Eixo Temático: 1. Técnica e Métodos de Cartografia, Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto, Aplicadas ao Planejamento e Gestão Ambientais.

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1 Eixo Temático: 1. Técnica e Métodos de Cartografia, Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto, Aplicadas ao Planejamento e Gestão Ambientais. MAPEAMENTO, ZONEAMENTO E ANÁLISE TERMAL POR SENSORIAMENTO REMOTO DO MUNICÍPIO DE JUIZ DE FORA, MG. Valéria Valente Borges Universidade Federal de Juiz de Fora, MG - lelavalent@yahoo.com.br Ricardo Tavares Zaidan Prof. da Universidade Federal de Juiz de Fora, MG - rtzaidan@oi.com.br Luiz Alberto Martins Prof. da Universidade Federal de Juiz de Fora, MG - lalberto@artnet.com.br RESUMO O levantamento do uso da terra numa dada região tornou-se um aspecto de interesse fundamental para a compreensão dos padrões de organização do espaço. Desse modo, existe a necessidade de atualização constante dos registros de uso do solo, para que suas tendências possam ser analisadas. O presente trabalho, parte integrante de uma monografia de bacharelado em Geografia, desenvolvida no LGA/UFJF, atenta-se basicamente, ao sensoriamento remoto termal, o qual permite analisar fenômenos e transformações ambientais que possam alterar a temperatura da superfície terrestre, possibilitando a comparação dos dados resultantes a partir de imagens de satélites com as estruturas presentes na superfície. Com base na estimativa da temperatura da superfície, através do sensor termal do satélite landsat 5, foi gerado um mapa do campo térmico do município de Juiz de Fora, situado na região sudeste da Zona da Mata de Minas Gerais, e onde se encontra a sede do 5 Distrito de Meteorologia do INMET. O procedimento utilizado consistiu na transformação dos níveis de cinza da imagem de satélite em valores de temperatura em graus centígrados, através dos programas IDRISI ANDES 15 e ARCGIS 9.2. Com o atual crescimento das cidades, aliado ao aumento da poluição e do conseqüente desconforto térmico, planejar adequadamente as ações sobre o ambiente torna-se indispensável. Juiz de Fora se insere neste contexto, dado à sua crescente ocupação urbana nos últimos anos. A elaboração de um mapa termal da área em questão tornar-se-á uma ferramenta valiosa nos estudos dos impactos do processo de ocupação desordenada sobre o comportamento térmico urbano, e deve servir de alerta para a necessidade de realização de estudos prévios de viabilidade ambiental e, a partir deles, planejar adequadamente a ocupação. Palavras chave: Juiz de Fora, Estimativa de temperatura.

2 INTRODUÇÃO Atualmente, a necessidade de integrar os elementos climatológicos em todos os níveis de planejamento, está sendo considerada relevante por parte dos planejadores. A fim de que o impacto da atividade humana, como as zonas industriais, residenciais, comerciais e principais rotas de tráfego, seja amenizado, é importante atentar-se, ao estudo dos principais parâmetros climatológicos que caracterizam o clima urbano. Observando este contexto, o sensoriamento remoto constitui-se numa técnica de grande utilidade, pois permite, em curto espaço de tempo, a obtenção de informações a respeito de registros de uso da terra e da variação das condições de tempo de uma determinada área de estudo. De forma sintética, a expressão uso da terra ou uso do solo pode ser entendida como sendo a forma pelo qual o espaço está sendo ocupado pelo homem. (ROSA, 2003, p. 148). O conhecimento atualizado da distribuição e da área ocupada pela agricultura, vegetação natural, áreas urbanas e edificadas, bem como informações sobre as proporções de suas mudanças, tornam-se cada vez mais necessários aos legisladores e planejadores, para permitir a elaboração da melhor política de uso e ocupação do solo. Dentre as diversas aplicações destes sensores, o presente trabalho atenta-se basicamente, ao sensoriamento remoto termal, o qual permite analisar fenômenos e transformações ambientais que possam alterar a temperatura da superfície terrestre. Com o atual crescimento das cidades, aliado ao aumento da poluição e do conseqüente desconforto térmico, planejar adequadamente as ações sobre o ambiente torna-se indispensável. O município de Juiz de Fora está neste contexto, dado à sua crescente ocupação urbana nos últimos anos. Este trabalho visa a elaboração de um mapa térmico do Município de Juiz de Fora - MG, a partir da banda termal presente no satélite Landsat 5, de agosto de Para que assim, se possa analisar o comportamento da temperatura estimada, e comparar os dados resultantes com as estruturas presentes na área de estudo. 1. MATERIAL E MÉTODO 1.1 Landsat 5 e o Sensor Termal Conforme o professor ROSA (2003, p. 5), o sensoriamento remoto é um conjunto de atividades cujo objetivo consiste na caracterização das propriedades físico-químicas de alvos naturais, através da detecção, registro e análise de fluxo de energia radiante, por eles refletido e/ou emitido. Nisso, o SR detecta e registra as mudanças no padrão de distribuição da radiação eletromagnética incidente (pelo Sol), e também, as emitidas (pela superfície), e, suas imagens resultantes fornecem informações capazes de identificar as características da matéria que produziu tais modificações.

