ESTUDO DO CLIMA URBANO A PARTIR DA ANÁLISE DA TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE EM PIRACICABA-SP 1

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1 ESTUDO DO CLIMA URBANO A PARTIR DA ANÁLISE DA TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE EM PIRACICABA-SP 1 Danielle Cardozo Frasca Teixeira Aluna especial do programa de Pós-graduação em Geografia FCT/UNESP/ Presidente Prudente danielle.frasca@hotmail.com Profª Drª Margarete Cristiane de Costa Trindade Amorim Programa de Pós-Graduação em Geografia da FCT/UNESP/ Presidente Prudente mccta@fct.unesp.br RESUMO Os problemas ambientais sempre estiveram próximos ao homem, especialmente quando o objeto de estudo refere-se à cidade. Maiores ou menores, elas apresentam problemas ambientais proporcionais ao seu tamanho e ao seu desenvolvimento socioeconômico, mostrando que nem sempre seguiram um planejamento adequado. Nesse sentido, os estudos ambientais, elaborados pelas diferentes categorias de análise da Geografia podem subsidiar medidas de intervenção menos impactantes na área urbana. O presente estudo de clima urbano teve como objetivo analisar a temperatura da superfície da cidade de Piracicaba e da área rural, relacionando as temperaturas com as formas de ocupação do solo. Foram detectadas diferenças na temperatura da superfície que são significativas para o estudo do clima urbano. Para a realização desse estudo utilizou-se da técnica de sensoriamento remoto a partir da imagem do satélite Landsat 7, banda 6, com resolução espacial de 60 metros que sofreu tratamento no programa Idrisi para a conversão dos valores digitais em temperatura. Desse tratamento resultou uma carta termal, que pode ser utilizada para a análise da qualidade ambiental urbana. Palavras chave: temperatura da superfície; qualidade ambiental urbana; sensoriamento remoto; satélite Landsat 7. ABSTRACT Environmental issues have always been close to man, especially concerning studies in urban areas. Not only big but also small cities present environmental issues, which are proportional to their size and socioeconomic development, showing that it is not always followed a proper planning. In doing so, environmental researches, carried out by different categories of Geography analysis, can subsidize intervention measures less impressive in urban areas. The present study aims to analyze the temperature of the surface in Piracicaba City as well as in its rural area, in a correlation between the temperatures and the soil forms of occupation. There were differences in surface temperature that are significant to the study of urban climate. In order to achieve the purpose of this study, it was used the remote sensing technique by using images from Landsat 7 satellite (band 6), with a spatial resolution of 60 meters. It was used the Idrisi software in order to convert the digital amount into temperature. The conversion resulted in a temperature map, which can be used for analysis of urban environmental quality. Key words: surface temperature; urban environmental quality; remote sensing; satellite Landsat 7. 1 Geografia Ambiental e da Saúde.

2 INTRODUÇÃO A cidade, grande manifestação da intervenção do homem na natureza exerce um papel determinante na configuração do espaço, tornando-se um importante objeto de preocupação da ciência, em especial da Geografia. Nesta ciência, a cidade pode ser apreendida por diferentes frentes de pesquisa, entre elas a climatologia. Em menor ou maior proporção as cidades apresentam problemas socioambientais. Entre eles estão os relacionados com a disposição dos resíduos sólidos, a poluição do ar e água, a ocupação de áreas inadequadas, a formação de ilhas de calor, entre outros. Os estudos em climatologia podem subsidiar o planejamento de forma que as conseqüências negativas sejam menores. Segundo Monteiro (1976, p. 95), o clima urbano pode ser entendido como um sistema que abrange o clima de um dado espaço terrestre e sua urbanização. Para Mendonça (2000, p.96) [...] a identificação o mais detalhada possível dos diferentes espaços intraurbanos é de grande importância, pois, a partir dela também é possível identificar os fatores causadores da diferenciação climática do ambiente citadino. Ainda segundo o referido autor: As cidades de porte médio e pequeno possuem então características geográficas bastante diferenciadas daquelas de grande porte e metropolitanas e apresentam, portanto, consideráveis facilidades para a identificação de suas paisagens intra-urbanas; estas, previamente identificadas, permitirão uma melhor compreensão da interação sociedadenatureza na construção do clima urbano. (MENDONÇA, 2000, p.96) Assim, entende-se que as cidades médias e pequenas necessitam de estudos ambientais e, sobretudo de trabalhos de clima urbano, que podem oferecer subsídios ao planejamento para melhor intervenção do poder público. O presente estudo de clima urbano direcionou-se à análise do subsistema termodinâmico, método definido por Monteiro (1976). Analisou-se a temperatura da superfície da cidade de Piracicaba para identificar possíveis alterações na temperatura da superfície que possam comprometer a qualidade ambiental urbana da cidade com vistas à proposição de soluções. Conforme discorre Lombardo (1985, p.27): A elevada densidade demográfica, a concentração de área construída, a pavimentação asfáltica e as áreas industriais podem interferir nas alterações do clima local, notadamente nos valores da temperatura do ar. Qualquer modificação brusca de temperatura (sendo ela um parâmetro significativo nas alterações dos estudos atmosféricos) afeta todo o equilíbrio climático local.

