UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DIRETORIA DE PESQUISA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DIRETORIA DE PESQUISA PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA PIBIC : CNPq, CNPq/AF, UFPA, UFPA/AF, PIBIC/INTERIOR, PARD, PIAD, PIBIT, PADRC E FAPESPA RELATÓRIO TÉCNICO - CIENTÍFICO Período: _Agosto_/_016_ a _Agosto /_017_ (X) PARCIAL ( ) FINAL Título do Projeto de Pesquisa: Monitoramento do Clima Urbano e do Conforto Térmico em cidades de diferentes tamanhos na Região Amazônica Brasileira. Título do Plano de Trabalho: Estudo da influência do último evento do fenômeno El Niño nas condições de conforto térmico nas cidades de Belém, Santarém e Macapá. Nome do Orientador: Prof. João Athaydes Silva Junior Titulação do Orientador: Doutor Departamento: Faculdade de Meteorologia (FAMET) Unidade Instituto de Geociências (IG) Nome do Bolsista: Felipe Tiago Matos de Souza Tipo de Bolsa: ( ) PIBIC/ CNPq ( ) PIBIC/CNPq AF ( )PIBIC /CNPq- Cota do pesquisador (X) PIBIC/UFPA ( ) PIBIC/UFPA AF ( ) PIBIC/ INTERIOR ( )PIBIC/PARD ( ) PIBIC/PADRC ( ) PIBIC/PROPESP ( ) PIBIC/ PIAD ( ) PIBIC/PIBIT 1

2 1. INTRODUÇÃO: A modificação local do clima é particularmente importante nas cidades, pois ocorre variação nos fluxos naturais de energia através das construções e devido às atividades humanas neste espaço. Em princípio ruas, praças, grandes edifícios e instalações industriais modificam a topografia local, além de aumentar a rugosidade aerodinâmica da superfície. Por outro lado, o solo natural é modificado, sendo trocado por materiais de construções, tal como asfalto, de propriedades físicas, condutividade térmica e capacidade calorífica maiores que os solos das áreas circundantes. Esta modificação acarreta maiores armazenamento de calor durante o dia que será liberado lentamente, à noite. Além desta fonte de calor urbano tem-se o aporte artificial de energia mediante aquecimento via calefatores, automóveis e fábricas, assim como adição de aerossóis que contaminam o ar urbano, modificando o balanço de energia desta área. (Cuadrat e Pita, 004). A Amazônia devido a sua grande biodiversidade desperta um grande interesse por ter a maior floresta tropical do mundo, pela sua grande biodiversidade e principalmente por desempenhar um papel importante na circulação atmosférica global, devido à dimensão continental da floresta, associada a uma grande disponibilidade hídrica e de energia solar pela sua localização geográfica na faixa equatorial. O conforto humano está relacionado diretamente com a capacidade de manter a temperatura do corpo em um valor ideal, o que é função das condições atmosféricas. O estresse de calor está associado com a combinação das seguintes condições: alta temperatura; alta umidade; grande quantidade de radiação solar, atividade física e vestimenta inadequado. O problema é agravado se a pessoa não está com boa saúde. El Niño Oscilação Sul (ENOS) é um fenômeno de grande escala cuja região de origem é situada no Oceano Pacífico tropical. O fenômeno é constituído por dois componentes: um de natureza oceânica (El Niño), associado a mudanças na temperatura das águas e outro de natureza atmosférica (Oscilação Sul), relacionado à correlação inversa existente entre a pressão atmosférica nos extremos leste e oeste desse Oceano (Glantz, 1991; Reports..., 1994, Grimm et al.,1997, entre outros). Com a ocorrência do fenômeno El Niño os padrões de circulação atmosférica de grande escala são modificados e podem influenciar nas condições de clima nas áreas urbanas, e a presente proposta visa estudar a influência da ocorrência de um fenômeno El Niño nas condições de conforto térmico nas cidades de Belém, Santarém e Macapá, contribuindo com a geração de conhecimento a esse respeito para a região. O conforto térmico em um determinado ambiente pode ser definido como a sensação de bem-estar experimentado por uma pessoa, como resultado da combinação satisfatória, neste ambiente, da temperatura radiante média, umidade relativa, temperatura ambiente e velocidade do ar, com as atividades desenvolvidas e com a vestimenta usada por estas pessoas. As sensações são subjetivas, isto é, dependem das pessoas (certo ambiente confortável termicamente para uma pessoa pode ser frio ou quente para outra). Assim, entende-se como condições ambientais de conforto aquelas que propiciam bem-estar ao maior número possível de pessoas. O conforto térmico aplica-se tanto em relação aos ambientes internos quanto aos externos. O meio externo urbano é fruto das condições ambientais, mas sofre grande influência das atividades exercidas pelo homem, ou seja, é alterado através de intervenção, como a

