X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA

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1 E3 3.4T068 imprimir o artigo X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA INFLUÊNCIA DO TIPO DE OCUPAÇÃO DO SOLO SOBRE ALGUMAS VARIÁVEIS CLIMÁTICAS NO CAMPUS DA UFMG Alexandre Abreu Lima B. de Vasconcelos¹, Ana Paula Siqueira Mateus¹, Bárbara Lúcia Pinheiro de Oliveira França¹, Cristiano Fernandes Ferreira¹, Eber José de Andrade Pinto 3, Fábio da Cunha Garcia 2, Fernanda Maria Belotti¹, José Geraldo de Moraes¹, Lucilene Batista Lopes¹, Maria Augusta Fernandes Emediato¹, Magda L. Abreu¹, Mateus de Rezende Santos¹ 1. Departamento de Geografia Instituto de Geociências da UFMG. 2. Instituto de Ciências Biológicas da UFMG. e mail: magdala@geo.igc.ufmg.br 3. Escola de Engenharia da UFMG. eber@ehr.ufmg.br Palavras chave: clima urbano, campo térmico Eixo Temático: 3 Aplicação da Geografia à Pesquisa Sub eixo: 3.4 Aplicações Temáticas em Estudos de Caso 1 INTRODUÇÃO A diversidade das atividades humanas faz com que em uma cidade existam regiões mais edificadas, parques arborizados, centros industriais entre outras formas de uso do espaço. Esses diferentes tipos de ocupação influenciam significativamente o clima da região de entorno, fazendo com que o espaço urbano apresente condições climáticas bastante heterogêneas. O presente trabalho tem por objetivo avaliar o comportamento dos parâmetros meteorológicos no campus da UFMG procurando analisar a influência do uso e ocupação do espaço físico nas condições climáticas. Além de acompanhar a variação espacial e temporal do campo térmico e hígrico no campus. 2 METODOLOGIA A metodologia adotada neste estudo foi desenvolvida nos trabalhos realizados por Monteiro e Sezarino (1990) na cidade de Florianópolis e mencionada por Assis (2001). O experimento foi realizado no dia 10 de junho de 2003 e consistindo das seguintes etapas: Coleta dos dados de temperatura do ar, umidade relativa, nebulosidade, direção do vento e velocidade do vento (Escala Beaufort) em sete pontos diferentes do campus da UFMG (Figura 01). As características desses pontos são 1/9

2 as seguintes: a) O Instituto de Geociências IGC está localizado na parte Leste do Campus. O local das medições foi no gramado em frente ao prédio do IGC. É um local de arborização razoável, mas que possivelmente sofre a influência da irradiação de calor pelo prédio, que é construído em alvenaria e concreto e pintado de branco. b) A Praça de Serviços é um espaço com muita área construída e pouca arborização, localiza se em um ponto central no Campus. c) A Faculdade de Educação localiza se bem ao Leste no Campus, já quase próximo à avenida Antônio Carlos. É um local com arborização razoável e isolada da avenida por uma faixa de árvores. d) A Estação Ecológica está localizada na parte Sudoeste do Campus, em frente à Faculdade de Odontologia. É um fragmento de mata secundária que ocorre no Campus, sendo um dos poucos remanescentes de mata na região da Pampulha. e) A avenida Antônio Carlos é o limite leste do Campus. O ponto de medição ficou próximo à guarita de entrada da UFMG, é um local com pouca arborização e que sofre a influência do trafego intenso que ocorre na via durante todo o dia. f) A avenida Abraão Caram é o limítrofe norte do Campus. A estação foi colocada no gramado localizado em frente à Prefeitura do Campus, próximo à guarita de acesso à avenida. g) A faculdade de Educação Física está localizada na parte mais a Sudoeste do Campus que limita com a avenida Presidente Carlos Luz (Catalão). É um local com pouca arborização. Figura 01 Locais de Coleta de dados As informações foram registradas entre 8 e 20 horas, com discretização de meia hora. A temperatura e a umidade