3 A cidade de Piracicaba localiza-se no interior paulista (Figura 1), com população estimada em habitantes (Censo 2010 IBGE). Distante da capital do estado cerca de 160 km encontra-se na latitude sul e longitude oeste, área de ocorrência do clima tropical, alternadamente seco e úmido (MONTEIRO, 1976, p. 14). Está a 546 metros em relação ao nível do mar. 2 Figura1: Mapa de localização de Piracicaba/SP. Fonte: Acesso em 13 jun A cidade constitui um pólo regional, sendo a economia do município movimentada pela produção da cana-de-açúcar, uma atividade importante desde a sua formação, mas com forte destaque também para indústria e os serviços. Conforme menciona Polizel (2009, p.50) em estudo realizado: PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS [...] a partir da década de 1940, a exemplo de todo o sudeste brasileiro, Piracicaba experimentou uma diversificação da estrutura industrial com um nítido crescimento no ritmo de implantação fabril. Esse fenômeno conferiu à cidade a função de centro de produção econômica e a diversificação de atividades gerou uma elevação na complexidade da estrutura social, que se refletiu quantitativamente no aumento populacional e no crescimento físico da mancha urbana. Para análise do subsistema termodinâmico, método definido por Monteiro (1976) foram utilizadas, além de referencial teórico, ferramentas como o sensoriamento remoto e o tratamento de imagem multiespectral do satélite Landsat 7 da banda 6 (Disponível em: < no infravermelho, com resolução espacial de 60 metros (faixa espectral 10,4-12,5 µm- micrômetro). O sensor ETM+ obteve imagens até o ano de 2 Fonte: ( Acesso em 12 jun.2001

4 2003 para as cenas que incluem Piracicaba (ponto 220/76), visto que sofreu avarias de hardware 3. A imagem com data de 27 de junho de 2001 foi submetida a tratamento no programa Idrisi 15.0 utilizando-se de variáveis fixas e fórmulas para a conversão de níveis de cinza em radiância e posteriormente foram feitas as conversões de temperatura Kelvin para graus Celsius (ºC), gerando assim um produto cartográfico (Figura 2) que pode ser utilizado para visualização das diferenças térmicas superficiais associadas ao uso e ocupação do solo urbano. Dumke (2007, p. 246) aponta que a obtenção da temperatura da superfície deve seguir a seguinte sequência: Os valores de níveis de cinza (NC) da imagem são primeiro convertidos para radiância espectral, por meio dos parâmetros de radiância calibração absoluta de pós-lançamento do sensor TM. Os valores de radiância espectral obtidos são, então, transformados em refletância aparente; A estimativa das temperaturas da superfície terrestre, em graus Kelvin, por radiometria, baseia-se nas Leis de Stefan-Boltzman e Lei de Plank. Com base nos valores estimados de emissividade obtêm-se a temperatura da superfície mediante a inversão da equação de Plank para corpos radiadores seletivos; e, Gera-se a grade de temperatura da superfície mediante a transformação de graus Kelvin para graus Celsius ( C), subtraindo os valores de T de 273,15. Para a comparação da imagem da carta termal foi utilizada imagem de satélite de visualização híbrida (Figura 3) extraída do programa Google Earth, com data de junho de 2007, onde foi possível detalhar algumas áreas de interesse. Apesar da diferença temporal existente entre os dois produtos de satélite, a análise ocorreu com base na sobreposição das informações e considerando o uso do solo configurado em RESULTADOS E DISCUSSÃO Percebe-se que o desenho urbano da cidade apresenta-se bastante disperso, com grande taxa de ocupação no entorno do rio Piracicaba, porém há uma continuidade da vegetação que o acompanha. Na margem direita a densidade de ocupação é menor, o que vem a coincidir com as porções ao norte da cidade. À margem esquerda a malha urbana é mais contínua, visível nas partes central, leste, sul e sudeste. Ocorriam grandes lotes de solo exposto a leste e nordeste da cidade, constituindo-se em superfícies quentes. Em seu trabalho, Polizel (2009, p. 48) destaca que o desenho urbano de Piracicaba está configurado em ruas estreitas e escassas vias arteriais e sinaliza que existem projetos 3 Fonte: ( Acesso em: 12 jun

