A CONTRIBUIÇÃO DA ARBORIZAÇÃO URBANA NO CONFORTO TÉRMICO DE CASCAIS/ALCABIDECHE (PORTUGAL)

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1 A CONTRIBUIÇÃO DA ARBORIZAÇÃO URBANA NO CONFORTO TÉRMICO DE CASCAIS/ALCABIDECHE (PORTUGAL) Lucas Dovigo Biziak¹ António Manuel Saraiva Lopes² Demóstenes Ferreira da Silva Filho¹ ¹ Universidade de São Paulo USP/ESALQ ² Universidade de Lisboa UL/IGOT Resumo A necessidade de um maior planejamento do território é cada vez mais sentido devido ao grande crescimento da população mundial, principalmente nos países em desenvolvimento, buscando-se uma maior qualidade de vida nas cidades. Os espaços verdes devem ser levados em conta neste planejamento já que são conhecidos por promover conforto térmico, porém são necessários dados que comprovem essa promoção e que sejam quantitativos para que os gestores tenham como aplicar as ferramentas de planejamento de uma forma mais correta. Este trabalho aplica uma metodologia inovadora e prática para o planejamento, mostrando uma diminuição de até 12 C de PET (Physicological Equivalent Temperature) entre áreas arborizadas e sem árvores, na cidade de Alcabideche. Porém ainda são necessários maiores estudos e comparações com outros locais. Palavras-chave: planejamento urbano, qualidade de vida, árvores, PET Abstract The need for further spatial planning is becoming more sensitive due to the large growth of world population, especially in developing countries, to seek greater quality of life in cities. Green spaces should be taken into account in this planning, since they are known to promote thermal comfort therefore data are needed to confirm this promotion and should be quantitative to managers apply planning tools in a more correct way. Thus, this work applies an innovative methodology for planning and practice, showing a decrease of up to 12 C in PET between wooded and treeless areas in Alcabideche. But larger studies and comparisons with other sites are still needed. Key-words: urban planning, quality of life, trees, PET 1. Introdução O aumento da população nas cidades em detrimento das áreas rurais é um evento observado há muito tempo e em escala mundial. Segundo o World Urbanization Prospects (2011), relatório do Departamento de Assuntos Econômicos e Sociais da Organização das Nações Unidas (ONU), prevê-se que a população urbana mundial crescerá a uma taxa de 2,6% ao ano entre 2011 e 2050, chegando a 72% em 2050, tendo, no meio deste século, uma população urbana igual ao total da população mundial do ano de Este relatório também antevê que esse crescimento vertiginoso da população urbana incidirá principalmente nos países menos desenvolvidos, cuja população pode chegar a 5 bilhões no ano de Esta informação gera um alerta, pois esse aumento de população urbana deve ser acompanhado por um planejamento eficaz da relação entre o tecido urbano e o ambiente natural em que se está interferindo. O problema é que, justamente nessas regiões menos desenvolvidas, existem os maiores problemas quanto à urbanização, que segundo Ferreira (2000), pode ser chamada de urbanização desigual, causada pela industrialização tardia das áreas periféricas das cidades, que atraem de forma geral, as populações rurais. Grostein (2001) alerta que a velocidade em que ocorre este processo, aliada às poucas ou

