CARACTERIZAÇÃO DO AMBIENTE TÉRMICO URBANO ATRAVÉS DE MEDIÇÕES EXPERIMENTAIS

Transcrição

1 CARACTERIZAÇÃO DO AMBIENTE TÉRMICO URBANO ATRAVÉS DE MEDIÇÕES EXPERIMENTAIS Pedro Luís Fonseca Ciccone Faculdade de Arquitetura e Urbanismo CEATEC pedro.lfc@puccampinas.com.br Claudia Cotrim Pezzuto Grupo de Pesquisa Eficiência Energética e Água no meio Urbano CEATEC claudiapezzuto@puc-campinas.edu.br Resumo: O principal objetivo desta pesquisa é investigar a influencia da estrutura urbana e o ambiente térmico nos espaços urbanos abertos. Como estudo de caso foi selecionado um recorte urbano na cidade de Campinas, SP, o qual contempla um recorte na porção sul/sudeste da cidade de Campinas, Bacia hidrográfica do Rio Capivari. Para tanto, foram selecionados 5 pontos de medições de temperatura e umidade relativa, cobrindo a porção norte, sul, leste o oeste da área de estudo. Os pontos selecionados circundam uma representativa região de reflorestamento da área de estudo. Os dados coletados também foram comparados com estação meteorológica de referência do Instituto Agronômico de Campinas IAC. Os dados coletados demonstraram diferenças significativas nos pontos localizados em áreas rurais e os pontos localizados em áreas urbanizadas. Palavras-chave: clima urbano, ambiente térmico urbano, conforto térmico urbano Área do Conhecimento: Ciências Sociais Aplicadas- Arquitetura e Urbanismo-Tecnologia de Arquitetura e Urbanismo-Adequação Ambiental. 1. INTRODUÇÃO As cidades são fontes geradoras de energia antrópica e poluição, fatores que alteram o balanço energético e, por conseguinte, modificam as condições de estabilidade ou instabilidade atmosférica na Atmosfera Urbana Inferior [1]. O acelerado crescimento das cidades que ocorre atualmente influencia nos eventos atmosféricos e traz conseqüências para os planejadores, bem como para seus habitantes. Muitas metodologias são adotadas para estudar essas variações no clima urbano. Os dados necessários para esses estudos podem ser obtidos a partir de estações meteorológicas, de ponto fixo de coleta de dados, medições através de transecto móvel, através do sensoriamento remoto, também, pode ser inferida a partir de modelos matemáticos e simulação computacional. Estudos indicam que a formação dos ambientes térmicos urbanos também está diretamente associada aos aspectos da morfologia do seu entorno, bem como pelo conjunto complexo da estrutura urbana [2]. Stewart e Oke [3] descrevem16 tipos de zonas diferentes, que podem ser usados em diferentes localidades para determinar as variações de temperatura. Testes foram feitos em 03 regiões distintas, Uppsala, na Suécia; Nagano, no Japão e Vancouver, no Canadá. Como possível continuação os autores sugerem que o uso de programas na geração de cenários com essas variáveis para futura análise de impactos devidos às transformações urbanas. Um importante dado para o estabelecimento dos mapas climáticos é o fator de rugosidade. Segundo Davenport et. al. [4] a definição da rugosidade da superfície terrestre, bem como a padronização dos tipos e o estabelecimento de padrões, só pôde ser realizado no final dos anos 90. Os autores classificam os tipos de rugosidade a partir do parâmetro z0 em conjunto com a descrição da paisagem. Segundo Lopes [1] o z0 corresponde a altura a partir do solo onde a velocidade do vento é igual a zero, se o perfil do vento corresponder a uma variação logarítmica com a altitude. Esta situação, segundo o autor, ocorre em situações de vento moderado a forte. Assim considerando o parâmetro z0, Davenport et. al. [4] classificaram a paisagem em 8 classes, que variam entre regiões de planícies, áreas moderadamente construídas, áreas altamente construídas, áreas densamente construídas sem muita variação de altura entre outras. 2. OBJETIVO Este artigo tem como objetivo avaliar comportamento da temperatura do ar e umidade relativa em um recorte urbano na Sub-Bacia Hidrográfica do Ribeirão

2 do Piçarrão, Campinas-SP. Para tanto, foram selecionados pontos de coleta de dados climáticos em locais próximos de região de fundo de vale da área de estudo. 3. MÉTODOLOGIA A escolha da região a ser estudada levou em conta a análise de mapas locais, coleta de campo e imagens de satélite da região estudada, a Sub-Bacia Hidrográfica do Ribeirão do Piçarrão, na região Sudoeste de Campinas, São Paulo. O município de Campinas está situado a sudoeste do estado de São Paulo nas coordenadas geográficas: Latitude S 22 53'20", Longitude O 47 04'40", e altitude média de 680 metros acima do nível do mar. O clima da cidade é tropical de atitude, com verão quente e úmido e inverno ameno e seco. Predominam os ventos na direção sudeste, A região de estudo se localiza na periferia da cidade, logo, próxima da área rural. Ainda assim, a urbanização está presente, mesmo que de forma mais espaçada e menos abrasiva. As visitas técnicas e os dados coletados em campo foram necessários para melhor determinação dos pontos, selecionados por análises de mapas e fotos aéreas, bem como fotos de satélite. E, por fim, os pontos de coleta de dados climáticos foram selecionados levando em consideração a proximidade de regiões de fundo de vale. A escolha da localização dos pontos, bem como, o método de coleta de dados foram feitos seguindo as diretrizes estabelecidas por Oke [5]. Para o estudo foram selecionados 4 pontos de medições de temperatura e umidade relativa, cobrindo a porção norte, sul, leste o oeste da área de estudo. Os pontos circundam uma representativa região de reflorestamento da área de estudo. Com objetivo de comparar os dados da área urbanizada com área não urbanizada, foi instalado um ponto de coleta na área rural circunvizinha (PR). Os dados coletados também foram comparados com a estação meteorológica de referência do Instituto Agronômico de Campinas IAC, distante da área de estudo aproximadamente 15 Km. A figura 1 mostra o ponto da estação IAC e a área de estudo. A figura 2 demonstra o recorte Sub-Bacia Hidrográfica do Ribeirão do Piçarrão e os pontos de coleta. O quadro 01 descreve a caracterização dos pontos de coleta. Figura 1: Localização da área de estudo e Ponto de referencia IAC Figura 1: Localização dos Pontos de Coleta de dados Climáticos Fonte: Google Earth, 2013

3 Imagem Quadro 1: Caracterização dos pontos de coleta e medições Caracterização PN pavimento) Levemente arborizada. Cobertura do solo: vias pavimentadas em asfalto. Materiais de construção: predominantemente em telhas cerâmicas, mas com grande porcentagem de telhas cimentícias nas proximidades do córrego, edificações tijolo e blocos cerâmicos. Proximidade de fundo de vale e corpo hídrico: 500m Altitude: 615 m. PS pavimento) Pouco arborizada. Cobertura do solo: vias pavimentadas em asfalto. Materiais de construção: predominantemente em telhas cerâmicas, mas com grande porcentagem de telhas cimentícias nas proximidades do córrego, pedra, tijolo. Proximidade de fundo de vale e e corpo hídrico: 500m.Altitude: 620 m. PL pavimento) Pouco arborizada. Presença de vegetação característica de reflorestamento na proximidade com a área. Cobertura do solo: vias pavimentadas em asfalto, com algumas vias em terra. Materiais de construção: predominantemente em telhas cerâmicas, com alguns focos de telhas cimentícias, pedra, tijolo e concreto. Proximidade de fundo de vale e corpo hídrico: 150m.Altitude: 570m. PO Área predominantemente residencial com edifícios baixos (1pavimento) Pouco arborizada. Cobertura do solo: asfalto. Materiais de construção: predominantemente telha de barro, pedra, tijolo e concreto. Proximidade de fundo de vale e corpo hídrico: 50m.Altitude: 590m. PR Paisagem levemente arborizada, com vegetação rasteira e arbustiva. Cobertura do solo na maior parte permeáveis. Zonas com cultivo de hortaliças. Edificações espaçadas de 1 pavimento. As vias são de terra, com eventual asfalto na estrada próxima. Proximidade de fundo de vale e corpo hídrico: 120m Altitude: 615m. IAC Paisagem levemente arborizada, com vegetação rasteira e arbustiva. Cobertura do solo na maior parte permeáveis. Edificações espaçadas de 1 pavimento. As vias são de terra, com eventual asfalto em rodovia próxima. Altitude: 665 m.