5 para melhora e modernização da cidade com vistas à desfavelização, à pavimentação de ruas, arborização, remanejamento do sistema viário entre outros. Comparando se a carta termal (Figura 2) com a imagem de satélite (Figura 3), as mais baixas temperaturas coincidem com áreas onde existe cobertura vegetal e corpos hídricos, que podem revelar maior conforto térmico. Os alvos mais quentes são as áreas do tecido urbano, com alta taxa de impermeabilização asfáltica e calçamentos; solos expostos, telhados metálicos industriais. Essas, correspondem às áreas de menor conforto térmico. Figura 2: Carta da temperatura de superfície da cidade de Piracicaba elaborada a partir de imagem do infravermelho termal, banda 6 do Satélite Landsat 7, resolução espacial 60 metros do dia 27 de junho de Fonte da imagem: ( Organização: FRASCA-TEIXEIRA, D.C. (2011) Figura 3: Imagem de satélite de visualização híbrida da cidade de Piracicaba do dia 13 de Junho de 2007 para comparação com carta termal e associação com o uso do solo. Fonte da imagem: Google Earth. Acesso em: 11 jun

6 Para uma melhor análise dos resultados, optou-se por destacar alguns setores do município para a comparação com a imagem termal (Figura 4). Figura 4: Áreas de análise destacadas. Fonte da imagem termal: ( Fonte das fotos: Google Earth. Organização: FRASCA-TEIXEIRA, D.C. (2011) A Foto 1, da figura 4, destaca uma área com alta temperatura dos alvos. Trata-se de uma área de indústrias siderúrgicas, metalúrgica, mecânica e de equipamentos. São grandes galpões de telhados metálicos, material que tem a capacidade de refletir radiação solar e acumular, o que vem a refletir no aquecimento da superfície e, provavelmente, do ar. A figura 4 apresenta duas imagens destacadas de fragmentos florestais. Correspondem às fotos 2 e 4. São exemplos de áreas que registram menores temperaturas de superfície, contribuindo para o conforto térmico. Além disso, são áreas próximas a superfície hídrica.