3 poluição de automóveis e a produção de energia pelas edificações, que contribui para a formação das ilhas de calor. Os ambientes internos são influenciados pelo externo, estando as duas formas relacionadas, Bueno, JUSTIFICATIVA A influência positiva dos recursos naturais de conforto nas cidades tem sido demonstrada por meio de vários estudos que apontam, entre outros benefícios, a amenização da temperatura, a manutenção da umidade do ar e a redução do consumo energético. Devido à falta de planejamento urbano, má implantação da arquitetura e devastação da vegetação, as cidades tornaram-se verdadeiras ilhas de calor, desafiando constantemente seus habitantes a conviver com tamanho desconforto térmico. 3. OBJETIVOS 3.1. Objetivos Geral: Analisar a influência do fenômeno El Niño nas condições de conforto térmico nas cidades de Belém, Santarém e Macapá. 3. Objetivos Específicos: I. Identificar a influência do fenômeno El Niño nas variáveis meteorológicas nas três cidades estudadas; II. Quantificar a variabilidade das condições de conforto térmico em um ano de ocorrência do El Niño e em outro ano sem o El Niño para as três localidades; III. Verificar e quantificar a intensidade do desconforto térmico em um período sem e com a influência do El Niño, na época chuvosa e menos chuvosa; 4. MATERIAIS E MÉTODOS 4.1. Localização: A seguinte pesquisa está sendo realizada nas cidades de Belém e Santarém no Estado do Pará e na cidade de Macapá, situada no Estado do Amapá. A cidade de Belém está situada às margens do Rio Guamá e Baia do Guajará, com localização geográfica de 01 3 S e W, uma área de 1.065,0 km com uma população estimada de habitantes, com uma densidade demográfica de 1.315,6 hab/km². A cidade de Santarém situa-se na foz do Rio Tapajós com o Rio Amazonas, com localização geográfica de 0º6 S e 054º4 W, e possui uma população estimada de habitantes, com uma área de ,389 km² com uma densidade demográfica de 1,87 hab/km². A cidade de Macapá situa-se as margens do Rio Amazonas, com uma localização geográfica de 00º0 N e 051º03 W, uma área territorial de 6.50,119km², e possui uma população estimada de habitantes, com uma densidade demográfica de 6,14 hab/km² (IBGE, 015). 4.. Dados: Estão sendo utilizados dados médios horários da temperatura do ar, os quais estes estão sendo obtidos através de estações meteorológicas automáticas já instaladas nas áreas urbanas em cada uma das diferentes localidades propostas nessa pesquisa. Os dados de 3

