Contexto, POTTKER, Gustavo S., Andrade, Aparecido R. de, Oliveira Filho, Paulo C. de. Detecção e quantificação da importância do uso da terra no microclima urbano. Anais XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Curitiba, PR, Brasil, 30 de abril a 05 de maio de 2011, INPE p JENSEN, John R. Sensoriamento Remoto do ambiente: uma perspectiva em recursos terrestres: Tradução José Carlos Neves Epiphaneo (coordenador et. al.) São José dos Campos, São Paulo, Parêntese,

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