relativa foram obtidas através de termohigrômetro de leitura direta, composto por dois termômetros (bulbo seco e bulbo úmido), com tabela de conversão direta. A direção dos ventos foi definida com o uso de uma fita presa na haste do abrigo termométrico de madeira, proposto pelo Professor José Roberto Tarifa do Laboratório de Climatologia da USP, no qual estão marcados os pontos cardeais para indicar a origem dos ventos. A Figura 02 apresenta um exemplo do abrigo termométrico utilizado. Figura 02 Abrigo Meteorológico. Fonte: Assis, Coleta dos mesmos parâmetros mencionados nos itens anteriores em seis estações meteorológicas externas ao campus e operadas sistematicamente, referentes ao período de 04 a 12 de junho de Algumas informações sobre as estações do campus e a ele externas estão apresentados na Tabela 01. Análise dos seguintes dados sinóticos: a) imagens de satélite GOES ( canais 3 (Vapor d água) e 4 (infra vermelho) referente ao período de 04 a 13 de junho de 2003 com intervalo de 3 horas; b) cartas sinóticas disponibilizadas pela Marinha do Brasil, referentes ao período de 04 a 13 de junho de 2003, 00 e 12 TMG ( c) previsões globais e regionais para período de 03 a 12 de junho de 2003 disponibilizadas pelo CPTEC ( Análise das informações coletadas: Os dados foram tratados estatísticamente e espacializados. A espacialização das temperaturas médias foi realizada com um interpolador que utiliza o inverso da distância ao quadrado com ponderador. Tabela 01 Pontos de coleta de dados Coordenadas Local 23S, SAD /9 UTM, Altura (m) Discretização do dados Campus UFMG E* N* Antônio Carlos , ½ hora Abraão Caram , ½ hora

3 Praça de ½ hora Serviços , IGC ½ hora FAE , ½ hora Educação Física , ½ hora Estação Ecológica , ½ hora CDTN (estação 1 hora automática) Estações externas ao Campus UFMG Longitude Latitude 44º 11' 15 min. Ceasa CEMIG 19º 49' 33" 04" Pampulha 1 hora INFRAERO 19º 51' 43º 57' Confins 1 hora INFRAERO 19º 38' 43º 58' Lourdes INMET 19º 56' 43º 53' 3 horários (9, 15 e 21 hs) Contagem 1 hora INMET 19º 54' 44º 06' 3 ANÁLISE DOS DADOS E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 3.1 Temperatura do ar A estação do INMET Belo Horizonte registrou temperaturas do ar variando de 20 e 28 ºC, entre os dias 1 e 15 de junho de O maior valor registrado, 28 ºC, foi no dia 4 e o menor, 20 ºC, no dia 10. Em Contagem a estação do INMET registrou o mesmo padrão da de Belo Horizonte, variando entre 18 e 28 ºC, no período de 04 a 12 de junho. A temperatura do ar no CDTN variou entre 16 e 26 ºC, e também apresentou padrão semelhante ao registrado nas estações do INMET. O dia do experimento, 10 de junho de 2003, foi o que apresentou nas três estações menor gradiente diurno de temperatura entre as 08 e 20 horas. A Figura 3 apresenta a temperatura do ar coletada nos sete pontos do campus da UFMG durante o experimento. A temperatura do ar variou entre 16 e 26 ºC, valores esses próximos aos registrados para o mesmo período nas estações apresentadas anteriormente. As maiores temperaturas foram observadas no IGC, e nos pontos próximos a vias de intenso tráfego de automóveis, Abraão Caram e Antônio Carlos. A menores temperaturas foram observadas na FAE e na Estação Ecológica, localidades com maior cobertura vegetal. O período mais quente do dia ocorreu entre as 14 e 15 horas e o mais frio após as 19 horas. Figura 3. Diagrama hora/local para a temperatura do ar (bulbo seco) no Campus da Pampulha da UFMG, em 10/06/03. (PS: Praça de Serviços; IGC: Instituto de Geociências; FAE: Faculdade de Educação; EE: Estação Ecológica; AC: portaria da Antônio Carlos; CL: portaria da Carlos Luz (Educação Física); AbC: portaria da Abraão Caram). O cálculo das temperaturas médias mostrou que o ponto da Antônio Carlos 3/9

