Avaliação da Temperatura do Ar na Sub-Bacia Hidrográfica do Ribeirão das Anhumas, Campinas,SP

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1 Avaliação da Temperatura do Ar na Sub-Bacia Hidrográfica do Ribeirão das Anhumas, Campinas,SP Fernanda Carpinetti Vieira Faculdade de Arquitetura e Urbanismo CEATEC fernanda.cv1@puccampinas.edu.br Resumo: A pesquisa relatada tem como objetivo avaliar o comportamento da distribuição da temperatura do ar em um recorte da região norte/noroeste da cidade de Campinas/SP, que contempla a Sub-Bacia Hidrográfica do Ribeirão das Anhumas, relacionando a variação climática com as características do uso do solo dessa região. Desse modo, seis pontos de coleta foram selecionados na área de estudo durante o período da primavera, em dias estáveis e sem precipitação. Para os estudos foram coletados dados de temperatura do ar e umidade relativa, analisando os efeitos das diferentes configurações do solo sobre o clima urbano. Os resultados demonstraram a influência das áreas vegetadas na atenuação climática. Palavras-chave: Clima urbano, ilha de calor urbana, uso do solo. Área do Conhecimento: Engenharias Engenharia Civil Construção Civil. 1. INTRODUÇÃO O acelerado crescimento populacional e a intensa urbanização têm impulsionado o crescimento desordenado tendo como consequência efeitos indesejados no clima urbano, como o fenômeno de ilha de calor urbana, que diminui a qualidade do ar externo, intensifica a concentração de poluentes, aumentando a demanda por energia nas áreas urbanas [1]. Desse modo, estudos indicam que a configuração espacial do uso do solo urbano tem profundas influências no consumo de energia de uma cidade, em cinco cidades do sul China [2]. Diversos estudos são impulsionados pela pretensão de diminuir os custos causados pelo aumento da demanda de energia, com ar condicionado, por exemplo, em cidades onde o fenômeno de ilhas de calor era presente. Em pesquisa autores propuseram a criação de comunidades mais frescas em Los Angeles e outras cidades dos Estados Unidos. Assim, foi proposto o plantio de árvores em áreas urbanas e a utilização de materiais refletivos Cláudia Cotrim Pezzuto Programa de Pós Graduação em Sistemas de Infraestrutura Urbana CEATEC claudiapezzuto@puc-campinas.edu.br nas superfícies urbanas, que eram medidas de baixo custo que podiam contribuir com o clima urbano reduzindo as temperaturas no período do verão [3]. Diversos teóricos do clima urbano têm estudado tais alterações climáticas, com o objetivo de aplicar o conhecimento das causas e efeitos no planejamento urbano, a fim de amenizar as consequências que tais alterações causam à qualidade de vida da sociedade e ao meio ambiente. Uma estratégia em resposta a estas mudanças são as áreas verdes urbanas. Bowler et. al. [4] Avaliaram em estudo o comportamento térmico dos espaços verdes, como o plantio de árvores ou a criação de parques ou telhados verdes, e como estes afetam a temperatura do ar de uma área urbana. Shashua-Bar et. al [5] relatam que a vegetação urbana apresenta um importante papel no potencial de refrigeração passiva e como medida de mitigação de ilha de calor Diversas metodologias são adotadas para estudar essas variações no clima urbano. Os dados necessários para esses estudos podem ser obtidas a partir de estações meteorológicas, de ponto fixo de coleta de dados, medições através de transepto móvel, através do sensoriamento remoto, também, pode ser inferida a partir de modelos matemáticos e simulação computacional [6]. Ainda assim, a coleta de dados urbanos apresenta limitações e uma abordagem independente. Além disto, relata que somente um número limitado de parâmetros são coletados nas estações fixas e móveis. Isto demonstra que não é possível estimar todas as dimensões espaciais da área urbana [1]. O estudo busca a compreensão das variações climáticas em diferentes áreas urbanas, como forma de aplicar o conhecimento no planejamento urbano e favorecer a mitigação dos efeitos climáticos, fornecendo melhor qualidade de vida para a sociedade.