4 temperatura do ar das áreas rurais estão sendo obtidos através de estações meteorológicas automáticas e/ou microloggers automáticos. O período que está sendo analisado na pesquisa é o último evento de El Niño que ocorreu no ano de 014/016. Após a coleta mensal dos dados, estes deverão passar por uma rigorosa análise de consistência e posteriormente, esses dados serão organizados e analisados através de software de planilha eletrônica Instrumentos utilizados Serão utilizadas três estações meteorológicas automáticas de superfície que estão operando continuamente desde o ano de 009, contendo sensores de temperatura do ar, umidade relativa do ar, radiação solar global e precipitação pluviométrica instaladas nos centros urbanos das cidades de Belém, Santarém e Macapá Conforto térmico Conhecer as relações entre os elementos climáticos e as reações fisiológicas do corpo humano é importante para que se possa melhorar a qualidade de vida dos indivíduos, e por este motivo foram desenvolvidos os índices de conforto térmico, que podem ser definidos em duas categorias básicas, sendo a primeira: índices subjetivos, e a segunda: índices biofisiológicos, que é a junção dos índices biofísicos com os fisiológicos. Os índices subjetivos são baseados nas sensações de conforto térmico experimentadas em condições em que os elementos meteorológicos variam, e os índices biofisiológicos são a união dos índices biofísicos e os fisiológicos que se baseiam nas trocas de calor entre o corpo e o ambiente, levando em consideração as condições conhecidas dos elementos meteorológicos, principalmente, da temperatura do ar, da radiação solar, da umidade relativa do ar e da velocidade do vento (FROTA; SCHIFFER, 001). Para o cálculo do conforto térmico, nesta pesquisa, foram aplicados dois índices: o Índice de Temperatura Efetiva (ITE) e o Índice de Calor (IC), por apresentarem boas respostas na região estudada. O ITE é um dos índices mais adequados para as condições climáticas brasileiras e foi calculado através da Equação 01. Após a obtenção da temperatura efetiva, estas foram relacionadas com a faixa de conforto correspondente, proposta pela ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Airconditioning Engineers), em 197, ilustradas na Tabela 01. ITE=0,4 (Tar+Tw )+4,8 Eq. 01 4

5 Tabela 01 Sensação de conforto térmico do corpo, relacionado com o Índice de Temperatura Efetiva (ITE), segundo a ASHRAE (197). ITE ( o C) Faixa de conforto 35,0ºC 40,0ºC Muito Desconfortável por calor 8,0ºC 34,9º C Desconfortável por calor 6,0ºC 7,9ºC Ligeiramente Desconfortável por calor 3,0ºC 5,9ºC Confortável 0,0ºC,9ºC Ligeiramente Confortável por frio 15,0ºC 19,9ºC Ligeiramente Desconfortável por frio 10,0ºC 14,9ºC Desconfortável por frio Fonte: ASHRAE (197). O Índice de Calor (IC), derivado do índice humidex desenvolvido por Winterling no ano de 1978 e adaptado com base nos trabalhos de Steadman (1979). O IC foi elaborado a partir de medidas subjetivas de quanto calor se sente para determinados valores de temperatura e umidade relativa do ar, nas situações em que as temperaturas estão elevadas, estando à pessoa à sombra em condições de vento fraco. Este índice foi testado na cidade de Belém por Silva Junior et.al., (011), onde o índice apresentou uma boa correlação com a percepção térmica dos indivíduos entrevistados durante uma campanha de coleta de dados. O IC é calculado através da Equação 0, e foram aplicadas as suas correções quando necessárias. Os níveis de alerta e suas prováveis consequências para a saúde humana são apresentados na Tabela 0. Após os valores da temperatura do ar serem convertidos para o Fahrenheit, foi calculado o IC com a Equação, e, foram aplicadas as suas correções quando necessárias e, posteriormente, os valores de IC foram convertidos em graus Celsius. Quando a umidade relativa do ar é inferior a 13% e a temperatura encontra-se entre 6,6ºC e 44,4ºC, então subtrai-se o valor encontrado na Equação 4 do valor da Equação. No entanto, se a umidade relativa do ar for superior a 85% e a temperatura estiver entre 6,6ºC e 30,5ºC, o valor encontrado na Equação 4 é somado ao valor da Equação 3. Quando os valores da temperatura e umidade relativa do ar não se enquadrarem nas duas opções de ajuste é porque não existe a necessidade de fazê-los. Os níveis de alerta e suas prováveis consequências para a saúde humana são apresentados na Tabela. O cálculo do IC é obtido pela expressão: IC 4,379, T 10, UR 0, T UR 6, , T T UR 5, , UR UR 1, T UR Eq. Onde, T é a temperatura do bulbo seco (ºF) e UR é a umidade relativa do ar (%). AJUSTE = Eq. 3 AJUSTE = Eq. 4 5