3 A superfície da Terra então, quando aquecida pela absorção da radiação solar, torna-se uma fonte de radiação de ondas longas, conforme J. O. AYOADE (1996, p. 32). E a emissão de radiação ocorre, em todo corpo com temperatura acima do zero absoluto (0 K ou -273 C). No LANDSAT 5 (fig.1), o sensor TM (Thematic Mapper) como demonstra a fig. 2, faz o imageamento da superfície produzindo imagens com 185 km de largura no terreno e possui 7 bandas espectrais. A banda 6, do infravermelho termal, utilizada neste trabalho (10,4 12,5 µm), apresenta sensibilidade nos fenômenos relativos aos contrastes térmicos, proporcionando a detecção das propriedades térmicas de solos, vegetação, água, etc., sendo útil, para qualquer estudo de atividade geotermal. Características do Satélite Landsat 5 Missão Land Remote Sensing Satellite (Landsat) Instituição Responsável NASA (National Aeronautics and Space Administration) País/Região Estados Unidos Lançamento 1/3/1984 Situação Atual em atividade Órbita Polar, Circular e heliossíncrona Altitude 705 km Inclinação 98,20º Tempo de Duração da Órbita 98,20 min Horário de Passagem 9:45 A.M. Resolução temporal 16 dias Instrumentos Sensores MSS e TM Fig. 1 - Fonte: Embrapa, adaptado. Características do Sensor TM do Landsat 5 Banda Resolução Satélite Sensor Resolução Espectral Faixa Imageada Espectral Espacial L -5 6 TM thermal µm 185 X 185 km 120 m Fig. 2 - Fonte: Embrapa, adaptado. O pixel (picture X elements) da imagem, contém o valor da radiância de uma determinada área observada pelo satélite. Obtendo-se a transcodificação numérica dos dados na forma de informações processadas, os dados podem ser facilmente codificados, armazenados e, principalmente rapidamente acessados. Nesse formato, cada pixel tem uma tonalidade que representa um nível de energia (valor de claridade) sentida pelo satélite. (FERREIRA, 2006, p. 34). A resolução utilizada no respectivo trabalho foi de 8 bits, permitindo representar 256 níveis de cinza (2 8 = 256). É importante salientar, de acordo com Novo (1998) (SAYDELLES, 2005, p. 71),...a temperatura radioativa medida, que corresponde a um pixel na imagem, é a soma das componentes individuais (árvores, vias, edifícios, sombras, etc.) ponderada por suas respectivas superfícies e, portanto, reflete essencialmente o comportamento térmico do elemento mais representativo que o compõe. Sendo assim, uma temperatura estimada.

4 O estudo do conforto térmico das cidades requer uma análise de toda a organização complexa do clima urbano, o qual admite uma visão sistêmica, com vários graus de hierarquia funcional e diferentes níveis de resolução. Tal estudo aborda então, primeiramente, a análise geográfica proposta por C. A DE FIGUEIREDO MONTEIRO & MENDONÇA, F. (2003, p. 178), do canal I de percepção: o Campo Termo-higrométrico, no qual, as componentes termodinâmicas do clima, não só conduzem ao referencial básico para a ação do conforto térmico urbano, como são, antes de tudo,... a constituição do nível fundamental de resolução climática para onde convergem e se associam todas as outras componentes. (C. A DE FIGUEIREDO MONTEIRO & MENDONÇA, F. (2003, p. 44). As técnicas modernas de SR, principalmente pela aplicação do infravermelho, estão aí para subsidiar o mapeamento térmico das cidades, ponto de partida para outros fenômenos do clima urbano. (C. A DE FIGUEIREDO MONTEIRO & MENDONÇA, F. (2003, p. 48 e 186) Um trabalho interessante, realizado na UFRN (Universidade Federal do Rio Grande do Norte), mostra a eficácia do SR, e seu subsídio na detecção da modificação do balanço de energia de uma determinada área. No respectivo trabalho, LUNA, et al (2006) mostrou a importância da integração de dados de sensores termais, e as consequências do crescimento urbano, através de dados provenientes do satélite Landsat 7 ETM+, permitindo a análise do campo térmico da região. Não há trabalhos sobre tal assunto na região. Este é o primeiro estudo com a pretensão de abordar o sensoriamento remoto como uma ferramenta auxiliadora em assuntos sobre conforto térmico, aliado às conseqüências do crescimento urbano na cidade de Juiz de Fora. 1.2 Área de Estudo O município de Juiz de Fora está situado no vale do rio Paraibuna, na mesoregião da Zona da Mata mineira, a LW e LS. É uma cidade de porte médio, com uma população de habitantes (IBGE, 2007) e área de Km 2. O processo de urbanização vem contribuindo nas últimas décadas para uma gradativa alteração nos elementos do tempo, configurando um clima urbano próprio. (BORGES, V. V., SANTOS, E. S.; SANTOS, T. O.; MARTINS, L. A, p.1.). Ao longo dos anos, o município sofreu várias alterações em seu clima, desde o corte da vegetação primária para seu desenvolvimento econômico, com construções urbanas e pavimentações de estradas, afetando consideravelmente o conforto térmico da área, até os dias atuais, com a crescente urbanização da cidade, que é considerada como um dos pólos econômicos da região. Como conseqüência, surge uma nova paisagem urbana, com a impermeabilização das ruas, as áreas industriais, as estruturas urbanas, e, certamente, as devidas oscilações nas condições do tempo local. O relevo é bastante ondulado, com grande variação de altitude, formando uma série de mar de morros, característica do Vale do Paraíba do Sul e dos contrafortes de Serra da Mantiqueira.

5 O clima da cidade é do tipo tropical de altitude, apresentando no mês de fevereiro a maior média mensal de temperatura, com aproximadamente 21,7 C, e o mês de julho, a menor, em torno de 16,3 C, dados históricos ( ), conforme o LabCAA/Departamento de Geociências da Universidade Federal de Juiz de Fora (fig.3). Dados históricos referentes à 30 anos em Juiz de Fora ( ) UMIDADE TEMPERATURAS (ºC) MÊS ( % ) * TEMP. MÉDIA MÉDIA MÁXIMA MÉDIA MÍNIMA Janeiro 82 21,3 26,8 17,6 Fevereiro 80 21,7 27,3 17,8 Março 85 20,9 26,5 17,2 Abril 84 19,3 23,9 15,9 Maio 84 17,4 22,5 ND Junho 81 16,4 21,8 12,8 Julho 77 16,3 21,4 12,2 Agosto 73 17,1 22,7 13,2 Setembro 78 17,4 23,6 13,6 Outubro 81 18,8 24,6 15,0 Novembro 82 19,6 24,5 16,0 Dezembro 84 20,5 25,8 17,0 MÉDIA ANUAL 81 18,8 24,4 15,1 * Valores referentes à média entre (25 anos) Fig. 3 - Fonte: Estação Climatológica Principal, 5 Distrito de Meteorologia/LabCAA Para o mapeamento do campo térmico do município de Juiz de Fora, foi utilizada a imagem termal do satélite Landsat 5, de 02 de agosto de 2007 (Fig.4 a), período este, com menores índices de umidade, adequado ao estudo, conforme dados do Laboratório de Climatologia da UFJF. A partir do software IDRISI ANDES, pelo módulo thermal, foi feita a transformação dos níveis de cinza da imagem em valores de temperatura em graus Celsius (fig.4 b), utilizando-se de seu algoritmo de transformação. a- b-