2 2. OBJETIVO O objetivo do estudo é avaliar a influência do uso do solo e a variação da temperatura do ar e umidade relativa em um recorte da região norte/noroeste da cidade de Campinas-SP, Sub-Bacia hidrográfica do Ribeirão das Anhumas. 3. METODOLOGIA A área selecionada para a pesquisa está inserida na Sub-Bacia Hidrográfica do Ribeirão das Anhumas na cidade de Campinas/SP, localizada a sudoeste do estado de São Paulo. O município situa-se nas coordenadas geográficas 22 53'20" de Latitude Sul e 47 04'40" de Longitude Oeste, a uma altitude de 680 metros acima do nível do mar e a aproximadamente 100 km da capital. O município ocupa uma área total de 794,433 Km 2, com população aproximada de habitantes [7]. A área selecionada está localizada em região central da cidade, em região consolidada de baixa densidade. Após a delimitação da área de estudo, foi feita a eleição dos pontos de medição fixa de temperatura do ar e umidade relativa, e então realizadas as coletas dos dados climáticos Definição da área de estudo Para estudo foi selecionado um recorte da cidade de Campinas-SP, que abrange a Sub-Bacia Hidrográfica do Ribeirão das Anhumas. Nessa área foram instalados seis pontos de medição fixa para as coletas das variáveis climáticas. A Figura 1 mostra a localização dos seis pontos de coleta. O recorte da área de estudo possui como ponto central CMP_1, o Parque Portugal (Lagoa do Taquaral), e os outros pontos localizam-se ao redor deste ponto central, ao norte (CMP_2), sul (CMP_4), leste (CMP_EM_1), nordeste (CMP_6) e noroeste (CMP_EM_2), em diferentes configurações de uso e ocupação do solo, com o objetivo de avaliar a variação climática, além de analisar essa variação com a presença do Parque urbano. Figura 01: Foto aérea de Campinas/SP com limite da Sub-bacia Ribeirão das Anhumas e a localização dos pontos de medição. Fonte: Google Earth Instrumentação Os instrumentos de medição foram posicionados em locais com a menor interferência de barreiras físicas, a uma altura entre três e quatro metros. O monitoramento nesta altura corresponde ao monitoramento da Atmosfera Urbana Inferior, Urban Canopy Layer UCL [6]. Todos os equipamentos foram instalados dentro de protetores com o objetivo de protegê-los da radiação solar direta e de intempéries. Neste experimento foram coletados dados de temperatura e umidade. Os dados foram coletados a cada 20 minutos. Foram utilizados três modelos de equipamentos: testo 174 H, 175-T1, testo 175-H1 e Estação VantageVue Davis Instruments Caracterização dos pontos de medição Os pontos de medição fixa foram instalados em locais com diferentes configurações de uso e ocupação do solo. O objetivo foi avaliar a relação que essa diferença de ocupação tem com a variação climática em cada ponto. Foram instalados equipamentos em seis locais dentro do recorte feito na cidade de Campinas/SP, tendo o ponto CMP_1 localizado na área central, e os outros em áreas adjacentes. A caracterização levou em consideração a presença de vegetação, de solo permeável ou impermeável e a presença de edificações e seus gabaritos. O Quadro 1 apresenta a caracterização realizada de cada ponto de medição.

3 Quadro 1:Caracterização dos pontos de coleta. CMP_1: Localizado no interior de um parque urbano, com grande presença de vegetação e próxima a uma lagoa. CMP_2: Edificações predominantemente residenciais de um a dois pavimentos. Vias largas e arborizadas.. CMP_4: Área caracterizada por edificações de um a três pavimentos, residenciais e comerciais. pouca presença de arborização e cobertura do solo pavimentada CMP_6: Área localizada em fundo de vale, caracterizada pela ocorrência de arborização nas proximidade e presença de corpo hídrico.. CMP_EM_1: Localizado em área com o entorno caracterizado pela ocupação de edificações em sua maioria residenciais, de um a três pavimentos, com pouca ocorrência de arborização. CMP_EM_2: Estação Meteorológica de referência do Instituto Agronômico de Campinas, caracterizada pela predominância de cobertura permeável do solo, e pela existência de arborização no entorno. A área é próxima a uma rodovia de grande fluxo. 