2 inexistentes políticas e ações articuladas de desenvolvimento urbano, agravam os problemas referentes ao uso e ocupação do solo. Estas políticas e ações citadas, segundo Landim (2004), devem levar em conta os atributos e características do local ocupado ou a ser ocupado, para se aproveitar ao máximo de tais, buscando uma maior qualidade do meio ambiente urbano, pois com a globalização, os espaços urbanos são formados de generalizações técnicas e importação de ícones e isto gera uma grande perda de qualidade aliada à falta de discussão e pesquisa nesta área. 2. Pressupostos teóricos 2.1 Modificação dos climas nas cidades Tais atributos e características são alterados com qualquer mudança sobre a cobertura natural do solo, alterando os microclimas pré-existentes (Geiger, 1950 apud Landsberg, 2006, p. 95), A simples instalação de um edifício, dá origem a modificações na radiação, na umidade, nas temperaturas e na aerodinâmica do ambiente circundante (Oke, 1987). Porém, para estudos nessa área, a compreensão da escala espacial é um elemento-chave para estudar e entender os climas urbanos, para programação de observações instrumentais e para levar a cabo a modelação (Alcoforado, 2010, p.35), sendo assim, são adotados limiares sugeridos por Oke (1987) e que são adaptados à escala em análise. Na escala vertical principalmente a Urban Boundary Layer (UBL) e a Urban Canopy Layer (UCL) e na escala horizontal, a micro-escala (até algumas centenas de metros), escala local ou topoclimática (100m metros a alguns quilômetros) e a meso-escala (até dezenas de quilômetros) (Alcoforado, 2010). Os climas urbanos devem a sua gênese a processos diferentes que ocorrem na UCL e na UBL (Alcoforado, 2010, p. 38), sendo que tais processos são decorrentes da interferência do homem no meio, ocupando e alterando as características naturais do local e fisicamente nos balanços de radiação e energia. Uma das consequências dessas transformações é a ilha de calor, que representa uma ilha formada pelo ar mais quente da atmosfera urbana, rodeada pelo ar rural mais fresco. Resumidamente, a ilha de calor urbana pode ser dividida em superficial e do ar, sendo que esta última subdivide-se em ilha de calor da atmosfera urbana inferior e da atmosfera urbana superior. A ilha de calor da atmosfera urbana inferior ocorre devido à geometria urbana (orientação das ruas e edifícios, distância entre estes, baixo sky-view-factor, redução média da velocidade do vento), às condições superficiais da cobertura urbana do solo, à geração do calor antrópico e às modificações das características da atmosfera urbana (poluição atmosférica, baixa evaporação etc.) (Oke, 1987, 1988; Lopes, 2003; Sailor e Lu, 2004; Alcoforado et al, 2006). Existem diversos exemplos de estudos sobre ilha de calor urbano nas mais variadas regiões do planeta e algumas delas com características bastante diversas, devido às diferenças climáticas, posição topográfica, proximidade de grande massa d água, tipo e dimensão da cidade, entre outros (Lopes, 2003), por isso é necessário uma investigação minuciosa da geografia da região a ser estudada. 2.2 Arborização urbana e conforto térmico Vários índices têm sido desenvolvidos para determinar o conforto térmico humano. Entre eles, o PET (Physiological Equivalent Temperature) e o PMV (Predicted Mean Vote) têm sido utilizados em ambientes urbanos. O PET desenvolvido por Höppe e Mayer (Höppe & Mayer, 1987; Mayer & Höppe, 1987 apud Höppe, 1999, p. 73) e definido como a temperatura equivalente à temperatura do ar na qual, em uma situação típica interna, o balanço térmico do corpo humano é mantido, com temperaturas do centro do corpo e da pele iguais às da situação em

3 questão (Höppe, 1999 apud Monteiro & Alucci, 2007). Outro índice utilizado neste trabalho é o PMV, o qual foi desenvolvido por Fanger e pode ser definido pela diferença entre a produção interna de calor e perda de calor para o ambiente em que um homem está inserido, para este manter valores de conforto para a temperatura da pele e produção de suor devido à sua atividade (Fanger, 1972). Mas em alguns trabalhos até o momento realizados, já se conseguiu comparar os dois métodos e na tabela 1 compreendemos os limiares de PMV e PET e a percepção termal dos diferentes níveis. Tabela 1: Intervalos de PMV e PET para diferentes graus de percepção térmica e estresse fisiológico. Fonte: Matzarakis & Mayer, 1997 apud Honjo, 2009 A ilha de calor urbana, como consequência das alterações físicas nos balanços de radiação e energia, deve ser mitigada pela observação e alteração dos elementos que aumentam e diminuem a contribuição energética das variáveis destes balanços (figura 1). A vegetação, ou melhor, a arborização urbana pode ser uma das formas de aumentar o fluxo de calor latente e consequentemente causar uma diminuição da temperatura do ar em dias muito quentes. Desta maneira, as árvores atuam de forma a sombrear as superfícies, reduzindo a conversão de energia radiante sensível e através do processo de evapotranspiração de suas folhas, consumindo energia para a transformação de calor sensível para latente, retirando então, calor do seu entorno e o transformando, diferentemente dos materiais utilizados na cidade, que o armazenam. Figura 1: Equação dos balanços de radiação e energia, com cada variável colorida em azul representando aumento e em vermelho representando diminuição, quando da sua análise urbana em comparação com a área rural. 3. Metodologia 3.1 Localização e descrição da área de estudo O concelho de Cascais, localizado no distrito de Lisboa, em Portugal, é dividido em seis freguesias, são elas: Alcabideche, Carcavelos, Cascais, Estoril, Parede e São Domingo de Rana. Compreende 97,1 km² de superfície e está situado a sul do município de Sintra e a leste do município de Oeiras, tendo um clima mediterrâneo com influência marítima e grande variabilidade climática interdiurna. Seu relevo é

