A ILHA DE CALOR EM PENÁPOLIS/SP EM EPISÓDIO DE INVERNO

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1 A ILHA DE CALOR EM PENÁPOLIS/SP EM EPISÓDIO DE INVERNO JANAÍNA LOPES MOREIRA 1 MARGARETE CRISTIANE DE COSTA TRINDADE AMORIM 2 RESUMO: As transformações na paisagem natural em virtude da urbanização alteram o balanço de energia e o balanço hídrico urbano e, consequentemente, modificam as variáveis climáticas locais. Dentre estas, destaca-se as ilhas de calor, que surgem por causa das diferenças nas taxas de aquecimento e resfriamento de cidades em relação aos seus arredores. Nesse sentido, o presente estudo teve como objetivo mapear a temperatura e umidade relativa intraurbana em Penápolis. Para isso foram realizados transectos móveis para os registros desses dois elementos do clima e relaciona-los com as diversas atividades, usos e estruturas presentes na paisagem urbana. Os resultados demonstraram um padrão de aquecimento centro/periferia, sendo identificada ilha de calor/seca com intensidade máxima de 5,9ºC e 25%. Palavras-chave: Ilhas de calor, transectos móveis, temperatura do ar, umidade relativa do ar, Penápolis. ABSTRACT: Alterations of natural landscape by urbanization lead to changes to the urban energy and water balances, and consequently influence the local climate variables, such as the net radiation collected by an urban setting. The heat islands form because of the differences in the rates of warming and cooling of cities relative to their surroundings. In order to map intra-urban temperature and relative humidity in Penápolis, the data were measured through mobile traverses and related to the human activities, uses and structures in the urban landscape. The results showed a spatial pattern in which the peak was centered on the urban core, and the maximum differences in air temperature and relative humidity were 5.9 ºC e 25%. Key words: Heat islands, mobile traverses, air temperature, relative humidity, Penápolis. 1 Introdução O espaço urbano, construído e antropizado, possui características que agem no sentido de alterar a atmosfera na escala local, criando uma situação climática 1 Mestranda do programa de pós-graduação em Geografia da Universidade Estadual Paulista, campus de Presidente Prudente. janainamoreira1991@hotmail.com 2 Docente do programa de graduação e pós-graduação em Geografia da Universidade Estadual Paulista, campus de Presidente Prudente. mccta@fct.unesp.br 825

2 distinta, peculiar às cidades, o que se denomina de clima urbano. Muitas são as suas definições, mas para Monteiro (1976, p. 95) o clima urbano é um sistema que abrange o clima de um dado espaço terrestre e sua urbanização, sendo o clima local o fato natural e a cidade o fato social. Nesse sentido, o clima urbano é entendido como resultado da produção da ação humana sobre a natureza, que se relaciona à condições diferenciadas de conforto/desconforto térmico, à poluição do ar, às chuvas intensas, às inundações e aos desmoronamentos das vertentes dos morros eventos de grande custo social (LOMBARDO, 1985). Essa ação se manifesta de duas maneiras: por um lado, as modificações introduzidas direta e conscientemente, que têm sua manifestação no terreno e na morfologia urbana; e por outro, as modificações que decorrem deste mesmo espaço construído e das atividades que o homem desenvolve, cujas manifestações mais significativas é a aparição de um clima específico na cidade (FERNÁNDEZ GARCÍA, 1996). Essas transformações na paisagem natural alteram o balanço de energia e o balanço hídrico urbano e geram modificações nas variáveis climáticas locais, que de maneira geral, se caracterizam pelo acúmulo de radiação em áreas urbanas em relação às áreas rurais, ou seja, as cidades tem se apresentado mais quente do que seu entorno rural. As ilhas de calor surgem através dessa diferença térmica entre o balanço energético urbano e rural e das diferenças existentes no interior da própria cidade de acordo com os elementos em superfície. Tal fenômeno pode ser definido como uma anomalia térmica positiva com dimensões horizontais, verticais e temporais, cujas características se relacionam intimamente com os condicionantes geoambientais e urbanos de cada cidade (OKE, 1982). Sendo assim, a ICU caracteriza-se como um objeto de estudo de natureza complexa devido aos seus fatores de influência e formação, especialmente àqueles que se referem à morfologia urbana e as condições meteorológicas, que se alteram no tempo e no espaço de acordo com cada núcleo urbano. Logo, sua manifestação não pode ser atribuída a uma única causa, pelo contrário, é resultado de múltiplos fatores decorrentes das alterações do uso e cobertura da terra devido à 826

