Avaliação do ambiente térmico urbano em Arapiraca-AL

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1 1276 Avaliação do ambiente térmico urbano em Arapiraca-AL Mônica Ferreira da Silva Universidade Federal de Alagoas Maurílio Neemias dos Santos Universidade Federal de Alagoas Gianna Melo Barbirato Universidade Federal de Alagoas Ricardo Victor Rodrigues Barbosa Universidade Federal de Alagoas

2 8 º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO PARA O PLANEAMENTO URBANO, REGIONAL, INTEGRADO E SUSTENTÁVEL (PLURIS 2018) Cidades e Territórios - Desenvolvimento, atratividade e novos desafios Coimbra Portugal, 24, 25 e 26 de outubro de 2018 AVALIAÇÃO DO AMBIENTE TÉRMICO URBANO EM ARAPIRACA-AL M. F. Silva, M. N. Santos, G. M. Barbirato, R. V. R. Barbosa RESUMO O objetivo deste estudo foi avaliar o ambiente térmico urbano da cidade de Arapiraca-AL, no Nordeste brasileiro, identificando a influência da sua morfologia no microclima urbano e no clima local. A metodologia consistiu na definição de pontos de medição, um na zona rural e seis na urbana; levantamento das características morfológicas dos locais de monitoramento; levantamento dos dados climáticos do período de três semanas; e análise dos resultados. Os resultados revelaram que, embora as temperaturas médias nos pontos urbanos tenham sido maiores que a medida na zona rural, os indícios são insuficientes para afirmar a presença de ilha de calor, pois a maior diferença entre as temperaturas médias rural e urbana foi de 0,7 C. Confirmou-se, no entanto, a influência da área urbana e do entorno imediato sobre a temperatura do ar entre as diferentes escalas de análise, indicando a necessidade de maior comprometimento da legislação local com o clima urbano. 1 INTRODUÇÃO O crescimento espacial das cidades é uma tendência que se evidencia em todo o planeta. A ONU projeta que a população urbana mundial ultrapasse os 6 bilhões de habitantes em 2045 (UNRIC, [2014?]). Cada vez mais, a população rural migra para os centros urbanos e o aumento acelerado das cidades suscita diversos problemas que as tornam menos propícias para o bem estar e desenvolvimento de sua população. Isto porque este crescimento, na maioria dos casos, não é acompanhado de um planejamento que considere as questões climáticas, o que ocasiona alterações drásticas no ambiente natural. O clima no ambiente urbano é o resultado do comportamento climático natural de determinada localidade associado à intervenção humana, ou seja, os problemas ambientais decorrem do impacto dos assentamentos humanos sobre o meio natural. Desta forma, a urbanização e as questões ambientais sempre deveriam ser examinadas e tratadas de forma integrada (BARBIRATO et al., 2007, p. 16). Porém, de acordo com Assis (2005), embora a mudança climática local esteja associada a efeitos de transformação de energia na área urbana em função de sua morfologia, das propriedades térmicas dos materiais das superfícies e da produção de calor antropogênico, a influência da urbanização no clima local pode variar muito também de acordo com o entorno da área, a compartimentação do relevo e o tamanho da área urbanizada.