4 registrou a maior média e o da FAE, a menor. As maiores temperaturas médias para a Antônio Carlos e Abraão Caram refletem a proximidade com áreas mais urbanizadas, com menor cobertura vegetal. No ponto IGC, a proximidade da estação com o prédio do Instituto pode ter influenciado nas altas temperaturas registradas para esse local. As menores temperaturas registradas na FAE e na Estação Ecológica refletem a maior cobertura vegetal. O coeficiente de variação das séries de temperatura do ar indicou que as maiores variações foram observadas na FAE e Educação Física e os menores na Antônio Carlos e na Estação Ecológica (Figura 4). Figura 4. Coeficiente de variação da temperatura do ar. 3.2 Umidade Relativa Os valores de umidade relativa do ar obtidos no dia do experimento nos diferentes locais do campus da UFMG (Figura 5) variaram entre 50 e 90 %. Estes valores se assemelharam à variação observada nas estações externas ao campus (entre 40 e 90 %) durante o período de 13 dias que compreenderam o dia do experimento. Com relação a esse parâmetro vale destacar os maiores valores registrados na Estação Ecológica, destoando fortemente das demais. Tal observação reflete a maior disponibilidade de vapor d água nesta área com intensa cobertura vegetal. Os menores valores diurnos de umidade relativa foram registrados entre as 14 e 15 horas, quando foram observadas as maiores temperaturas. Este resultado confirma o esperado para a relação entre umidade relativa e temperatura do ar. A menor umidade relativa média foi registrada na Antônio Carlos (área de intensa circulação de veículos) e os maiores na Estação Ecológica (Figura 6). O menor coeficiente de variação foi calculado para a Estação Ecológica, refletindo novamente, a cobertura vegetal do local. A maior variação ocorreu nos pontos da Educação Física, da Praça de Serviços, da Antônio Carlos e da Abraão Caram. Figura 5. Diagrama hora/local para a umidade relativa do ar no Campus da Pampulha da UFMG, em 4/9

5 10/06/03. (PS: Praça de Serviços; IGC: Instituto de Geociências; FAE: Faculdade de Educação; EE: Estação Ecológica; AC: portaria da Antônio Carlos; CL: portaria da Carlos Luz (Educação Física); AbC: portaria da Abraão Caram). Figura 6 Coeficiente de Variação da Umidade Relativa 3.3 Nebulosidade A nebulosidade na estação do INMET de Belo Horizonte no período de 01 a 15 de junho variou entre 0 e 8 décimos e as maiores nebulosidades foram registradas entre os dias 1 e 4 e também no dia 10, quando os valores atingiram 8 décimos. Nos demais períodos os valores permaneceram abaixo de 5 décimos. No dia do experimento a cobertura de nuvens no campus variou de totalmente coberto pela manhã, a céu limpo no restante do período. 3.4 Velocidade dos Ventos As velocidades dos ventos nas estações meteorológicas de controle foram registradas por anemômetros em m/s enquanto que nos pontos do campus esta variável foi avaliada utilizando se a escala Beaufort. A velocidade dos ventos no campus da Pampulha alcançou seu valor máximo na Educação Física e na Estação Ecológica estimado em grau 4 na escala de Beaufort, que corresponde a uma velocidade entre 5,3 e 7,2 m/s. 3.5 Direção dos Ventos A freqüência de direção dos ventos foi calculada para os dados das estações externas ao campus e para os sete pontos de coleta durante o experimento. No caso das estações meteorológicas externas, a freqüência foi estimada para o período de 04 a 12 de junho e considerando se apenas o dia de coleta de dados no campus. Os ventos predominantes durante todo o período de estudo foram de Sudeste (SE). Somente a estação de Belo Horizonte apresentou predominância de Leste (E). É importante ressaltar que as informações da estação de Belo Horizonte