4. ANÁLISE DOS RESULTADOS A coleta de dados ocorreu na segunda quinzena de outubro e início de novembro, período da primavera. De acordo com o Boletim de Informações Climáticas do período [8], no setor central do Brasil foram observados episódios de convergência de umidade no mês de outubro, porém sem proporcionar excesso de chuva associado ao estabelecimento de episódios bem configurados da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). No decorrer de novembro de 2013, a região sudeste precipitação acima da média apenas em áreas isoladas das Regiões Centro-Oeste e Sudeste do Brasil. Devido à ocorrência de precipitação e instabilidade climática no período de medições para as análises dessa pesquisa, somente foram avaliados os dias estáveis, sem precipitação. Portanto, para a análises foram considerados um período de oito dias de medições. As Tabelas 1, 2 e 3 mostram as médias, máximas e mínimas diárias das variáveis de temperatura do ar e umidade relativa de cada ponto de medição. Ao avaliar a temperatura do ar (Tabela 1 e Figura 2) verifica-se que o ponto de medição localizado no centro da área de estudo, no Parque Portugal (CMP_1), apresentou a menor temperatura média máxima do período quando comparada aos outros pontos em análise, registrando 28,9 C, com uma variação de 3,2 C do ponto CMP_6 que registrou a maior temperatura (32,1 C). Esse fato pode ser explicado pela grande presença de arborização no ponto CMP_1 e, portanto, ser uma área bastante sombreada. Em contrapartida, a localização do ponto CMP_6 em região aberta e proximidade de fundo de

4 vale favoreceu o aquecimento no período diurno. Observa-se que o ponto CMP_6 apresentou a maior amplitude térmica comparada aos outros pontos, registrando amplitude máxima do período de 18,7 C. Já o ponto CMP_1 apresentou a menor amplitude térmica (11,3 C). Sobre este aspecto a baixa amplitude térmica de áreas vegetadas pode ser atribuído a dificuldade de perda de radiação de ondas longas da região dos troncos para a atmosfera durante o período noturno [9]. Tabela 1:Caracterização da temperatura do ar ( C) valores médios, mínimos, máximos.período de primavera/2014. Área de Estudo: Campinas, SP. CMP1 CMP2 CMP4 CMP6 CMP_EM1 CMP_EM2* Mínima período 15,5 15,7 16,6 14,4 15,0 15,1 Média da mínima diária 17,5 17,5 18,1 17,2 17,0 17,2 Máxima período 31,8 33,80 34,1 35,4 32,3 33,5 Média da máxima diária 28,9 30,5 31,0 32,1 29,7 30,7 Amplitude diária máxima 13,4 15,2 14,3 18,7 14,29 15,2 Média da amplitude diária 11,3 13,0 13,0 15,0 12,7 13,5 Média diária do período 22,6 23,1 24,05 23,38 22,69 23,29 Desvio padrão 1,9 2,1 2,1 1,8 2,2 1,8 CV(%) 8,7 9,1 9,0 7,8 9,4 8,3 * Estação Meteorológica de referência Instituto Agronômico de Campinas Temperatura ( C) 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 Hora do Dia PONTO CMP_1 PONTO CMP_2 PONTO CMP_4 PONTO CMP_6 PONTO CMP_EM_2 PONTO CMP_EM_1 Figura 2: Média da Temperatura do Ar x Hora do Dia. Período da primavera Pontos de coleta. A tabela 2 mostra o comportamento da temperatura do ar média nos horários das 3h, 6h, 9h, 15h, 18h, 21h e 23 h. O ponto de maior variação foi o CMP_6 localizado em área mais aberta, onde há predominância de solo permeável e presença de corpo hídrico, apresentando-se mais frio às 6 horas (17,3 C), mais quente às 15h (31,4 C) e apresentando um rápido resfriamento a partir das 18 horas. As diferenças entre os pontos de medições apresentaram menores variações nos horário das 23h, 3h e 6 h, com diferença térmica acentuada no período de aquecimento diurno (9h, 12h, 15h). Tabela 2: Valores médios de temperatura do ar nos horários das 3h, 6h, 9h, 15h, 18h, 21h e 23 h Período da primavera de Pontos de coleta. Hora CMP1 CMP2 CMP4 CMP6 CMP EM_2 CMP EM_1 03:00 18,2 18,1 18,9 17,9 17,7 17,7 6:00 17,6 17,7 18,2 17,3 17,3 17,5 09:00 20,2 22,1 23,0 23,3 22,5 23,2 12:00 25,7 27,8 28,6 28,8 