3 urbanização, que atuando concomitantemente, contribuem para o aquecimento da cidade. Segundo Gartland (2010, p. 26), as principais características urbanas que contribuem para a formação da ilha de calor estão listadas na tabela 01. Tabela 01 - Principais características que contribuem para a formação da Ilha de Calor Urbana Características que contribuem para a Efeitos sobre o balanço de energia formação de ilhas de calor Falta de vegetação Utilização difundida de superfícies permeáveis Maior difusividade térmica de materiais urbanos Baixa reflectância solar dos materiais urbanos Geometrias urbanas que aprisionam o calor Geometrias urbanas que diminuem as velocidades dos ventos Aumento de níveis de poluição Aumento da utilização de energia Reduz a evaporação Reduz a evaporação Aumenta o armazenamento de calor Aumenta o saldo de radiação Aumenta o saldo de radiação Reduz convecção Aumenta o saldo de radiação Aumento de calor antropogênico Fonte: Gartland (2010, p. 26). Org. Moreira (2015). Além do aumento da temperatura, as ilhas de calor proporcionam uma circulação de ar que favorece a concentração de poluentes. As diferentes temperaturas provocam diferenças nas pressões, visto que na escala local do clima, temperaturas maiores resultam em menores pressões, e consequentemente, o ar do entorno rural mais frio desloca-se para os lugares mais quentes. Nesse percurso, os poluentes são carreados para os lugares mais quentes, que aliado à atmosfera urbana mais seca, pode acarretar em problemas de saúde, principalmente respiratórios (AMORIM, 2010). Assim, as ilhas de calor afetam diretamente o conforto e a saúde dos indivíduos, seja por problemas relacionados diretamente ao calor, como o estresse térmico ou por problemas de doenças relacionados à qualidade do ar. (AMORIM, 2010, p. 74) Nesta perspectiva, nas últimas décadas os estudos voltados aos problemas ambientais urbanos têm se multiplicado, entre estes os referentes ao clima urbano. Com a constante degradação do ambiente urbano e seus respectivos efeitos sobre a vida das pessoas, a comunidade acadêmica e científica, comprometida com a 827

4 preservação dos recursos naturais e a qualidade de vida da população, tem realizado muitos esforços na busca de encontrar e oferecer alternativas de planejamento para o crescimento urbano e ações mitigadoras para amenizar as áreas já afetadas. Inicialmente, as pesquisas científicas contemplaram as cidades de grande porte populacional, dentre estas, destaca-se o trabalho de Lombardo (1985) sobre a cidade de São Paulo. Entretanto, diferentemente do que se imaginava quando os primeiros estudos de clima urbano foram realizados, a atmosfera urbana de cidades médias e pequenas também está comprometida pela superfície urbana. Tais estudos têm diagnosticado alterações tão fortes e prejudiciais quanto aquelas identificadas nos grandes espaços urbanos (AMORIM, 2010). Diante disso, este estudo teve como objetivo mapear a temperatura e umidade relativa intraurbana em Penápolis através de transectos móveis e relaciona-los com as diversas atividades, usos e materiais presentes na paisagem urbana e rural próximo, a fim de identificar as causas dos desconfortos térmicos que interferem na qualidade de vida dos citadinos. 1.1 Área de estudo Situada no noroeste do estado de São Paulo, com área de aproximadamente 711 Km 2 e população estimada em habitantes (IBGE CIDADES, 2015), Penápolis tem seu surgimento relacionado à implantação da ferrovia Noroeste do Brasil e a ocupação de novas terras para a cultura cafeeira (Figura 01). Seu crescimento não respeitou as características físicas naturais, visto que gerou grande o desmatamento da vegetação nativa, a ocupação dos fundos de vale e assoreamento de rios. 828

5 Figura 01 - Mapa de localização de Penápolis no Estado de São Paulo Fonte: Moreira (2015, p. 192). Somado a isso, o planejamento urbano foi inadequado e não privilegiou a manutenção da vegetação urbana, dando origem a zona urbana marcada, predominantemente pelo baixo índice de cobertura arbórea e pela alta densidade de edificações. O quadro 01 ilustra algumas dessas modificações nos usos e coberturas da terra em alguns setores urbanos. Neste, se observa dois símbolos da cultura e da história local, a Estação Ferroviária, atualmente desativada, e a Igreja Matriz, construída no início da instalação do município e que ainda apresenta traços arquitetônicos originais. Em todas as comparações pode se perceber a alteração no uso e cobertura da terra, entretanto, a primeira e a terceira se destacam em decorrência do aumento da densidade de edificações e da redução da vegetação. Quadro 01 - Exemplos de alterações no uso e cobertura da terra em Penápolis/SP 829