disponibilizadas pelo INMET correspondem a três observações diárias enquanto que nas outras os dados são pelo menos horários. No dia do experimento (Tabela 2) verifica se que as direções predominantes dos ventos nas estações meteorológicas externas ao campus foram de Nordeste (NE) e de Sudeste (SE). A estação do CDTN, localizada dentro do campus, apresentou ventos predominantes de Nordeste e de Sudeste. Tabela 2 Freqüência de direção dos ventos nas estações meteorológicas em 10 de junho de 2003, no período de 8 às 20 horas. Direção Confins Pampulha Contagem Cemig CDTN Calm. 0,0 23,1 0,0 0,0 0,0 N 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 NE 53,8 30,8 7,7 71,4 38,5 E 0,0 7,7 7,7 2,0 23,1 SE 46,2 38,5 84,6 26,5 38,5 S 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 SW 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 W 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 NW 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Direção NE SE SE NE NE e 5/9

6 Predominante As freqüências de direção dos ventos no campus da UFMG (Tabela 3) mostram que predominaram também os ventos de nordeste, leste e sudeste. Na Educação Física e na Estação Ecológica predominou calmaria. As análises das imagens do satélite meteorológico e das cartas sinóticos indicaram que o predomínio do vento se referia à ação de larga escala do Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul (ASAS). Tabela 3 Freqüência de direção dos ventos nos pontos de coleta dentro do campus da UFMG em 10 de junho de 2003, no período de 8 às 20 horas. Direção Praça Antônio Educação Abraão de IGC FAE EE Carlos Física Caram Serv. Calm. 17,4 8,0 4,0 45,5 0,0 41,7 21,7 N 8,7 4,0 0,0 0,0 17,4 16,7 0,0 NE 56,5 88,0 16,0 40,9 56,5 20,8 0,0 E 17,4 0,0 60,0 0,0 0,0 16,7 0,0 SE 0,0 0,0 20,0 9,1 21,7 0,0 65,2 S 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 SW 0,0 0,0 0,0 4,5 4,3 0,0 4,3 W 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 NW 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 4,2 8,7 Direção NE Predominante NE E Calm. NE Calm. SE Um fato interessante em relação ao campus da UFMG é que sua orientação na direção nordeste sudoeste (NE SW) facilita a circulação de larga escala associada ao ASAS. A análise apresentada a seguir mostra diagramas contendo as direções predominantes dos ventos em alguns horários selecionados no dia do experimento. Estes horários foram escolhidos coincidindo com a disponibilidade das informações das imagens de satélite e da carta sinótica. 3.6 Dados sinóticos a) 9 horas Neste horário a carta sinótica (Figura 7.a) apresenta a Zona de Convergência Intertropical influenciando parte do litoral norte do Nordeste brasileiro, uma frente fria em dissipação sobre o oceano Atlântico cavados a ela associados sobre a região Sudeste do Brasil. A imagen do satélite GOES (Figura 7.b) apresenta nebulosidade baixa na região do Estado de Minas Gerais, justificando os valores de nebulosidade observados no campus e que variaram entre 3 e 8 décimos. a) b) SE Figura 7: a) Carta sinótica e b) Imagem do satélite GOES, canal infravermelho do dia 10/06/2003 às 09 horas (Brasília) A figura 8.a apresentando a direção dos ventos nos pontos externos a UFMG mostra que há uma predominância dos ventos de sudeste (SE) em todas as estações, exceto a da CEMIG que apresentou ventos de nordeste (NE). Ao comparar esta análise com a do Campus (Figura 8.b) observa se que neste horário a Abraão Caram apresenta ventos de sudoeste (SW), enquanto os outros pontos apresentaram calmaria e ventos de nordeste (NE) e leste (E). Esses resultados mostram que o campus refletiu a larga escala, com predominância de ventos de nordeste e leste. Isto ocorre provavelmente devido à orientação NE SW do campus. O comportamento muito diferenciado da Abraão Caram pode estar relacionado a uma circulação local proveniente da região da Lagoa da Pampulha e 6/9