4 marcado pela serra de Sintra ao norte/noroeste, chegando a altitudes de 512 metros e diminuindo ao sul e a oeste até a linha de costa com a presença de muitos vales, que possuem, em sua maioria, orientação norte-sul (figura 2). Possui uma população de habitantes e a economia é marcada pelo turismo, a pesca e o comércio local, ocupando o 4º lugar no ranking de riqueza concelhia, e também o 4º concelho com maior número de empresas (Alcoforado e Dias, 2003; CMC, 2007; INE, 2010). Figura 2: 1) Regiões de Portugal; 2) Concelhos da Região de Lisboa; 3) Modelo Digital do Terreno do Concelho de Cascais. Fonte: (INE, 2010, Tenedório, 2003) A freguesia de Alcabideche, comparada com as outras, é a segunda que menos possui espaços verdes, segundo levantamento da Câmara Municipal de Cascais (CMC, 2012). Tal freguesia, com habitantes (INE, 2011), possui duas localidades mais importantes, que são Malveira da Serra e Alcabideche. Nesta última foi feito um recorte local de alguns quarteirões, onde a análise será feita. A importância de estudo deste local é devido, além dos pouco espaços verdes presentes, à existência de uma elevada densidade urbana e sua morfologia não é planejada, com uma orientação de ruas e edifícios bastante heterogênea. Além disso a localização do aglomerado urbana é próxima à principal via de acesso à Cascais, com grande movimento de automóveis durante os horários de pico e a proximidade à Serra de Sintra forma uma barreira natural para o vento de norte/noroeste. Sendo assim, ocorre concentração frequente de poluentes no local já que arejamento é fraco e a circulação do ar próximo ao solo se faz deficientemente. 3.2 Cálculo do conforto térmico A fim de se analisar a influência da vegetação no conforto térmico foi utilizado o software ENVI-met 3.1 O primeiro dado necessário é o recorte da imagem aérea (ortofoto, figura 3) a ser utilizada como base para a construção do modelo sobre esta. O modelo é formado pelo desenho das edificações, revestimento do solo e vegetação existentes no local de estudo, com suas respectivas dimensões dentro do software, serão construídos dois modelos, um para a situação atual e outro com a

5 presença de mais árvores e gramados em locais propícios à sua alocação (figuras 4 e 5). A vegetação utilizada foi a designada por light tree segundo o software, pois na região não são encontradas árvores com grandes dimensões e esta seria a de melhor representação no momento. Figura 3: Ortofoto utilizada para a construção do modelo para análise. Figura 4: Modelo da situação atual de uso do solo. Figura 5: Modelo com a adição de árvores e canteiros em locais propícios. Como segundo passo, o software solicita uma série de inputs de variáveis, incluindo as climatológicas para a formulação dos modelos de temperatura, umidade relativa, velocidade e direção do vento. Os dados necessários de temperatura e umidade relativa foram coletados por um registrador de marca Hobo fixado a cerca de 3 metros de altura em um poste de iluminação pública em Alcabideche, no Largo 5 de Outubro. Já os dados de velocidade e direção do vento foram coletados através da estação do aeródromo de Tires, próxima do local. Os dados referidos são registrados a cada 15 minutos e os que serão utilizados, são os maiores dentro de uma hora. Na tabela 2 são listadas as características das duas estações e na figura 7 a localização destas. Tabela 2: Características dos registradores

6 Este software faz cálculos para uma análise momentânea, ou seja, é solicitado um dado de temperatura, de umidade relativa, da direção e velocidade do ar numa determinada hora. Então, para o estudo não ficar restrito a um momento e tendo esses dados para um período de um ano (setembro de 2011 a agosto de 2012), foi feito um cálculo do percentil 2% para se ter apenas os dias mais quentes do período, que no caso, obtivemos um limiar de 28.9 C, sendo assim, todos os valores maiores ou iguais a este foram os escolhidos para se fazer uma média aritmética dos dados necessários e para assim ter valores de um dia quente típico. Os dias que tinham uma nebulosidade maior que 6/8 foram excluídos do cálculo da média. 4. Resultados e discussão Os resultados das análises pelo software podem ser vistos nas figuras 6 e 7, respectivamente a situação atual e a situação com mais árvores. Verificando atentamente as imagens, podemos perceber que de uma forma geral, o PMV teve uma redução com o aumento do número de árvores, porém, este aumento não foi tão significativo e em alguns locais não houve grandes diferenças. Isto pode ter ocorrido já que foi feita apenas uma simples adição de algumas árvores, de certo tipo e com poucas alterações na cobertura do solo onde essas árvores foram adicionadas. Em dois locais foram adicionados canteiros com grama e em tais é possível já observar uma diminuição maior no PMV do que apenas nos locais em que se encontram as árvores. É necessário se dizer que de certa forma foi possível revelar que as árvores auxiliam no conforto térmico da população segundo o índice PMV e PET, já que ocorreram diferenças entre 2.4 na situação atual e 0.9 com mais árvores, o que no PET seria em torno de 35 C (Strong heat stress) e 23 C (slightly heat stress) respectivamente, baseando-se na tabela 1. Porém estas diminuições foram bastante ligadas ao local da árvore o que indica que é necessário se ter uma maior quantidade de tal espécie para se chegar a uma diminuição mais abrangente, ou uma espécie com maior copa, ou um aglomerado de árvores de diferentes espécies. Mas uma coisa é certa, estas auxiliam no conforto térmico. Porém a ação de se plantar mais árvores deve ser seguida por mais mudanças na morfologia urbana, ou seja, esta ação é só uma dentre as várias que necessitam ser aplicadas para se atingir um maior conforto e qualidade da população. Figura 6: Resultado do modelo da situação

