ESPACIALIZAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS DAS ILHAS DE CALOR NA REGIÃO METROPOLITANA DE BELÉM UTILIZANDO IMAGENS DE SATÉLITE

Transcrição

1 ESPACIALIZAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS DAS ILHAS DE CALOR NA REGIÃO METROPOLITANA DE BELÉM UTILIZANDO IMAGENS DE SATÉLITE Maria Isabel Vitorino 1, Adriano Marlison Leão de Sousa 2, Leda Vilhena Correa 1, Paulo J. O P de Souza 2 1 Universidade Federal do Pará FAMET (PPGCA). Augusto Correa, s/nº Guamá, Belém PA. CEP: Fone (91) vitorino@ufpa.br. 2 Instituto Sócio Ambiental e dos Recursos Hídricos Universidade Federal Rural da Amazônia CEP: Belém,PA adriano.souza@ufra.edu.br, RESUMO Este trabalho utiliza dados do sensor MODIS e de estações meteorológicas de superfície de precipitação, e temperatura do ar ( ) para espacializar as características térmicas associadas às diferentes paisagens na região metropolitana de Belém-PA. Os resultados mostram que as imagens orbitais do sensor MODIS são adequadas para a representação espacial e temporal da temperatura do ar na região. Além disso, observou-se que os máximos de temperatura encontram-se nos bairros mais urbanizados e as mínimas em áreas de corpos hídricos e vegetação abundante. ABSTRACT This paper uses data from MODIS and meteorological stations of precipitation and air temperature ( ) to spatialize the thermal characteristics associated with different landscapes in metropolitan Belem- PA. The results show that the MODIS satellite images are suitable for representing spatial and temporal air temperature in the region. Moreover, it was observed that the maximum temperature is the areas most urbanized and the minimum in areas of watersheds and vegetations in large quantities. Palavras chave: Ilhas de calor; Temperatura; MODIS; Amazônia. 1. INTRODUÇÃO Ilhas de Calor é um fenômeno presente em áreas urbanas e suburbanas, onde o ar e a temperatura da superfície é mais elevada do que em áreas rurais circunvizinhas. E, isto ocorre porque os materiais das construções comuns que compõem estas áreas retêm mais a radiação de onda curta (oriundas do sol) do que os materiais naturais que são mais predominantes em áreas rurais (GARTLAND, 2010). A urbanização, caracterizada pela substituição do ecossistema natural por estruturas artificiais, é um processo contínuo na sociedade moderna. Quando este processo ocorre sem planejamento adequado, nota-se no ambiente urbano, impactos nas mais diversas esferas: biosfera, litosfera, hidrosfera e atmosfera. Os impactos produzidos nesta última esfera ocorrem na maioria das vezes pela substituição das áreas verdes por casas e prédios, ruas e avenidas e uma série de outras construções, que é maior à medida que se aproxima do centro das grandes cidades (LOMBARDO, 1985).

2 Além desses aspectos, as áreas de maior adensamento da cidade registram uma maior concentração de gases e materiais particulados, lançados principalmente pelos automóveis, indústrias e demais fontes poluentes, proporcionando um aumento da temperatura da superfície (JAUREGUI, 1997). Desta forma, estas características colaboram para a formação de ilhas de calor urbanas, e em um período longo de alterações das propriedades físicas e químicas da atmosfera se pode observar alterações no clima. Vários fatores contribuem para o desenvolvimento de uma ilha de calor urbana, conforme observado por Oke (1987). As cidades têm sua massa edificada, constituída por materiais, com diferentes propriedades químicas que influenciam junto com a vegetação e as superfícies pavimentadas ou não na quantidade de energia térmica acumulada, e irradiada para a atmosfera. Estas são expressas principalmente pelo albedo (capacidade do material de refletir energia), pela absortância e pela emitância de radiação. Segundo o IPCC Intergovenmental Panel on Climate Change (MARENGO, 2006), este assunto merece um maior desenvolvimento de estudos superfície-atmosfera que possam revelar a interferência do clima no ambiente urbano, com condições de diferentes superfícies. Neste contexto, este estudo tem como objetivo principal analisar as características térmicas espaciais e temporais, causadas pelo crescimento urbano e as suas relações com diferentes paisagens na cidade de Belém-PA, utilizando para tal, imagens de sensores remotos orbitais. 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1. Área de Estudo Belém, capital do estado do Pará, maior cidade da Amazônia, fica localizada no extremo norte do País a aproximadamente 160 km da linha do Equador, às margens da baía do Guajará e do rio Guamá. Localizada nas coordenadas geográficas S e W, com população estimada de habitantes, segundo o IBGE (2010), distribuídos num território de km 2. Ela está dividida em 8 distritos administrativos e 71 bairros, com uma porção continental de 34,36% da área total, e a porção insular composta por 39 ilhas, que correspondem a 65,64% (Figura 1). Figura 1 Localização Geográfica da Região Metropolitana de Belém. (Fonte: Correa, 2011)

3 2.2. Material Neste trabalho foram utilizados dados diários de precipitação (mm) e temperatura do ar ( C) para o período de 1967 a Estes dados foram disponibilizados pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA Oriental) e Aeroporto Val de Cans/DTCEA. Além desses, foram utilizadas as imagens do sensor MODIS (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer) plataforma Aqua (Passagem as 14:30 hora local) para algumas datas que foram préselecionadas a partir da análise da anomalia climatológica da precipitação e da temperatura do ar para o município de Belém. 2.3 Metodologia Os dados diários de precipitação e de temperatura do ar (Ta) para o período de 1967 a 2008 foram utilizados para os cálculos das médias mensais e anuais, e anomalias diárias, conforme descrito por Wilks (2006). Em seguida, foram selecionadas duas datas associadas com anomalias negativas de precipitação e anomalias positivas de temperatura do ar, uma no período chuvoso (01/01/2005) e outra no menos chuvoso (31/08/2008). Após esta seleção, foram processadas as imagens do sensor MODIS para estas datas, com ausência de nebulosidade, para as correções radiométricas e por fim a obtenção da temperatura da superfície na região metropolitana de Belém com aproximadamente pixels com resolução espacial de 1km. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES A Figura 2a mostra a temperatura da superfície a partir da imagem do dia 01/01/2005, representando as características físicas do período chuvoso em um ano de El Niño. Desta forma, observam-se valores máximos entre 38 C e 41,4 C, nos bairros do Marco, Pedreira, Fátima, São Braz, Canudos e mínimo de 21,1 C em área rural da Ilha de Mosqueiro ( ,27 W e ,52 S). Sendo assim, a variação urbano-rural da temperatura de superfície em Belém para este dia foi 20,3 C. Ainda é possível observar a atuação de um núcleo de 34 C na Cidade Nova, todavia, este bairro situa-se em Ananindeua. No período menos chuvoso do ano de El Nino, nota-se que o valor máximo é o mesmo do período mais chuvoso (Figura 2a), e perduram de forma menos intensa também nos mesmos bairros (Marco e Pedreira). Todavia, o valor mínimo de temperatura em Belém neste dia foi 14,4 C em um ponto da área rural da Ilha de Mosqueiro e da Praia Ariramba, também em Mosqueiro ( ,07 W e ,60 S). Sendo assim a variação urbano-rural da temperatura de superfície em Belém para este dia foi 27 C. Enquanto que no centro de Ananindeua, a temperatura encontra-se distribuída de maneira mais homogênea entre 31 C e 35 C (Figura 2b).

4 (a) (b) Figura 2: Imagem da espacialização da temperatura de superfície da Região Metropolitana de Belém-Pa para os dias: (a) 01/01/2005 e (b) 31/08/2005. Os desvios médios observados entre as temperaturas do ar e da superfície para os três pontos de observação da EMBRAPA, INMET e do Aeroporto foi de no máximo de 1,0 C (Tabela 1). Estes resultados concordam com a literatura (CASTRO, 2009). Segundo Yuan e Bauer (2007) estes desvios podem ser considerados adequados para a representação da temperatura do ar a partir da temperatura da superfície, obtido pelo sensor MODIS. Tabela 1: Comparação das observações de superfície da temperatura do ar e da estimativa da temperatura da superfície pelo sensor MODIS. DATA Aeroporto/DTCEA INMET EMBRAPA Ta ( C) Ts ( C) Ta ( C) Ts ( C) Ta ( C) Ts ( C) 01/01/ ,0 29,8 28,8 29,9-27,5 31/08/ ,5 32,0 31,9 30,1 32,0 31,7 Observa-se na Figura 3 a evolução espacial da temperatura da superfície, a partir de um corte transversal, revelando às características térmicas das diferentes paisagens, desde as áreas urbanizadas as vegetadas. A Figura 3b mostra que as maiores temperaturas da superfície estão localizadas em bairros mais urbanizados, como Guamá e Canudos, indicando um decréscimo da mesma em direção ao bairro Terra Firme que é considerado um bairro mais periférico. Os menores valores encontram-se no bairro Curió-Utinga, onde se encontra uma grande quantidade de vegetação, haja vista a presença do Parque Ambiental, e de massas de água, devido à presença dos Lagos Bolonha e Água Preta. Em seqüência, observa-se o retorno ao aumento da temperatura da superfície nos bairros urbanizados do município vizinho (Ananindeua-Pa: Julia Sefer, Águas Lindas, Santana do Aura, Distrito Industrial). Santos (2009) mostra usando dados de Landsat para a cidade de Belém resultados semelhantes aos encontrados neste trabalho.

5 (a) (b) Figura 3: Localização e representação das características da superfície de diferentes áreas (a) e a variação espacial da temperatura da superfície das paisagens (b). 4. CONCLUSÕES O presente trabalho utilizou dados de sensores remotos MODIS e dados meteorológicos de superfície para caracterizar a variação térmica espacial na região metropolitana da cidade de Belém-PA. Os principais resultados para este estudo são: - As imagens do sensor MODIS mostraram-se adequadas para a representação térmica espacial das diferentes paisagens; - Os máximos de temperatura da superfície ocorrem nos bairros mais urbanizados, como os centros da cidade de Belém e de Ananindeua, e os mínimos em superfícies de água e mais vegetados; - O período menos chuvoso do ano de El Niño apresenta os maiores valores de temperatura. AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao INMET e EMBRAPA pela disponibilidade dos dados meteorológicos de superfície. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CASTRO, A. R. C. Aplicação de sensoriamento remoto na análise espaço temporal das ilhas de calor e ilhas de frescor urbanas no município de Belém- Pará, nos anos de 1997 e Dissertação (Mestrado em geografia) Universidade Federal do Pará, Belém PA, LOMBARDO, M. A. Ilha de calor nas metrópoles: o exemplo de Sao Paulo. Ed.Hucitec. Sao Paulo, GARTLAND, L. Ilhas de calor: como mitigar zonas de calor. Editora Oficina de Textos. Sao Paulo, JAUREGUI, E. Heat island development in Mexico City. Atmospheric Environment. v. 31, n. 22, pp , MARENGO, J. A. Mudanças climáticas globais e seus efeitos sobre a biodiversidade: caracterizacao do clima atual e definicao das alteracoes climáticas para o territorio brasileiro ao longo do seculo XXI. Ministerio do Meio Ambiente MMA. Brasilia, OKE, T. R. Boundary Layer Climates. Second Edition. Routledge London & New York. 435 p SANTOS, F. A. A. Analise do comportamento das condições térmicas do município de Belem (PA), por meio da combinação de dados observacionais e imagem de satélite. Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. Anais XIV. p , Natal-RN, YUAN, F. e BAUER, M. E. Comparison of impervious surface area and normalized difference vegetation index as indicators of surface urban heat island effects in Landsat imagery. Remote sensing of environment. v. 106, p , WILKS, D.S. Statistical Methods in the Atmospheric Sciences. 2nd Ed.International Geophysics Series, Vol. 59, Academic Press, 2006.