6 Primeiro Jardim Público Área comercial Estação Ferroviária Estação Ferroviária 2012 Igreja Matriz de Penápolis e entorno 1960 Igreja Matriz de Penápolis e entorno 1989 Fonte: Acervo Fotográfico do Museu Histórico e Pedagógico Fernão Dias Paes de Penápolis/SP Organização: Moreira (2015). Consequentemente, hoje o município detém espaços urbanos marcados pelo baixo índice de arborização, lotes majoritariamente pequenos e de alta densidade edificatória, que podem ser encontrados, principalmente no centro urbano e nos bairros periféricos e/ou conjuntos residenciais populares. Em contrapartida, a presença dos parques urbanos com presença de cobertura arbórea e espaços livres de edificação pode ser localizada, em grande maioria, em bairros de alto padrão construtivo. 830

7 Portanto, o processo de ocupação e urbanização em Penápolis gerou múltiplas alterações na paisagem natural, e consequentemente, nas características do uso e ocupação da terra, as quais quando analisadas em conjunto com dinâmicas que permeiam a estruturação da cidade indicam a origem de alguns problemas ambientais urbanos, entre estes os desconfortos térmicos gerados pela ilha de calor urbana. 2 Material e métodos Esta pesquisa tem como aporte teórico-metodológico as concepções elaboradas por Monteiro (1976; 1990) que se utilizando da Teoria Geral dos Sistemas, aborda o clima urbano como um sistema adaptativo, o Sistema Clima Urbano (1976), sugerindo assim, uma análise dinâmica baseada nas inter-relações espaço e tempo, sendo o espaço urbano o núcleo do sistema, onde ocorrem constantes trocas de energia com o meio em que está inserido. Assim, com base no autor supracitado, esta pesquisa se enquadra nos estudos do subsistema termodinâmico que está relacionado ao conforto térmico, no qual são tratadas as ilhas de calor e de frescor, as inversões térmicas e o conforto térmico. Sendo então, o canal que mais necessita de pesquisas científicas, não só pelo conforto térmico ser uma variável a considerar na qualidade ambiental, mas também porque as implicações termodinâmicas repercutem decisivamente nos demais canais (MONTEIRO, 1990a). Logo, com base nas recomendações de Monteiro (1990b), que afirma que a investigações do campo térmico devem adentrar a cidade e sondar-lhe a temperatura avaliando as propriedades e alterações que o ar sofre dentro do ambiente urbano, este estudo adotou as medidas itinerantes da temperatura e umidade relativa do ar, que se realizaram a partir de transectos móveis, assim definido por Amorim (2005, p. 69): A metodologia para a coleta de temperatura [...] consistiu na definição de transecto, com medidas móveis, utilizando-se de termômetro digital, com o sensor preso a uma haste de madeira com 1,5m de comprimento, acoplado na lateral de um veículo que saiu da periferia (rural), passou pelo centro e chegou no extremo oposto da cidade. 831

8 Esse procedimento exigiu a realização dois percursos (norte-sul/leste-oeste) com velocidade oscilante entre 20 e 30 Km/h, de modo que, o tempo gasto entre o ponto inicial e final não ultrapassou uma hora (AMORIM, 2005). Os registros foram efetuadas em condição atmosférica que se caracterizou pela estabilidade, sem chuva e sem vento, às 20h e em um dia representativo de inverno. O registro foi realizado manualmente a cada 200m com o auxílio do hodômetro do veículo. Para a interpretação e espacialização dos dados obtidos em campo, foi elaborado através do software ArcGIS , um mapa com os valores absolutos de temperatura medidos em cada ponto de registro. Já no software Surfer11 4 foram geradas de diferenças térmicas e higrométricas a partir do menor valor de temperatura e umidade encontrado nos percursos do episódio analisado. Ademais, foram desenhados por meio do Corel Draw 5 os perfis longitudinal e latitudinal que simulam as feições do uso e cobertura da terra presentes nos trajetos. Essas formas de representação permitem identificar e analisar as diferenças térmicas e higrométricas intraurbanas em relação ao rural próximo e a configuração espacial da ilha de calor e relacioná-las às características da superfície. Também se fez uso das imagens do satélite GOES e de dados da estação meteorológica do INMET 6 e de Penápolis (DAEP Departamento de água e esgoto de Penápolis) para a descrição das condições de tempo presentes no dia da coleta. 3 Resultados e Discussão No dia 06 de junho de 2015, às 20h a pressão apresentava o valor de 963,7 hpa e os ventos provenientes de sudestes possuíam velocidade de 0,7 m/s. A nebulosidade foi baixa durante o dia, como demostra a imagem de satélite GOES (Figura 02). Tais condições atmosféricas, marcadas por vento calmo e radiação abundante, foram ideais para mensuração dos dados, pois proporcionaram 3 ArcGis 10.1 é marga registrada pela Esri 4 Surfer é marca da Golden Software. 5 Corel Draw é marca registrada da Corel Corporation. 6 Situada na cidade de Lins/SP, distante 45 km da cidade de Penápolis. 832

9 estabilidade de tempo, e consequentemente, o aumento das diferenças existentes entre as diversas superfícies percorridas. Figura 02 - Imagem do sensor GOES do dia 06/06/2015 às 9:00h. Fonte: CPTEC/INPE (2015). Na tabela 2 estão contidas algumas características do episódio analisado. Pode se observa que no horário das 20h a menor temperatura do ar encontrada foi de 17,4ºC e a maior foi de 23,3ºC. Sendo assim, o município apresentou uma ilha de calor com intensidade de 5,9ºC, o que caracteriza um episódio de forte magnitude (FERNÁNDEZ GARCÍA, 1996). No que se refere às diferenças higrométricas, a maior umidade registrada foi de 93% e a menor 68%, tendo assim uma ilha seca com intensidade de 25%. Tabela 2 Características da ilha de calor e seca encontrada em Penápolis/SP às 20h, no dia - 06/06/2015. DATA TºC máxima TºC mínima U (%) Máxima U (%) Mínima Intensidade da ICU em ºC Intensidade Ilha seca (%) 06/06/ ,3 17, ,9 25% Fonte: Moreira (2016) Segundo os transectos a cidade apresentou um padrão de aquecimento no sentido centro/periferia, com máximas de temperaturas e mínimas de umidade situadas nas áreas centrais, ou seja, o centro urbano se apresentou mais quente e seco do que a periferia e o entorno rural próximo. O gradiente de temperatura se apresentou decrescente em direção aos limites urbanos/rurais, ao mesmo tempo em 833

10 que, a umidade relativa do ar demostrou perfil inversamente proporcional, com aumento em direção à periferia e máximas onde se localizam os cursos d água do município. Entre estes, se destaca o Ribeirão Lajeado, a leste da malha urbana (ponto 7 e 8), onde foram registradas temperatura baixas e a maior umidade relativa do ar do dia, respectivamente 18ºC e 93% (Figura 03). Sendo assim, observando a espacialização da temperatura dos dois percursos realizados, percebe-se que as temperaturas mais baixas e as umidades mais elevadas estão associadas aos fundos de vale não canalizados e vegetados e aos conjuntos residenciais com baixa densidade de construção localizados nas bordas da malha. O que também pode ser observado nas cartas das diferenças térmicas e higrométricas (Figura 3). 834

11 Escala Figura 03 Temperatura do ar, diferenças térmicas e higrométricas registradas no dia 06 de junho de 2015 às 20h. 835

12 Fernández García (1996) reconheceu esse perfil em estudos de ilhas de calor em Madrid, no quais as isotermas seguiram uma disposição concêntrica desde o centro até a periferia e em algumas ocasiões se destacaram ilhas secundárias que coincidem com os núcleos suburbanos. Essas características de temperatura e umidade relativa do ar estão relacionadas diretamente aos usos e estruturas urbanas. Sendo assim, o aquecimento na área central de Penápolis é devido à grande concentração de área construída, constituída de materiais de baixo albedo e as atividades humanas produtoras de calor, que provocam a retenção e aprisionamento do calor ao longo das construções urbanas, principalmente, nas primeiras horas da noite. Neste período, o ambiente rural já está se resfriando, devido suas taxas mais rápidas de arrefecimento, o que provoca o destaque das diferenças térmicas entre o urbano e o rural. As diferentes feições da superfície e as diferenças de temperatura e umidade relativa do ar também podem ser analisadas através perfis longitudinal e latitudinal (Figura 04). O trajeto no sentido norte sul apresenta uma configuração paisagística mais heterogênea, com maior diversidade de usos da terra, tanto rural quanto urbana, por isso apresenta maior variação nos elementos climáticos. Apesar de não abarcar a área central/comercial, esse percurso apresentou diferenças térmicas muito significativas, de 5,7ºC e 5,6ºC nos pontos 38 e 40, respectivamente. Estes pontos foram também onde se registrou as menores umidades relativas, 69%. Essa área corresponde aos bairros com elevada densidade de edificação, baixa arborização e ausência de espaços livres de edificação situados nas adjacências do centro comercial. Este perfil também demostra a influência do relevo na configuração da atmosfera urbana, haja vista que o ponto 31, local onde está localizado um fundo de vale e o córrego Maria Chica, cujas águas estão canalizadas e as margens totalmente impermeabilizadas e ocupadas, demonstrou queda nas diferenças térmicas e higrométricas, sendo assim uma área de aumento da umidade e declínio da temperatura. Outro exemplo dessa dinâmica dos fundos de vale foi o ponto 58, que além de possuir taxas altimétricas mais baixas apresenta-se com vegetação densa e presença de água, o que resultou na menor temperatura registrada, 17,4ºC. 836

13 Já no percurso de sentido leste oeste, que abrange o principal curso d água do munícipio (pontos 7 e 8) e toda a área central, comercial e residencial de edificação densa (entre os pontos 26 e 36) a ilha de calor apresentou intensidade máxima de 5,9ºC no ponto 30, área onde a temperatura alcançou 23,3ºC. Esse ponto se refere ao centro comercial da cidade, especificamente na rua onde se encontra a Igreja Matriz, que se caracteriza pela inexistência de vegetação arbórea nas calçadas e intenso fluxo de veículos. 837

14 Figura 04 Perfis longitudinal e latitudinal das diferenças térmicas e higrométricas registradas no dia 06 de junho de 2015 às 20h. 838

15 4 Considerações Finais Os resultados desta pesquisa, por meio das diferentes formas de representação dos dados de temperatura e umidade relativa registrados em campo, possibilitaram a compreensão da ilha de calor encontrada em Penápolis e suas relações com condicionantes geoambientais e urbanos que constituem o espaço urbano. Dentre tais condicionantes, destacam-se a densidade de edificações e as atividades antropogênicas, particularmente o tráfego de veículos automotores, a carência de vegetação arbórea e as características do relevo. Os fundos de vale contribuem para amenizar as altas temperaturas se apresentando, portanto, como as áreas mais frescas e úmidas dentro do perímetro urbano. Assim, evidenciada a influência dos arranjos paisagísticos na configuração do campo térmico e higrométrico da cidade, ressalta-se a importância dos estudos dessa natureza para identificar as áreas afetadas pelas altas temperaturas e baixas umidades e propor medidas de reordenamento da paisagem urbana, a fim de mitigar a geração das ilhas de calor com o objetivo de melhorar a qualidade ambiental urbana e de vida dos citadinos. 5 Referências AMORIM, Margarete Cristiane de Costa Trindade. Intensidade e forma da ilha de calor urbana em Presidente Prudente/SP: Episódios de Inverno. Geosul, UFSC - Florianópolis, v. 20, n. 39, p , Climatologia e gestão do espaço urbano. Mercator (Fortaleza. Online), v. 9, número especial, p , dez Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos CPTEC/INPE. Banco de imagens. acesso em 20 de junho de FERNÁNDEZ GARCÍA, F. Manual de climatologia aplicada: clima, medio ambiente y planificación. Madrid: Editorial síntesis, S.A., p. GARTLAND, Lisa. Ilhas de calor: como mitigar zonas de calor em áreas urbanas. Tradução: Sílvia Helena Gonçalves. São Paulo: Oficina de Textos, p. 839

16 IBGE CIDADES. Penápolis. acesso em: 30 de mar LOMBARDO, Magda Adelaide. Ilha de calor nas metrópoles: o exemplo de São Paulo. São Paulo:Hucitec, p. MONTEIRO, C. A. de F. Teoria e Clima Urbano. São Paulo: IGEOG/USP, p. (Série Teses e Monografias, 25).. Por um suporte teórico e prático para estimular estudos geográficos do clima urbano no Brasil. GEOSUL, Florianópolis, v.5, n.9. p. 7-19, 1990a.. Adentrar a cidade para tomar-lhe a temperatura. GEOSUL. Florianópolis, v.5, n.9, p.61-79, 1990b. MOREIRA, J. L.; AMORIM, M. C. C. T. O clima urbano de Penápolis-SP através da temperatura da superfície e de índices radiométricos. Geosaberes, Fortaleza, v. 6, número especial (3), p , Fev OKE, T. R. The energetic basis of the urban heat island. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, v.108, n. 455, p. 1-24, jan