6 Tabela - Níveis de alerta do IC e suas prováveis consequências para a saúde. Nível de Alerta Índice de Calor Sintomas Perigo Extremo IC > 54ºC Insolação; risco de acidente vascular cerebral (AVC) iminente. Perigo 41,1 ºC a 54,0 ºC Câimbras, insolação, esgotamento físico. Possibilidade de danos cerebrais (AVC) para exposição prolongada com atividades físicas. Possibilidade de câimbras, de esgotamento Cautela 3,1ºC a 41,0ºC físico e insolação para exposições prolongadas Extrema e atividades físicas. Possível fadiga em casos de exposições Cautela 7,1ºC a 3,0ºC prolongadas e prática de atividades físicas ao ar livre. Não há alerta IC < 7,0ºC Não há problemas Fonte: Adaptado de National Weather Service, Weather Forecast Office, NOAA (010). 5. RESULTADOS Para uma melhor identificação do período do evento El Nino, foi realizada uma pesquisa junto a NOAA/NCEP/CPC, onde foi obtida as informações de anomalia da temperatura da superfície do mar (TSM), onde a Figura 01 nos mostra essa variabilidade mensal da TSM do período de janeiro de 014 a dezembro de 016. Figura 01- Anomalia da TSM no período de janeiro de 014 a dezembro de 016. Na Figura 0 temos ilustrada a variabilidade média mensal do IC do período de Janeiro de 014 a dezembro de 016, e o IC calculado com base na climatologia de 1960 a 016, para a cidade de Belém. Observou-se que o valor médio mensal do IC (curva azul) em todo período 6

7 se manteve superior ao valor do IC calculado com os dados climatológicos, onde em média ele ficou entorno de 0,6ºC acima do valor calculado com a climatologia, e em alguns momentos observou-se que esse valor chegou a 1,1ºC acima dos valores climatológicos, ficando dentro da faixa de cautela. A sazonalidade também foi verificada, onde nos períodos chuvosos da cidade de Belém (Janeiro a Maio) é observado um período onde o mesmo encontra-se fora da faixa de alerta entre janeiro e maio de 015, totalizando 5 meses no inicio do evento El Nino, enquanto que no ápice do El Niño que ocorreu no início de 016, a cidade ficou apenas três meses fora da faixa de cautela, indicado que a ocorrência deste El Niño contribuiu para o aumento do desconforto térmico nesta localidade. Na Figura 03 temos ilustrada a variabilidade média mensal do ITE do período de Janeiro de 014 a dezembro de 016, e o ITE calculado com base na climatologia de 1960 a 016, para a cidade de Belém. Observou-se que o comportamento do ITE é bastante semelhante ao IC, onde apenas durante o período chuvoso a cidade de Belém esteve fora da faixa de ligeiramente desconfortável por calor, onde no ápice do evento ENOS, mesmo durante o período chuvoso que homogeneíza as temperaturas da superfície deixando elas mais amenas, apenas o mês de janeiro ficou fora da faixa de alerta, mostrando que a ocorrência desse evento ENOS influenciou nas condições de conforto térmico na cidade de Belém, corroborando com os resultados mostrados pelo do IC. Figura 0. Variabilidade média mensal do IC do período de Janeiro de 014 a dezembro de 016, e o IC calculado com base na climatologia de 1960 a 016, para a cidade de Belém. 7

8 Figura 03. Variabilidade média mensal do ITE do período de Janeiro de 014 a dezembro de 016, e o ITE calculado com base na climatologia de 1960 a 016, para a cidade de Belém. 6. PUBLICAÇÕES: Não houve. 7. ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS NOS PRÓXIMOS MESES As próximas atividades a serem desenvolvidas serão os cálculos para as cidades de Santarém e Macapá para analisar o efeito do El Niño nas condições de conforto térmico. 8. CONCLUSÃO A seguinte pesquisa ainda irá aplicar para as demais cidades as equações para se obter os índices de conforto térmico que estão baseados em fatores climáticos. Para cidade de Belém pode-se afirmar que o durante o evento El Niño, a cidade fica mais desconfortável termicamente. Com base nas análises de Belém, espera-se que as demais localidades apresentem o mesmo comportamento, no entanto ainda não podemos afirmar nada com relação a intensidade. 9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASHRAE. Handbook american society of heating, refrigerating and airconditioning engineers. Handbook of Fundamentals, Edited by Carl W. MacPhee. New York: ASHRAE, 197. FROTA, A. B.; SCHIFFER, S. R. Manual de Conforto Térmico. 5ª ed. São Paulo: Studio Nobel. São Paulo: Studio Nobel, 001, p.43. GOLDREICH, Y. Urban climate studies in Johannesburg, A sub-tropical city located on a ridge - A review. Atmospheric Environment, v. 6B, n. 3, 199, p IBGE, Cidades, 015. Disponível em: < Acessado em: 8 de abril de