27,3 28,4 15:00 28,1 30,0 30,3 31,4 29,4 30,3 18:00 27,7 27,2 28,9 27,3 26,4 26,9 21:00 23,3 22,7 24,1 21,7 21,8 22,2 23:00 21,6 21,3 22,6 20,7 20,8 21,0 Quanto aos valores de umidade relativa (tabela 3 e figura 3), o ponto CMP_4 registrou o menor valor médio (59,2%), área com grande presença de edificações próximas umas as outras, com solo pavimentado e pouco ocorrência de vegetação, fatores que contribuem para o decréscimo da umidade relativa do ar. Já o ponto CMP_1 apresentou o maior valor (66,8%), seguindo do ponto CMP_6 (65,4%). O valor elevado da umidade relativa do ponto CMP_1 pode ser justificado pela proximidade da lagoa e predominância de área permeável. Tabela 03:Caracterização da umidade relativa do ar (%) valores médios, mínimos, máximos. Período de primavera/2014. Área de Estudo: Campinas, SP. CMP1 CMP4 CMP6 CMP_ EM1 CMP_ EM2 Mínima do período 32,2 27,3 30,8 25,6 30,0 Média da mínima diária 42,8 36,3 38,1 34,8 39,1 Máxima período 93,7 86,5 96,7 93,1 93,09 Média da máxima diária 86,8 80,2 85,9 84,8 85,9 Amplitude diária máxima 63,2 58,7 65,9 67,4 58,0 Média da amplitude diária 44,1 43,9 47,8 50,0 46,7 Média diária do período 66,8 59,2 65,4 62,3 64,7 Desvio Padrão 6,0 6,1 4,6 5,8 5,78 CV(%) 9,0 10,3 7,1 9,0 9,2

5 Umidade Relativa do Ar (%Hr) 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 Hora do Dia PONTO CMP_1 PONTO CMP_4 PONTO CMP_6 PONTO CMP_EM_2 PONTO CMP_EM_1 Figura 03: Média da Umidade Relativa do Ar x Hora do Dia. Período da primavera Pontos de coleta. 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Os resultados apresentados reforçam a influência da cobertura vegetal na amenização da temperatura do ar, como foi observado no ponto do parque público CMP_1 e no ponto com proximidade de fundo de vale (CMP_6). No ponto CMP_1 localizado no interior do parque, a obstrução do céu pelas copas das árvores contribuiu para a baixa temperatura no período da tarde em comparação com os outros pontos de coleta. Em contrapartida, o ponto CMP_1 apresentou baixa amplitude térmica o que pode ser explicado pela dificuldade de perda de radiação de ondas longas na região dos troncos [9]. Também vale destacar o ponto CMP_6 o qual apresentou temperatura média máxima mais elevada e rápido resfriamento noturno, justificado pela localização em áreas abertas e proximidade de corpo hídrico. [3] Rosenfeld, A. H., et.al. (1998) Cool Communities: Strategies for Heat Island Mitigation and Smog Redution, Energy and Buildings, Vol. 28, p [4] Bowler, D. E. et.al. (2010) Urban greening to cool towns and cities : A systematic review of the empirical evidence, Landscape and Urban Planning, Vol.. 97, n. 3, p [5] Shashua-Bar, L., et. al. (2010) A modeling study for evaluating passive cooling scenarios in urban streets with trees. Case study: Athens, Greece. Building and Environment, Vol.45, p [6] WMO. (2006). Initial Guidance to Obtain Representative Meteorological Observations at Urban Sites, Instruments and Observing Methods Report No. 81, WMO/TD-No [7] BRASIL. (2013), Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, Contagem Populacional. < >. [8] MCT/INPE/CPTEC. (2013) Boletim de Informações Climáticas do CPTEC/IMPE. Infoclima. Ano 20. Numero 11, capturado online em: 15 jan 2013, de [9] Karlsson, M. (2000) Nocturnal Air Temperature Variations between Forest and Open Areas. Journal of Applied Meteorology, v.39, p , Jun. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo FAPESP e à Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro FAPERJ, pelo apoio e financiamento deste projeto e ao PIBIC/CNPq pelo financiamento desta bolsa de Iniciação Científica. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Mirzaei, P. A., Haghighat, F. (2010), Approaches to Study Urban Heat Island Abilities and Limitations, Building and Environment, Vol. 45, p [2] Chen, Y., et.al. (2011), Estimating the Relationship Between Urban Forms and Energy Consumption: A Case Study in the Pearl River Delta, Landscape and Urban Planning, Vol. 102, p