3 Uma das consequências da urbanização no clima local é a formação das chamadas ilhas de calor, que são áreas com temperaturas elevadas se comparadas com as da zona rural. Arnfield (2003, p. 16) apresentou generalizações propostas por diversos autores com relação à intensidade da ilha de calor em áreas urbanas, como por exemplo, o fato da intensidade da ilha de calor ser maior à noite, de a ilha de calor tender a aumentar conforme o aumento de tamanho da cidade e de sua população, e de as taxas de aquecimento e resfriamento serem maiores em áreas rurais. Sobre diferenças climáticas em ambientes urbanos e rurais, Krüger e Dumke (2007) discutiram os efeitos dos parâmetros urbanísticos estabelecidos para ordenar o desenvolvimento de Curitiba sobre o clima urbano, testando as generalizações propostas por diversos autores quanto à intensidade das ilhas de calor urbanas. Os autores identificaram existência de uma ilha de calor na região central da cidade bem como apontaram a possibilidade da existência de outras em distintos locais da cidade devido às suas dimensões e à heterogeneidade das características naturais e construídas da cidade. No contexto de estudos em Alagoas, Santiago e Gomes (2016) identificaram áreas com maiores temperaturas da superfície terrestre de sua capital, Maceió, por meio das imagens do satélite TM Landsat 5 e identificaram o efeito das ilhas de calor na zona urbana. Os autores observaram uma diferença de 10 C entre um ponto A, na zona urbana, e um ponto B, na zona rural além de um aumento das temperaturas de superfície ao longo do desenvolvimento da malha urbana. Arapiraca, segunda maior cidade de Alagoas, é um dos municípios que mais cresceu nos últimos anos no estado. Estima-se que, nas últimas três décadas, a cidade registrou um crescimento urbano de mais de 70% (PREFEITURA DE ARAPIRACA, 2011). O Plano Diretor da cidade, Lei 2.424/06 (ARAPIRACA, 2006), não contribui de maneira efetiva para um ordenamento que vise a minimização dos efeitos negativos da urbanização sobre o clima local, uma vez que ainda não tenha sido revisado, nem criado instrumentos jurídicos articulados aos objetivos do plano, como a Lei de Uso e Ocupação do Solo, o Código de Edificações e Urbanismo, o Código do Meio Ambiente ou a Lei de Zoneamento, acarretando numa uma situação de vulnerabilidade quanto aos impactos climáticos decorrentes dos padrões construtivos urbanos (TORRES, 2017, p. 17). Desta forma, é importante que estudos sobre o clima local que investiguem o ambiente térmico urbano relacionado à presença e à intensidade de fenômenos causados pelo processo de urbanização, como a ilha de calor, bem como estudos que mostrem a influência microclimática da morfologia urbana sejam realizados a fim de subsidiar a tomada de decisões com vistas ao ordenamento do uso e ocupação do solo e crescimento fundamentados em princípios bioclimáticos na cidade de Arapiraca. 2 OBJETIVO O objetivo deste estudo foi avaliar o ambiente térmico urbano de Arapiraca, de modo a identificar a influência da morfologia da cidade no microclima urbano e no clima local. 3 METODOLOGIA Os procedimentos metodológicos adotados na presente pesquisa consistem em quatro etapas distintas: definição das áreas de estudo, levantamento das características

4 morfológicas dos locais de monitoramento, levantamento dos dados climáticos e análise dos resultados obtidos. A pesquisa está fundamentada em análise microclimática nas áreas urbanas e análise urbano/rural para indícios de ilhas de calor. O universo de estudo é o município brasileiro de Arapiraca, localizado na mesorregião do Agreste Alagoano, na parte central do Estado (Figura 1), entre a latitude Sul e longitude Oeste. Arapiraca abrange uma área de 410 km², possui uma população aproximada de habitantes e densidade demográfica de 600,2 hab./km², segundo estimativas do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IBGE (IBGE, 2010). Fig. 1 - Localização de Arapiraca no estado de Alagoas (sem escala) Fonte: ROCHA, 2014 O primeiro passo dos procedimentos metodológicos foi a escolha das áreas rural e urbanas nas quais foram realizadas as medições. 3.1 Áreas de estudo Foram escolhidos 7 pontos para a realização dos levantamentos das variáveis climáticas e a análise das características morfológicas e verificação do indício de ilha de calor urbano: um localizado em ambiente rural, a saber, a estação meteorológica automática do Instituto Nacional de Meteorologia INMET, situada no bairro Bananeiras, zona rural do município, distante aproximadamente 7,5km do Centro da cidade, a 241m de altitude; e seis pontos urbanos. Para a análise microclimática, estes pontos foram agrupados em três núcleos urbanos. Os pontos foram escolhidos de modo a representar diferentes padrões de ocupação e de densidade construída, bem como de verticalização. A localização destas áreas pode ser vista na Figura 2.