9 JAUREGUÍ, O. E. Aspects of heat-island development in Guadalajara, Mexico. Atmospheric Environment, v.6b, n.3, 199, p MAITELLI, G. T.; ZAMPARONI, C. A. P. G.; LOMBARDO, M. A. Ilha de calor em Cuiabá-MT: Uma abordagem de clima urbano. in: Encontro Nacional de Estudos sobre Meio Ambiente, 3, Londrina-PR, 1991, p NOAA. National Weather Service Weather Forecast Office, Jackson, KY OKE, T. R. et. al. Simulation of nocturnal surface urban heat islands under ideal conditions: Part. Diagnosis of causation. Boundary-Layer Meteorology, v. 56, p , OLIVEIRA, G. S. O El Niño e Você - o fenômeno climatic. Editora Transtec, São José dos Campos (SP), [s.p.], 001. SILVA JUNIOR, J. A. (01). Avaliação de parâmetros micrometeorológicos, do conforto e da percepção térmica na área urbana da cidade de Belém PA. 157f. Tese de Doutorado em Desenvolvimento Sustentável do Trópico Úmido, Núcleo de Altos Estudos Amazônicos, Universidade Federal do Pará, Belém, PA. SILVA JÚNIOR, J. A. et. al. Estudo do Conforto Térmico e o Fenômeno da Ilha de Calor na Cidade de Belém-PA durante o ano de 010. In: SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE CLIMATOLOGIA, 4, 011, João Pessoa-PB. Anais do IV SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE CLIMATOLOGIA, João Pessoa, [s.n], 011, n.p. STEADMAN, R. G. The Assessment of Sultriness. Part I: A temperature-humidity Index Based on Human Physiology and Clothing Science. Journal of Applied Meteorology, v.18, p , TEJADA, A. M.; JAREGUI, E. O. Surface energy balance measurements in the México City region: a review. Atmósfera, v.1, p.1-3, 005. YAMASHITA, S. Some studies of heat Island in Japan With Special Emphasis of the Climatological Aspects. Geographical Review of Japan. v. 61 (Ser. B), n. 1, p.1-13, DIFICULDADES Até o momento o trabalho está sendo realizado adequadamente. PARECER DO ORIENTADOR Meu parecer é favorável a aprovação deste relatório parcial. DATA : 03/03/017 ASSINATURA DO ORIENTADOR ASSINATURA DO ALUNO 9

10 FICHA DE AVALIAÇÃO DE RELATÓRIO DE BOLSA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA O AVALIADOR DEVE COMENTAR, DE FORMA RESUMIDA, OS SEGUINTES ASPECTOS DO RELATÓRIO: 1. O projeto vem se desenvolvendo segundo a proposta aprovada? Se ocorreram mudanças significativas, elas foram justificadas?. A metodologia está de acordo com o Plano de Trabalho? 3. Os resultados obtidos até o presente são relevantes e estão de acordo com os objetivos propostos? 4. O plano de atividades originou publicações com a participação do bolsista? Comentar sobre a qualidade e a quantidade da publicação. Caso não tenha sido gerada nenhuma, os resultados obtidos são recomendados para publicação? Em que tipo de veículo? 5. Comente outros aspectos que considera relevantes no relatório 6. Parecer Final: Aprovado( ) Aprovado com restrições ( )(especificar se são mandatórias ou recomendações) Reprovado ( ) 7. Qualidade do relatório apresentado: (nota 0 a 5) Atribuir conceito ao relatório do bolsista considerando a proposta de plano, o desenvolvimento das atividades, os resultados obtidos e a apresentação do relatório. Data : / /. Assinatura do(a) Avaliador(a) 10