7 se que sobrepõe à circulação de larga escala a) b) Figura 8 Diagrama da direção dos ventos no dia 10/06/2003 às 09 horas local: a) estações meteorológicas externas ao campus da UFMG; b) pontos de coleta no Campus da UFMG. b) Período entre 12 e 18 horas As imagens de satélite indicam a diminuição da nebulosidade sobre o Sudeste do Brasil, o que foi observado no campus da UFMG. Nos pontos externos à UFMG continuou a predominância dos ventos de nordeste, sudeste e leste, indicando a ação do ASAS sobre a região. No campus observou se também o predomínio destes ventos, significando que a circulação de larga escala continuou a prevalecer no campus, exceto na Praça de Serviços onde predominaram ventos de norte às 12 horas. Ressalta se mais uma vez que a orientação nordeste sudoeste do Campus facilita a atuação da larga escala sobre a região. Às 18 horas foi registrada calmaria na Educação Física, na Estação Ecológica e na Abraão Caram. Nos demais pontos os ventos foram de nordeste e no CDTN, de leste. c) 20 horas No último horário de coleta dos dados, às 20 horas, não foi verificada nebulosidade sobre o campus, o que foi constatado também nas imagens de satélite das 21 horas. O fato de não haver cobertura de nuvens torna a janela atmosférica mais eficiente, possibilitando a perda rápida de energia infravermelha e a queda acentuada da temperatura do ar, o que foi confirmado nos dados coletados. A carta sinótica de 21 horas registra a dissipação da frente fria e o aumento da pressão atmosférica sobre o Sudeste do Brasil, constatado pela maior proximidade das isóbaras. Essa configuração reflete a condição de estabilidade atmosférica da noite do dia 10/03/2003. Nas estações meteorológicas da Pampulha, de Contagem e de Confins foram registrados ventos de sudeste, em Lourdes os ventos foram leste, e na estação da CEMIG os ventos foram de Nordeste (Figura 9.a), mostrando que o Anticiclone continuou atuando. Nos pontos do Campus (Figura 9.b) registrou se calmaria, exceto na Antônio Carlos onde os ventos foram de sudoeste, e no CDTN de nordeste. A predominância de calmaria indica que a atuação do sistema de larga escala sobre o campus começa a relaxar. Os ventos de Sudoeste (SW) da Av. Antônio Carlos mostraram neste ponto o predomínio de efeitos locais. a) b) Figura 9 Diagrama da direção dos ventos no dia 10/06/2003 às 20 horas local: a) estações meteorológicas externas ao campus da UFMG; b) pontos de coleta no Campus da UFMG. 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS A temperatura do ar no campus da UFMG no dia 10 de junho de 2003 das 08 às 20 horas variou entre 16 e 26 ºC, valores esses próximos aos registrados nas estações de controle. O período mais quente do dia foi observado entre as 14 e 15 horas e o mais frio a partir das 19 horas. As maiores temperaturas médias foram 7/9

8 observadas em áreas mais urbanizadas, Av. Antônio Carlos e Abraão Caram. No IGC também foram registradas temperaturas médias elevadas, provavelmente devido à proximidade do abrigo com o prédio. As menores temperaturas médias foram registradas em locais de menor urbanização e próximas a áreas vegetadas, FAE e Estação Ecológica. A umidade relativa do ar variou entre 50 e 90 %, valores estes também semelhantes aos registrados nas estações meteorológicas. Os maiores valores foram registrados na Estação Ecológica e os menores na Av. Antônio Carlos. Os menores valores de umidade relativa foram registrados entre as 14 e 15 horas, que corresponde ao horário das maiores temperaturas. Os coeficientes de variação da umidade relativa indicam que o local de maior cobertura vegetal, a Estação Ecológica, apresenta a maior capacidade de retenção de umidade. Os locais mais urbanizados, Antônio Carlos, Abraão Caram, Educação Física e Praça de Serviços apresentaram os maiores valores de coeficiente de variação mostrando a menor capacidade de retenção de umidade dessas áreas. Durante o dia do experimento a nebulosidade no campus da UFMG esteve entre 0 e 8 décimos. O período de maior nebulosidade registrado em todos os locais foi entre as 10 e 12 horas. A ausência de nebulosidade passou a ser registrada a partir das 19 horas. A velocidade dos ventos alcançou seu valor máximo na Educação Física e na Estação Ecológica, com o grau 4 na escala de Beaufort, que corresponde a uma velocidade entre 5,3 e 7,2 m/s. A direção predominante dos ventos foi de nordeste em quatro dos sete pontos amostrados. Esses resultados indicam que nesse dia a circulação de larga escala observada nas estações meteorológicas, nas cartas sinóticas e nas imagens de satélite prevaleceram sobre o campus. As cartas sinóticas do dia 10 de junho mostraram a dissipação de uma frente fria sobre o oceano Atlântico e a existência de cavados associados à frente sobre a região Sudeste do Brasil. Esses cavados provocaram a nebulosidade registrada no período da manhã no campus da UFMG. Além disso, foi verificado às 21 horas o aumento da pressão atmosférica sobre a região refletindo a condição de estabilidade atmosférica da noite do dia 10/03/2003. A orientação do campus na direção NE SW pode ser um dos fatores que contribuem para o predomínio da circulação de larga escala sobre a área. Isso foi constatado pelo predomínio dos ventos de nordeste no eixo de ligação entre as portarias da Antônio Carlos e da Carlos Luz às 9, 12, 15 e 18 horas. A Abraão Caram parece sofrer maior influência local originário da circulação da Lagoa da Pampulha que em alguns horários do dias se sobrepõe à circulação de larga escala. A Praça de Serviços também apresenta um padrão local provavelmente gerado pelo edifício em forma de ferradura que circunda a praça. Os resultados obtidos no experimento realizado no dia 10 de junho de 2003 indicam que as variações climáticas observadas no campus da UFMG têm como uma das origens o tipo de superfície e de ocupação do solo. Embora a simplicidade do equipamento utilizado, os dados coletados de vento indicaram que tal equipamento pode registrar algumas diferenças que caracterizam o predomínio da circulação local ou da larga escala sobre o Campus da UFMG. 5 BIBLIOGRAFIA ASSIS, W. L. Análise do campo térmico e hígrico em Belo Horizonte. Dissertação de Mestrado. IGC/UFMG. Belo Horizonte,2001 BRANDÃO, A. M. P. M. A ilha de calor de outono na cidade do Rio de Janeiro: Configuração em situações sinóticas contrastantes. In: SANT ANNA NETO, J. L., ZAVATINI, J.A. (Orgs). Variabilidade e Mudanças Climáticas. Implicações ambientais e sócio econômicas. Maringá: Eduem, P CPRM Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais. Projeto Pampulha: Estudo hidrgeológico da bacia da Pampulha. Belo Horizonte. CPRM/PBH/P LOMBARDO, M. A. Ilha de calor nas metrópoles; o exemplo de São Paulo. São Paulo, Hucitec, p. MONTEIRO, Carlos Augusto de Figueiredo Teoria e Clima Urbano IGEOG USP Tese de Livre Docência São Paulo SP /9

9 MONTEIRO, C. A DE F.; SEZARINO,M. L. O campo térmico da cidade de Florianópolis: primeiros experimentos. Revista do Dep. de Geociências da UFSC, GEOSUL nº 9, ano V, Ed. UFSC. Florianópolis, 1990, P TAHA, H. Urban climates and heat islands: albedo, evapotranspiration, and anthropogenic heat. Energy and Buildings 25, Pág TAVARES, A C.;VIADANNA, A G.;PROCHNOW,C.A DA C ; YAMADA, E.;UTIMURA, I. Interações entre Ilhas de Calor em Cidades. Geografia volume 20, número 2, outubro /9