5 Fig. 2 Localização dos pontos de medição na cidade de Arapiraca Fonte: Google Earth, acesso em 24 de janeiro de 2018, adaptado pelos autores 3.2 Levantamento das características morfológicas Foi realizada a caracterização de cada um dos pontos por meio de análise dos tipos construtivos e dos tipos de cobertura do solo, segundo Stewart e Oke (2012), a fim de se detectar possíveis influências dos aspectos físicos no comportamento climático dos locais. 3.3 Levantamento dos dados climáticos Em cada ponto, foi feito levantamento de variáveis climáticas temperatura e umidade relativa do ar com intervalo de registro de dados horário durante o período de 7 a 27 de dezembro de 2017, totalizando três semanas de análise. Os dados climáticos representativos da zona rural foram obtidos por meio da estação meteorológica automática do Instituto Nacional de Meteorologia INMET, localizada no bairro Bananeiras. Já as medições relativas à zona urbana foram feitas por meio de instrumentos de medições automáticos (dataloggers) modelo U , da marca Hobo, adaptados com proteções contra radiação solar e precipitação (Figura 3). Fig. 3 Datalogger - Modelo U , da marca Hobo e sua proteção

6 Os dataloggers foram instalados a aproximadamente 3m do chão, tomando o cuidado de evitar obstruções que causassem sombreamento nos aparelhos. 3.4 Análise dos resultados obtidos Após a realização das etapas anteriores, foi feita análise dos resultados obtidos a fim de se verificar as diferenças microclimáticas e os indícios da presença ou não do fenômeno de ilhas de calor urbano na cidade, identificando ainda a influência do entorno na configuração climática de cada um dos locais analisados. 4 RESULTADOS A seguir são apresentados os resultados obtidos ao longo desta pesquisa. Os pontos de coleta de dados escolhidos foram caracterizados segundo sua tipologia, permeabilidade do solo e presença de vegetação de modo a se reconhecer fatores influenciadores do comportamento microclimático destas localidades. Para melhor identificação, os pontos foram numerados de 1 a 7, sendo identificados de 1 a 6 os locados na área urbana e o ponto 7 correspondendo à localidade rural. As informações obtidas foram sintetizadas no Quadro 1. Quadro 1 Caracterização dos locais de estudo Imagem Ponto Tipos contrutivos Tipos de cobertura do solo Zona Climática Local (STEWART e OKE, 2012) P1 Compacto de baixa elevação: Alta densidade construtiva, edificações principalmente térreas, proximidade com edificação envidraçada, ausência de vegetação Rocha nua ou pavimentada: Solo pavimentado, ausência de vegetação, solo característico de transporte urbano 3E P2 Compacto de baixa elevação: Alta densidade construtiva, edificações principalmente térreas, muito próximo a edificação envidraçada, ausência de vegetação Rocha nua ou pavimentada: Solo pavimentado, ausência de vegetação, solo característico de transporte urbano 3E P3 Aberto de baixa elevação: Arranjo construtivo disperso e predominantemente térreo, abundância de solo permeável, árvores dispersas Árvores dispersas: Paisagem levemente arborizada, cobertura do solo principalmente permeável (plantas baixas), a função da área é parque urbano 6B

7 P4 Amplo de baixa elevação: Arranjo aberto com grande edifícicação baixa, ausência de árvores, solo pavimentado, materiais de construção em concreto e metal Rocha nua ou pavimentada: Solo pavimentado, ausência de vegetação 8E P5 Compacto de baixa elevação: Alta densidade construtiva, edificações principalmente térreas, pouca vegetação Árvores dispersas: Paisagem levemente arborizada, cobertura do solo levemente permeável, a função da área é parque urbano 3B P6 Compacto de baixa elevação: Alta densidade construtiva, edificações principalmente térreas, ausência de vegetação Rocha nua ou pavimentada: Solo pavimentado, ausência de vegetação, solo característico de transporte urbano 3E P7 Escassamente construído: Arranjo disperso de edifícios pequenos em um cenário natural, abundância de solo permeável (plantas baixas, árvores dispersas) Moitas e arbustos: Arranjo aberto de arbustos e árvores pequenas, solo permeável, a função da área é o cerrado natural ou a agricultura 9C Quanto à análise climática, observou-se que, embora hajam diferenças morfológicas quanto aos tipos construtivos e de cobertura do solo dos pontos urbanos entre si e entre os pontos urbanos com relação ao rural, estas diferenças não se refletem nos valores de temperatura registrados no período de avaliação. A análise microclimática mostrou que, quanto à temperatura média, praticamente não houveram diferenças, nem entre os pares de pontos urbanos numa mesma localidade, nem entre os três núcleos dentro da área urbana. As temperaturas médias registraram uma diferença de apenas 0,5 C entre os pontos urbanos P1 e P5 (pontos com maior diferença de temperatura média), como visto no Grafico 1.

8 Gráfico 1 Valores de temperatura registrados nos pontos de estudo Já na análise em escala local, pode-se observar que todos os valores de temperatura média registrados em zona urbana foram superiores ao registrado na zona rural (P7). Porém, a diferença entre a maior temperatura média verificada em área urbana (P1, registrando 26,73 C), e a temperatura média verificada na zona rural (P7, registrando 26,03 C), foi de apenas 0,7 C, um valor insuficiente para confirmar a presença de ilha de calor na cidade. O Gráfico 1 traz também o comparativo dos valores de temperatura máxima e mínima em todos os pontos. O que pode-se destacar é o fato de as temperaturas máximas registradas nos pontos 1 e 2 serem ligeiramente superiores às registradas nos demais locais, com uma diferença que chega a 2 C com relação a menor máxima urbana (P5) e a 1,2 C com relação a área rural (P7). Quanto às mínimas, a maior diferença foi de apenas 0,6 C entre os pontos urbanos (P4 e P6) enquanto que comparado com o ponto rural, a diferença sobe para 1,6 C, sendo que todas as temperaturas mínimas urbanas foram superiores a temperatura mínima rural, o que caracteriza um indício de ilha de calor, uma vez que as ilhas de calor urbano são mais intensas no período noturno (ARNFIELD, 2003, p. 16). Na Figura 4, pode-se observar o mapa de temperatura obtido pelo satélite Landsat8 no mês de dezembro para a cidade de Arapiraca. Percebe-se que as áreas de maior intervenção humana (pontos urbanos), influenciadas pela pouca vegetação, baixa permeabilidade e maior ocupação do solo, possuem tonalidades avermelhadas, indicando maiores temperaturas. Enquanto que, na zona rural, essa tonalidade se faz menos presente.

9 Fig. 4 Mapa de temperatura de superfície de Arapiraca (dez/2017) Com relação a amplitude térmica ao longo do período de análise, os maiores valores registrados foram nos pontos 1 e 2, respectivamente, na área urbana, como visto no Gráfico 2. Gráfico 2 Valores de amplitude térmica registrados nos pontos de estudo O maior valor de amplitude térmica foi registrado no ponto rural, com uma diferença de 2,12 C com relação ao ponto de menor amplitude registrada (P5), mas com apenas 0,24 C de diferença com relação ao ponto urbano de maior amplitude registrada (P1). Quando analisado o comportamento térmico dia após dia, como visto no Gráfico 3, confirma-se que as diferenças térmicas entre todos os pontos não foram de grande magnitude. Porém, entre os dias 23 e 24 de dezembro, ocorreram chuvas na cidade, o que

10 deixou os dias ligeiramente mais frescos e as temperaturas nos pontos urbanos variaram menos ao longo do dia, o que não ocorreu nos valores registrados em área rural. Este comportamento pode ser devido ao efeito do resfriamento das superfícies evapotranspirantes. O comportamento do ponto 7 (rural) com relação aos pontos urbanos nos últimos 5 dias de análise se enquadra em uma das generalizações levantadas por Arnfield (2003, p. 16) acerca de ilhas de calor: taxas de aquecimento e resfriamento são maiores em zonas rurais que na cidade. Gráfico 3 Comportamento térmico de todos os pontos ao longo do período de estudo Quanto à umidade relativa do ar, os resultados foram semelhantes em se tratando da análise microclimática, com uma diferença de apenas 3,5% entre os pontos de maior e menor umidade relativa média. As UR máximas em todos os pontos giraram em torno dos 96% enquanto que as UR mínimas variaram entre 30,2% e 37,3%, visto no Gráfico 4. Gráfico 4 Valores de umidade relativa do ar registrados nos pontos de estudo As maiores diferenças nos registros de UR se dão na análise em escala local. Observa-se que, na zona rural, os valores de umidade relativa, seja média, mínima ou máxima, se mostraram bastante inferiores aos registrados em todos os pontos urbanos. 5 CONCLUSÕES A avaliação do ambiente térmico urbano de Arapiraca, cidade de porte médio do nordeste alagoano, mostrou a influência da morfologia da cidade no microclima urbano e no clima