4 3.1. Instrumentação Para a coleta de dados foram utilizados registros contínuos de temperatura e umidade através de registradores instalados em uma altura aproximada de 3 a 4 metros. Os dados foram coletados no período de verão em dois dias de medições, em condições estáveis e sem precipitação. De acordo com Oke [6] a altura indicada para medições da temperatura do ar é aproximadamente 2,5 metros, sendo que em áreas urbanas esta altura pode variar entre 3 a 5 metros. Os equipamentos utilizados foram dataloggers de medições de temperatura e umidade Testo 174 H, 175 T1 e 175 H1. 4. ANÁLISE DOS RESULTADOS Os dados obtidos com as medições dos pontos fixos foram comparados com dados registrados pela estação meteorológica do IAC (Instituto Agronômico de Campinas). A tabela 1 mostra os valores médios de temperatura do ar mínima, máxima, amplitude térmica e umidade relativa do ar. Os dados de umidade relativa não foram coletados em todos os pontos. Tabela 01: Valores médios de temperatura do ar mínima e máxima, amplitude térmica e umidade relativa. Período de coleta: verão Ao analisar a tabela 01 e figura 03 de um modo geral observa-se que os pontos em áreas não urbanizadas PR e IAC apresentaram comportamento semelhantes, comparados com os pontos localizados em áreas urbanizada. Este comportamento pode ser notado na figura 3 e 4 o qual destaca dois grupos de comportamento, os pontos localizados próximos as áreas rurais PR e IAC, e os pontos localizados em áreas urbanizadas, PN, PS, PL e PO. Com relação aos dados de temperatura média mínima verifica-se que o PR e o IAC, apresentaram os menores valores, 20,5 ºC e 20,8 ºC, respectivamente. Estes pontos encontram-se próximos a grandes áreas permeáveis, fator que contribui para o rápido resfriamento noturno. Os outros pontos localizados em áreas urbanas apresentaram comportamento semelhante, com valor entre 21,1 ºC e 21,4 ºC. As maiores diferenças encontradas refere-se as temperatura médias máximas, aproximadamente 4,6 ºC, entre o ponto PL (36,3 ºC) e IAC (31,7 ºC). O ponto PL encontra-se em região predominantemente residencial aberta e proximidade de fundo de vale e corpo hídrico, fator que contribui para a incidência solar. Quanto aos dados horários de umidade relativa do ar (figura 4 e tabela 1) percebe-se claramente que a variação da umidade do ar é maior nos pontos localizados em áreas rurais, PR e IAC. Observa-se que, tanto no período da madrugada, quanto no horário de resfriamento noturno, os pontos PR e IAC registraram os maiores valores médios de umidade relativa do ar.

5 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS A partir das análises observa-se diferenças significativas de temperatura do ar e umidade relativa entre os pontos localizados próximos a áreas rurais e os pontos localizados em área urbanizada. Este comportamento pode ser atribuído ao alto índice de solo permeável dos pontos localizados em áreas rurais circunvizinhas. Nota-se também a partir das análises que os quatro pontos localizados em áreas urbanizadas e com proximidade de corpos hídricos, apresentaram comportamento semelhante, e uma amplitude térmica significativa, com variação de 12,6 ºC a 15,0, comparados com 10,9 ºC e 13,2 ºC dos pontos localizados em áreas predominantemente rurais com alta taxa de permeabilização do solo. 6. AGRADECIMENTOS Os autores gostariam ao PIBIC/CNPq pelo financiamento desta bolsa de Iniciação Científica e a FAPESP pelo financiamento desta pesquisa. 7. REFERÊNCIAS [1] LOPES, A. M. S. (2003), Modificações no Clima de Lisboa como consequência do Crescimento Urbano. Vento, Ilha de Calor de Superfície e Balanço Energético. Tese de Doutorado. Faculdade de Letras da Universidade de Lisboa, [2] Pezzuto, C. C.(2007), Avaliação do ambiente térmico nos espaços urbanos abertos: Estudo de caso em Campinas, SP. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Universidade de Campinas, Campinas. [3] Stewart ID, Oke TR. (2010), Thermal differentiation of local climate zones using temperature observations from urban and rural field sites.in: 9th Symposium on Urban Environment, August 2 6, Keystone, CO, USA. Published in the conference proceedings. [4] Davenport, A.G., Grimmond, C.S.B. Oke T.R., Wieringa, J. ( 2000), Estimating the roughness of cities and sheltered country. Proc. 12th Conf. Appl. Climat., Amer. Meteorol. Soc., Boston, pp [5]. Oke, T.R., (2006) Initial Guidance to Obtain Representative Meteorological Observations at Urban Sites. IOM Report 81, World Meteorological Organization, Geneva. [6] Oke, T.R., (2006) Initial Guidance to Obtain Representative Meteorological Observations at Urban Sites. IOM Report 81, World Meteorological Organization, Geneva.