6 c- d- Fig.4.a Imagem termal do satélite Landsat 5; b Imagem após processamento do módulo termal do Idrisi; c Composição RGB TM 123; d Mapa térmico de Juiz de Fora MG. Para a classificação dos intervalos de temperatura, foi utilizado o software ARCGIS 9.2, e gerada a imagem final, como mostra a figura 4 c. Os intervalos correspondem a cinco classes distintas de temperatura: <11 C; 11,1 15,0 C; 15,1 19,0 C; 19,1 23,0 C; 23,1 27,0 C. Com o mapa térmico do município de Juiz de Fora, foi possível correlacionar seus dados com as estruturas presentes na superfície a partir da imagem RGB gerada pelas bandas 1, 2, 3 (fig. 4 d) e, assim, promover comparações de análise, para posterior avaliação da metodologia empregada, e dos resultados alcançados. 2. RESULTADOS E DISCUSSÕES Analisando a imagem final sobre a temperatura estimativa do município de Juiz de Fora, podese perceber uma boa comparação entre seus valores, e os respectivos objetos na superfície. Embora havendo um pouco de nuvens ao norte do perímetro urbano, e a sudoeste do município, a avaliação dos dados obtidos não ficou prejudicada. Foram registradas temperaturas entre -25 C (topo das nuvens), com a cor verde escuro, e 27 C (área urbana e solo exposto), com a cor em vermelho. A cor em verde claro representa áreas com temperaturas aparentes entre 11 e 15 C, as quais são, principalmente, matas e lagos existentes no local.

7 O que demonstra de fato, seus efeitos na amenização da temperatura em área urbana, como por exemplo, a mata do Krambeck (UTM ,516 LW ,404 LS), onde a temperatura aparente da vegetação chega a 15ºC, enquanto na avenida ao lado, atinge até 23ºC. Esta avenida é o eixo principal da cidade, que segue o rio Paraibuna (eixo NW-SE), e onde estão bem caracterizados em cor laranja, pontos de temperatura estimada entre 19 e 23 C, e outros chegando a 27 C. Já a cor em vermelho, que representa áreas de maior temperatura aparente, entre 23 e 27 C, estão principalmente, solos expostos, áreas de queimada recente, e partes do adensamento urbano, localizados principalmente nas áreas central e sudeste do perímetro urbano. No município, as maiores temperaturas estimadas também foram registradas na região sudeste. 3. CONCLUSÕES Com a espacialização da temperatura, tal estudo mostrou amplitudes de até 16 C, conforme o trecho. Isto acarreta aos moradores um certo desconforto térmico, que de maneira mais acentuada, pode interferir na qualidade do ar, prejudicando a qualidade de vida da população. Os fatores estáticos (fisionomia das cidades) aliado aos fatores dinâmicos (condições do tempo) irão impor aos habitantes das cidades, o resultado das interferências humanas na dinâmica dos sistemas ambientais. Conforme os dados registrados, o aumento da temperatura no eixo NW-SE no perímetro urbano pode ser amenizado com implantação de mais árvores ao longo do trecho. É prevista posteriormente, uma análise conjunta a partir de resoluções mais precisas, dos demais elementos e fatores constituintes do SCU, como a organização do relevo e suas estruturas, as condições das massas de ar local, que de fato, conforme o sistema de C.A. DE FIGUEIREDO MONTEIRO, 1975, constituem responsabilidade da natureza e do homem. 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BORGES, Valéria. V. et al. Laboratório de Climatologia e Análise Ambiental: Climatologia e Meteorologia a Serviço da Comunidade. In: VII SBCG - Simpósio Brasileiro de Climatologia Geográfica, UFMT, Rondonópolis, p , C.A DE FIGUEIREDO MONTEIRO & MENDONÇA, F. Clima Urbano. São Paulo: Contexto, 2003.

8 Estação Climatológica Principal (ECP), 5 Dist. De Meteorologia do INMET, Laboratório de Climatologia e Análise Ambiental/Departamento de Geociências da Universidade Federal de Juiz de Fora. FERREIRA, A. G. Meteorologia Prática. Editora Oficina de Textos. São Paulo, LUNA, J. B.; CARVALHO, G. R. S.; AMARAL, R. F. do. O Mapa Termal do Campus Central da UFRN Por Extensão 3D. Artigo publicado no VII SBCG, Rondonópolis, J. O. AYOADE. Introdução à Climatologia para os Trópicos. Tradução de Maria J. Z. dos S. 4 a ed. Bertrand Brasil, Rio de Janeiro, ROSA, R. Introdução ao Sensoriamento Remoto. 5 a Uberlândia. Uberlândia, Edição. Ed. Da Universidade Federal de Novo (1998) (SAYDELLES 2005 p. 71). Estudo do Campo Térmico e Das Ilhas de Calor Urbano em Santa Maria RS. Dissertação, PPGGEO, UFSM, Santa Maria, RS, EMBRAPA. Monitoramento por Satélite. Atualizado em abril de Site: INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais)