OCORRÊNCIA DE ILHA DE CALOR NA ÁREA URBANA DAS CIDADES DE PETROLINA/PE E JUAZEIRO/BA

Transcrição

1 OCORRÊNCIA DE ILHA DE CALOR NA ÁREA URBANA DAS CIDADES DE PETROLINA/PE E JUAZEIRO/BA Péricles Tadeu da Costa Bezerra, Mário de Miranda Vilas Boas Ramos Leitão, Pedro Vieira de Azevedo, Gertrudes Macário de Oliveira 4 Engenheiro Civil, D.Sc. Pós-Graduando, Prof. Assistente, Colegiado de Engenharia de Produção/UNIVASF, Petrolina-PE., Fone: (0xx87) 86-96, pericles.bezerra@univasf.edu.br Meteorologista, Prof. Adjunto Doutor, Colegiado de Engenharia Agrícola e Ambiental/UNIVASF, Juazeiro-BA Engenheiro Agrônomo, Prof. Associado Ph.D., Unidade Acadêmica de Ciências Atmosféricas/UFCG, Campina Grande-PB 4 Física, Prof. Adjunto Doutor, Depto. de Tecnologia e Ciências Sociais/UNEB, Bahia-PE RESUMO: Este estudo avaliou a ocorrência de ilha de calor na área urbana de dois municípios localizados no centro do semi-árido brasileiro: Petrolina em Pernambuco e Juazeiro na Bahia. Os dados foram obtidos em experimentos de campo realizados durante os períodos de inverno (agosto/007) e verão (janeiro/008) através de três estações micrometeorológicas instaladas em locais estratégicos e representativos do ambiente urbano: área com asfalto, área com calçamento e área de lazer (parque). Para avaliar o comportamento do clima, além de comparações entre as áreas urbanas, também foram efetuadas avaliações, para os mesmos períodos sazonais, entre cada área urbana e a área rural, representada pela estação meteorológica automática da Universidade Federal do Vale do São Francisco, localizada na Fazenda Experimental em Petrolina. Os resultados mostraram que as áreas com maior densidade urbana foram as que apresentaram índices mais elevados de ilha de calor, especialmente no verão. Na área asfaltada a intensidade de ilha de calor alcançou 7,0ºC, enquanto nas áreas de calçamento e do parque municipal o índice máximo chegou a 6,0ºC. OCCURRENCE OF HEAT ISLAND IN THE URBAN ZONE OF THE CITIES OF PETROLINA/PE AND JUAZEIRO/BA ABSTRACT: This study evaluated the occurrence of heat island in the urban area of two municipalities located in the region of the semi-arid in Brazil, Petrolina in Pernambuco and Juazeiro in Bahia. The data was collected in field experiments performed during winter (August/007) and summer (January/008) through three micrometeorological stations installed at strategic locations and representative of the urban area: asphalt, paving; and recreational area (park). To evaluate the behavior of the climate, besides comparisons between urban areas, we also performed evaluations for the same seasonal periods, between each urban and rural area, represented by the weather station of the Federal University of São Francisco Valley, located in the area of the Experimental Farm in Petrolina. The results showed that areas with greater urban density presented a higher heat island, especially in summer. Asphalt in the intensity of heat island reached 7.0 C while in areas of the municipal park and paving, the maximum rate was 6.0 C. Palavras-Chave: zonas urbana e rural, desconforto térmico, clima urbano, urban and rural zones, thermal discomfort, urban climate.. INTRODUÇÃO Apesar de geopoliticamente pertencerem a dois Estados distintos, Petrolina em Pernambuco e Juazeiro na Bahia constituem uma malha urbana única, separadas apenas pelo Rio São Francisco. Por serem cidades planas e ainda com poucos prédios altos, têm seus aspectos urbanos mais representativos traduzidos nas diferentes formas de uso, ocupação e impermeabilização do solo. As estruturas constituintes do ambiente urbano dessas cidades não tiveram em seu planejamento a preocupação com a utilização de materiais construtivos adequados ao clima da região de modo a reduzir o aquecimento das áreas centrais das cidades e proporcionar conforto térmico à população. Como consequências da falta de incorporação das variáveis climáticas regionais no planejamento urbano, são potencializadas as condições para absorção de uma acentuada carga térmica pela superfície, o que acarreta temperaturas bem mais elevadas na área urbana das cidades do que na área rural circundante. Esse fenômeno, conhecido como ilha de calor, é o grande responsável pelo desconforto térmico enfrentado pelos moradores das médias e

2 grandes cidades brasileiras. A ocupação do solo por construções, a pavimentação com concreto asfáltico, concreto de cimento ou utilização da pedra granítica (calçamento) associados à redução de áreas verdes no espaço urbano são alguns dos fatores que contribuem para esse aquecimento no ambiente urbano. Tendo em vista a inexistência de estudos sobre o clima urbano nessa região, a presente pesquisa teve como objetivo identificar a ocorrência e intensidade de ilha de calor na área urbana das cidades de Petrolina e Juazeiro. Essas cidades, assim como muitas outras, caracterizam-se pela urbanização descontrolada completamente alheia ao conceito básico de planejamento estratégico para obtenção de um desenvolvimento ambientalmente adequado para a região semi-árida. Assim, a hipótese motivadora para a realização desta pesquisa está atrelada aos impactos das ações do homem sobre o clima urbano. Segundo Maitelli (994), as consequências do efeito urbano sobre o clima são de difícil avaliação. O ideal seria a realização de medidas das características climáticas locais antes da urbanização, para que as alterações climáticas atuais pudessem ser comparadas e explicadas. Porém, como isso raramente é possível de ser realizado, o mais comum é estabelecer uma comparação entre os climas de uma área urbanizada e de uma região rural não muito distante. De um modo geral, hoje não se pode ficar alheio ao desconforto térmico causado pela evolução das estruturas urbanas, tornando o cotidiano cada vez mais desagradável no ambiente onde a maioria das pessoas vivem. Deste modo, torna-se muito importante para buscar meios de amenizar o clima urbano, principalmente em cidades de região de clima já bastante adverso como o semi-árido nordestino, que pesquisas sejam realizadas visando conhecer melhor os diversos microclimas urbanos através de comparações entre áreas com características diferenciadas de uso do solo, nas áreas centrais de cidades de médio e grande portes, com áreas de clima mais natural nos arredores.. METODOLOGIA Os dados utilizados nesta pesquisa resultaram de experimentos de campo realizados durante os períodos de 0 a 4/08/007 (inverno) e de 0 e 5/0/008 (verão). Os locais representativos da área urbana para instalação das estações micrometeorológicas foram escolhidos com base em levantamentos realizados por ocasião de visitas de campo, tomando-se como referência a representatividade dos setores: (i) área urbana comercial com revestimento asfáltico; (ii) área urbana residencial com revestimento em paralelepípedo (calçamento) e (iii) área urbana de lazer (parque) gramada. Já para obtenção dos dados climáticos em condições normais, ou seja, sem a influência da urbanização, adotou-se a Estação Meteorológica Automática da Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF, situada na zona rural de Petrolina. As medições de temperatura do ar nos ambientes estudados foram efetuadas de forma contínua, através de psicrômetros elétricos (HMP 45C, Vaisalla), instalados em torres metálicas a,50m acima da superfície. Os psicrômetros foram conectados a sistemas automáticos de aquisição de dados (datalogger CR-0x, Campbell), programados para efetuar leituras a cada dois segundos, gerar médias a cada trinta minutos e emitir um relatório com valores extremos ao final de cada dia. A temperatura do ar está diretamente relacionada às condições de incidência e absorção da radiação solar sobre a superfície, ou seja, intrinsecamente ligada à tipologia da área onde são feitas as medições. Portanto, um mesmo valor de radiação incidente pode resultar em diferentes temperaturas em função do tipo de solo, da existência de vegetação, da topografia ou da altitude no local analisado, sendo, portanto representativa de um contexto urbano específico. Deste modo, a observância de diferença positiva entre a temperatura do ar na área urbana e a temperatura do ar na área rural caracteriza a ocorrência de ilha de calor. Ou seja: IC = Ta (urbano) Ta (rural) () Onde: IC = ilha de calor; Ta (urbana) = Temperatura do ar no ambiente urbano (ºC) e Ta (rural) = temperatura do ar no ambiente rural.

3 De acordo com Oke (004), quando se tem um pequeno número de estações, as mesmas devem ser instaladas em locais com características típicas bem definidas da região a ser estudada. A Figura ilustra a distribuição espacial das estações nas áreas escolhidas e suas respectivas coordenadas geográficas. N Estação 04 Estação 04: Zona Rural 9º 50 S 40º0 07 W O S L Estação 0 Estação 0: Petrolina - Parque 9º4 48 S 40º0 5 W Estação 0: Petrolina - Asfalto 9º 7 S 40º9 56 W Estação 0 Direção predominante do vento Estação 0: Juazeiro - Calçamento 9º9 9 S 40º 6 W Estação 0.PSICRÔMETRO.DATALOGGER.TECLADO.PAINEL SOLAR FIGURA : Imagem de satélite das cidades de Petrolina e Juazeiro evidenciando a distribuição das estações (Adaptado do Google Earth), com fotos das estações em operação e detalhe de seus equipamentos.. RESULTADOS Os resultados obtidos nesta pesquisa são apresentados a seguir em forma de gráficos para evidenciar a intensidade máxima de ilhas de calor detectadas nos ambientes urbanos estudados. Analisando a Figura 0 constata-se que mesmo durante o período de inverno, foi constatada a ocorrência de ilha de calor nas três áreas estudadas, com as maiores intensidades registradas nas áreas de calçamento e asfalto, cujos máximos absolutos durante o período de inverno ocorreram simultaneamente no dia 8/08/007:,6ºC na área de asfalto;,5ºc na área de calçamento e,0ºc na área do Parque Municipal.

4 Intensidade máxima da ilha de calor (º C),5,5 0,5 0 0/8/007 /8/007 /8/007 /8/007 4/8/007 5/8/007 6/8/007 7/8/007 8/8/007 9/8/007 0/8/007 /8/007 /8/007 /8/007 4/8/007 DATA Ta(urbano) : Ta (calçamento) - Ta(rural) Ta(urbano) : Ta (asfalto) - Ta(rural) Ta(urbano) : Ta (parque) - Ta(rural) FIGURA : Intensidade máxima da ilha de calor urbano durante o inverno: diferença entre a temperatura do ar na área urbana Ta (urbano) e a temperatura do ar na área rural Ta (rural). Na Figura verifica-se que durante o período de verão, a ocorrência de ilha de calor foi muito mais acentuada em todas as áreas do que no período de inverno. Observa-se que as maiores intensidades de ilha de calor ao longo período experimental foram registradas nas áreas de asfalto e calçamento. Contudo, verifica-se que o dia 07/0/007 apresentou os maiores índices de ilha de calor do período de verão: enquanto o índice na área de asfalto atingiu 7,0ºC, a área do parque teve índice de 6,0ºC, igual ao da área de calçamento. Isso mostra que mesmo numa área aberta e natural, quando a grama fica seca e solo mais exposto a incidência dos raios solares, essa superfície se aquece mais e transfere calor para a atmosfera, resultando em aumento da temperatura do ar. Esses resultados estão em consonância com as pesquisas de Oke et al. (99). Os autores afirmaram que, dentre as causas que mais contribuíam para a formação da ilha de calor nas cidades, pode-se destacar a grande estocagem de calor durante o dia, devido às propriedades térmicas dos materiais urbanos e grande emissão de radiação durante a noite. Intensidade máxima da ilha de calor (º C) //008 //008 //008 4//008 5//008 6//008 7//008 8//008 9//008 0//008 //008 //008 //008 4//008 5//008 DATA Ta(urbano) : Ta (calçamento) - Ta(rural) Ta(urbano) : Ta (asfalto) - Ta(rural) Ta(urbano) : Ta (parque) - Ta(rural) FIGURA 0: Intensidade máxima da ilha de calor urbano durante o verão: diferença entre a temperatura do ar na área urbana Ta (urbano) e a temperatura do ar na área rural Ta (rural). 4. CONCLUSÕES: Nos dois períodos estudados constatou-se que os maiores valores de ilha de calor foram registrados nas duas áreas mais densamente urbanizadas, cujas superfícies são impermeabilizadas com materiais que possuem maior capacidade de absorver energia. Deste modo, a energia absorvida durante o período diurno a ser liberada para a atmosfera na forma de calor sensível, principalmente durante a madrugada, retarda o resfriamento noturno do ar adjacente a essas áreas. Em contra partida, a área do parque municipal foi a que apresentou os

5 menores índices de ilha de calor tanto no inverno como no verão. Essa situação se deve às características desse tipo de área, que por ser aberta, favorece a circulação do ar, por ser gramada e arborizada contribui para amenizar a incidência de radiação, e assim, os efeitos do aquecimento. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: BEZERRA, P. T. C. A influência da urbanização no clima das cidades de Petrolina/PE e Juazeiro/BA. Dissertação (Mestrado em Recursos Naturais). Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais 06p. GOUVÊA, M. L. Cenários de impacto das propriedades da superfície sobre o conforto térmico humano na cidade de São Paulo. 007, 87p. Dissertação ( Mestrado em Ciências Atmosféricas). Universidade de São Paulo, Departamento de Ciências Atmosféricas, São Paulo, 007. LOMBARDO, M. A. Ilha de Calor nas Metrópoles O Exemplo de São Paulo. Hucitec, São Paulo, p. 44, 985. MAITELLI, G. T. Uma abordagem tridimensional de clima urbano em área tropical continental: O exemplo de Cuiabá-MT. 994, 84p. Tese (Doutorado). Departamento de Geografia. Universidade de São Paulo. São Paulo, 994. OKE, T. R. Siting and exposure of meteorological instruments at urban sites. In: Air pollution modeling and its Application XVII, Borrego and Norman, Springer, 004. OKE, T. R. et al. Simulation of surface urban heat islands under ideal conditions at night. Boundary layer Meteorology, v. 56. Diagnosis of Causation, p.9-58, 99. SILVA, A. P. L. M. Mudanças climáticas urbanas Dissertação (Mestrado em Meteorologia). Universidade Federal da Paraíba, Departamento de Ciências Atmosféricas, Campina Grande, 998.