11 local. Embora as diferenças tenham sido de pequena magnitude, elas são coerentes com um sistema climático de baixa latitude. Já a análise em escala local, encontrou indícios da presença de ilha de calor urbano no município, como temperaturas médias nos pontos urbanos maiores que a registrada em zona rural, temperaturas mínimas urbanas superiores a registrada em na área rural (ilha de calor mais intensa no período noturno), amplitude térmica diária maior em zona rural. Porém estes indícios são insuficientes para confirmar a presença de ilha de calor na cidade uma vez que a maior diferença entre as temperaturas médias urbano/rural foi de apenas 0,7 C. Assim, evidencia-se a importância de estudos que mostrem as consequencias térmicas de decisões de planejamento, ao mesmo tempo em que se faz necessária a adesão de parâmetros construtivos que considerem o clima nas legislações locais de Arapiraca, como seu Plano Diretor, com o intuito de se evitar o aumento de magnitude da possível ilha de calor urbano da cidade uma vez que a intensidade da mesma tende a aumentar com o aumento da cidade ou de sua população (ARNFIELD, 2003, p. 16). 6 REFERÊNCIAS ARAPIRACA. (2006) Lei Plano Diretor Municipal de Arapiraca. Arapiraca, Alagoas, Brasil. Disponível em: < Acesso em: 30 de abril de ARNFIELD, A. J. (2003) Review - Two decades of urban climate research: A review of turbulence, exchanges of energy and water, and the urban heat island. International Journal of Climatology 23. Disponível em: < Acesso em: 09 de janeiro de ASSIS, E. S. de. (2005) A abordagem do clima urbano e aplicações no planejamento da cidade: reflexões sobre uma trajetória. In: Encontro Nacional e IV Encontro Latino Americano de Conforto no Ambiente Construído, 8. Maceió, Anais... São Paulo: ANTAC/UFAL, (CD-ROM). BARBIRATO, G. M., SOUZA, L. C. L. e TORRES, S. C. (2007) Clima e cidade: a abordagem climática como subsídio para estudos urbanos. Maceió : EDUFAL. 164p.: il. IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. (2010) Censo Demográfico KRÜGER, E. e DUMKE, E. (2007) Estudo bioclimático sobre o planejamento urbano de Curitiba. In: Encontro Nacional e V Encontro Latino Americano de Conforto no Ambiente Construído, 9. Ouro Preto, Anais... Ouro Preto: ANTAC/UFMG. (CD-ROM). PREFEITURA DE ARAPIRACA. (2011) Arapiraca registra crescimento urbano de 78%. Disponível em: < Acesso em: 30 de abril de 2018.

12 ROCHA, D. D. A. (2014) Mapa Climático da Cidade de Arapiraca/AL: Instrumento ao Planejamento Urbano Ambiental. Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) Universidade Federal de Alagoas, Arapiraca. SANTIAGO, D. B. e GOMES, H. B. (2016) Estudo de Ilhas de Calor no Município de Maceió/AL usando Dados Orbitais do Landsat 5. Revista Brasileira de Geografia Física, Recife, v. 09, n. 03, p STEWART, I. D. e OKE, T. R. (2012) Local climate zones for urban temperature studies. Bulletin of the American Meteorological Society - BAMS (Revista Online), p Disponível em: < Acesso em: 4 de outubro de TORRES, S. C. (2017) Forma e Conforto: Estratégias para (re)pensar o adensamento construtivo urbano a partir dos parâmetros urbanísticos integrados à abordagem bioclimática. Tese (Doutorado em Desenvolvimento Urbano) - Universidade Federal de Pernambuco, Centro de Artes e Comunicação. Recife, 395 p. UNRIC - Centro Regional de Informação das Nações Unidas. ([2014?]) Relatório da ONU mostra população mundial cada vez mais urbanizada, mais de metade vive em zonas urbanizadas ao que se podem juntar 2,5 mil milhões em Disponível em: < Acesso em: 29 de abril de 2018.