7 Ainda analisando a figura 4, chama a atenção uma grande superfície quente na porção nordeste da imagem termal. Trata-se de uma área que apresenta grandes construções com coberturas metálicas e solos expostos. A imagem híbrida do satélite extraída do Google Earth, que apresenta os pontos de interesse, indica que essas áreas são destinadas à atuação de construtoras. Na época se trataria de solo exposto. Observa-se que a temperatura da superfície da cidade de Piracicaba (Figura 2) apresentou uma variação aproximada de 11ºC (entre 21,8º a 33,3ºC) na medida em que as superfícies absorvem ou refletem a radiação solar. Admite-se a necessidade de trabalho de campo e uso de técnicas móveis de leitura imediata da temperatura do ar, como o transecto móvel, assim como a verificação do uso do solo. Além disso, o satélite Landsat 7 em sua órbita heliocêntrica, cruza a linha do Equador entre 10 horas e 10h15min (BOGGIONE, p. 52) ou seja, no período do dia em que a atmosfera encontra-se em fase de aquecimento, limitando as análises. Polizel (op.cit) afirma que a cidade registra ilhas de calor diurnas e noturnas com grandes contrastes de temperatura entre as áreas urbanas, especialmente a porção central, em comparação com as áreas rurais no período do verão. Para o período do inverno, Coltri et.al (2007) ressaltam que: A área rural do município é coberta, em quase sua totalidade, pela cultura da cana-de-açúcar, fazendo de Piracicaba um dos maiores pólos produtores da cadeia sucroalcooleira do Brasil. Assim, vale ressaltar que a cidade está inserida num micro-clima de cana-de-açúcar, o que influencia de forma significativa as ilhas de calor da cidade (Coltri, 2006). Pelo fato da estação de inverno ser entressafra da cana-de-açúcar, o solo rural fica quase totalmente exposto, intensificando o calor das áreas rurais. Esse calor é transportado para a área urbana, intensificando o calor da cidade, e, por conseqüência, as ilhas de calor tendem a se tornar mais intensas. (p.5152) CONSIDERAÇÕES FINAIS Este trabalho procurou em linhas gerais observar a disposição da temperatura da superfície na malha urbana e analisar o campo térmico de Piracicaba-SP. Atenta-se ao fato da cidade ter-se desenvolvido às margens do Rio Piracicaba, cujo entorno é um exemplo de temperaturas de superfície mais baixas já que é acompanhado por vegetação, ao contrário da malha urbana. Outro elemento de destaque são as extensas porções de solo exposto no limite entre as áreas urbana e rural que também podem transmitir maior temperatura. Admite-se a necessidade de outros métodos e ferramentas para análise detalhada dos elementos do clima urbano de Piracicaba, assim como a experiência do trabalho de campo, uma vez que é preciso relacionar a imagem termal com o uso e a ocupação do solo.

8 A respeito das ilhas de calor na cidade, estudos anteriores de Coltri et.al (2007) e Polizel (2009) detectaram a ocorrência tanto na área rural como na urbana. O sensoriamento remoto juntamente com as técnicas de coleta de temperatura do ar podem ser eficazes para o estudo das ilhas de calor na cidade. É necessário destacar que a arborização é um elemento importante a ser (re)pensado nos ambientes urbanos pois, além de conforto térmico a arborização conduz à economia energética, aumenta a superfície de absorção de água pluvial, suaviza a poluição do ar e pode tornar-se um ambiente adequado à recreação da população, uma vez que qualidade ambiental pode refletir em qualidade de vida. O planejamento urbano deve atuar analisando a compatibilidade das atividades urbanas com o ambiente e buscar a minimização dos impactos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BOGGIONE, G.A. Restauração de imagens do satélite LANDSAT-7. São José dos Campos: INPE, p. COLTRI, P. P. et. al. Ilhas de Calor da estação de inverno da área urbana do município de Piracicaba, SP. In: XIII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Florianópolis, CD-ROM Departamento de Engenharia de Biossistemas da ESALQ-USP. Disponível em:< Acesso em: 13 de jun. de DUMKE, E.M.S. Clima urbano/conforto térmico e condições de vida na cidade - uma perspectiva a partir do aglomerado urbano da região metropolitana de Curitiba. Tese de Doutorado. Curitiba: UFPR, IBGE Cidades. Disponível em: < Acesso em: 13 jun LIMA, V.; AMORIM, M.C.C.T. A utilização de cartas de temperatura da superfície na análise de qualidade ambiental urbana. In: IX Simpósio Brasileiro de Climatologia Geográfica: climatologia e gestão do território, 2010, Fortaleza-Ceará, CD-ROM. LOMBARDO, M. A. Ilha de calor nas Metrópoles: O exemplo de São Paulo. São Paulo: Hucitec, p. MONTEIRO. C.A.F. O clima e a organização do espaço no estado de São Paulo: problemas e perspectiva. São Paulo: IGEOG/USP, 1976.

9 MONTEIRO, C.A de F., MENDONÇA, F. Clima Urbano. São Paulo: Contexto, p. POLIZEL, J.L. Geotecnologias e Clima Urbano: aplicação dos recursos de Sensoriamento Remoto e sistema de informação geográficas na cidade de Piracicaba, SP f. Tese (Doutorado)-Faculdade de Filosofia, Letras e Ciencias Humanas, Universidade de São Paulo, SP, 2009.