7 Figura 7: Resultado do modelo com a adição de mais árvores. 5. Conclusão É notório e necessário se dizer a grande importância que esta metodologia tem para auxílio no ordenamento do território, mais precisamente na morfologia urbana, através da disponibilidade também de dados quantitativos e práticos. Porém, ainda há limitações, como quais tipos de espécies de árvores utilizarem devido às suas características morfológicas e fisiológicas, tendo que estudar mais precisamente para a construção do modelo. Assim, além deste estudo das espécies ou pesquisa de referencial teórico de estudos já realizados, pode-se citar como próximos passos a extração da cobertura arbórea do local em vários momentos e se fazer a modelação a fim de se saber qual a cobertura necessária para o maior conforto da população. Referências Alcoforado, M. J.; Dias, M. H. (1993) Imagens Climáticas da Região de Lisboa. Enquadramento na Diversidade Climática de Portugal Continental. CD-rom, Centro de Estudos Geográficos da Universidade de Lisboa. Alcoforado, M. J.; Lopes, A. M. S.; Andrade, H.; Vasconcelos, J. (2006) Orientações climáticas para o ordenamento em Lisboa. Relatório n 3 do Núcleo CliMA do Centro de Estudos Geográficos da Universidade de Lisboa, 83 págs. Alcoforado, M. J. (2010) Climatologia urbana para ensino. Apostila n 3 do Núcleo CliMA do Centro de Estudos Geográficos da Universidade de Lisboa, 179 págs. Câmara do Concelho de Cascais. Informações diversas. Disponível em: Acesso em: 08/11/2012. ENVI-met. Página oficial do software. Disponível em: Acesso em: 10/10/2012. Fanger, P. O. (1972) Thermal analysis applications in environmental engineering. New McGraw- Hill. Ferreira, J. S. W. (2000) Globalização e urbanização subdesenvolvida. SÃO PAULO EM PERSPECTIVA, 14(4).

8 Geiger, R. (1950) The Climate near the Ground. Cambridge, Mass.: Harvard University Press. 482 pp. Grostein, M. D. (2001) Metrópole e expansão urbana, a persistência de processos insustentáveis. SÃO PAULO EM PERSPECTIVA, 15(1). Honjo, T. (2009). Thermal Comfort in Outdoor Environment. Global Environmental Research 13/2009: Höppe, P. (1999) The physiological equivalent temperature a universal index for the biometeorology assessment of the thermal environment. International Journal of Biometeorology, 43: Landim, P. C. (2002) Desenho da paisagem urbana: as cidades médias do interior paulista. Paisagem Ambiente: ensaios - n São Paulo - p Landsberg, H. E. (2006) O clima e as cidades. Revista do Departamento de Geografia, 18, Lopes, A. M. S.; (2003) Modificações no clima urbano de Lisboa como consequência do crescimento urbano. Vento, ilha de calor de superfície e balanço energético. Tese de Doutoramento, Universidade de Lisboa: 375p. Matzarakis, A., Mayer, H. (1996) Another Kind of Environmental Stress: Thermal Stress. WHO Colloborating Centre for Air Quality Management and Air Pollution Control. NEWSLETTERS 18: Matzarakis, A., H. Mayer (1997) Heat stress in Greece. International Journal of Biometeorology, 41: Matzarakis A.; Amelung B.; Blazejczyk K.; (2007) Climate Change and Tourism Assessment and Coping Strategies. 227p. Mayer, H., Höppe, P.; (1987) Thermal comfort of man in different urban environments, Theor. Appl. Clim. 38: Monteiro, L. M.; Alucci, M. P.; (2007) Questões teóricas de conforto térmico em espaços abertos: consideração histórica, discussão do estado da arte e proposição de classificação de modelos. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 7, n. 3, p , jul./set. Oke, T. R.; (1987) Boundary Layer Climates. Routledge, London. 435p. Oke, T. R.; (1988) Street design and urban canopy layer climate. Energy and Buildings, 11: ONU, Organização das Nações Unidas; World Urbanization Prospects Disponível em Acesso em: 02/10/2012. Sailor, D. J.; Lu, L. (2004) A top-down methodology for developing diurnal and seasonal anthropogenic heating profiles for urban areas. Energy and Buildings, 38: