VARIABILIDADE E SUSCEPTIBILIDADE CLIMÁTICA: Implicações Ecossistêmicas e Sociais de ANÁLISE COMPARATIVA EM REGIÃO URBANA E ENTORNO DO CENTRO DE TAGUATINGA PARA IDENTIFICAÇÃO DO FENÔMENO ILHA DE CALOR URBANA NOS ANOS DE 2005 E 2015 ÍTALO SOUZA PEREIRA 1 CLÁUSIO TAVARES VIANA TEZA 2 1 Resumo O avanço da tecnologia tem impulsionado o crescimento da população e centros urbanos em um espaço de mudança acelerado e, consequentemente, a redução da cobertura vegetal diretamente. Nota-se que esse crescimento descontrolado provoca problemas relacionados ao conforto térmico, tal como a formação de ilhas de calor urbana (ICU). O Distrito Federal, capital do Brasil, é um dos Estados que teve um crescimento repentino e rápido, chegando a 2,91 milhão de pessoas, após 50 anos de sua fundação. Desse modo o sensoriamento remoto tem sido aplicado para identificar os aumentos da temperatura e o comportamento do saldo de radiação em superfície de áreas urbanas devido à remoção da cobertura vegetal na cidade de Taguatinga DF. Usando imagens do satélite/landsat-5 e Landsat-8/TM para dois diferentes anos: 2005 e 2015. Palavras-Chave: avanço da tecnologia, ilhas de calor urbana, sensoriamento remoto. Abstract The advancement of technology has driven the growth of population and urban centers in a fast changing space and consequently the reduction of vegetation cover directly. Note that this is uncontrolled growth causes problems related to thermal comfort, such as the formation of urban heat island - (ICU). The Federal District, capital of Brazil, is one of the states that had a sudden and rapid growth, reaching 2.91 million people, after 50 years of its foundation. Thus remote sensing has been used to identify the temperature increases and the radiation balance of behavior in urban surface areas due to the removal of vegetation cover in the city of Taguatinga DF. Using satellite images/landsat-5 and Landsat-8/TM for two different years: 2005 and 2015. Key-words: advancement of technology, urban heat islands, remote sensing. 1 - Acadêmico do programa de graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Católica de Brasília. E-mail de contato: ítalo.souza1724@gmail.com 2 Mestre docente do programa de graduação no Departamento de Engenharia Ambiental da Universidade Católica de Brasília. E-mail de contato: clausio@gmail.com 930
1 - Introdução O acelerado processo de urbanização que acontece por todo território brasileiro, reflete as transformações que estão ocorrendo no espaço urbano e no clima urbano, principalmente no que tange ao crescimento do espaço construído nas grandes cidades, como a construção civil. Essas mudanças que trazem para a sociedade conforto e bem estar, porém também é a causa de grandes transtornos para o ambiente natural. De acordo com Lombardo (1985) a natureza humanizada, através das modificações do ambiente, alcança maior expressão nos espaços ocupados pelas cidades, criando um ambiente artificial. As formas em que o homem pode influenciar o clima por meios de suas ações antropogênicas também podem ser apresentadas por Ayoade (2002), como urbanização; industrialização, derrubada de árvores (desmatamento) dentre outros. Mendonça (2003) ressalta que a preocupação com as alterações introduzidas pelo processo de urbanização na qualidade do ar da cidade constituiu-se no principal alerta a despertar o interesse para elaboração de estudos do mesmo. Para (Pöttker et al., 2011) a transformação da paisagem pelo homem, com o desenvolvimento das cidades e a consequente supressão da vegetação nativa, pode causar mudanças climáticas abruptas, como as Ilhas de Calor Urbana afetando o meio ambiente e a qualidade de vida das pessoas. Estudos para identificação das Ilhas de Calor Urbana estão se tornando cada vez mais comuns, e o sensoriamento remoto tem sido um grande aliado no mapeamento desses fenômenos que ocorrem principalmente em grandes áreas urbanizadas, Jensen (2009) atribui o surgimento das Ilhas de Calor Urbano (ICU) ao desflorestamento e substituição da superfície do solo por materiais não evaporativos e não porosos como asfalto e concreto. Utilização do satélite Landsat 5 é uma inovação para a detecção do fenômeno, Landsar 5 foi o quinto satélite do Programa Landsat da NASA. Foi lançado em 1º de março de 1984 da Base da Força Aérea de Vandenberg, Califórnia, Estados Unidos. Na mesma base a utilização do Landsat 10 para zona tropical é uma ferramenta avançada para os anos atuais. Para Barbosa e Vecchia (2008), a utilização de dados captados na região do infravermelho termal permite a realização de estudos do comportamento térmico das diferentes tipologias de cobertura do solo pelo fornecimento de informações relativas à temperatura aparente da superfície Land Surface Temperature (LST). Assim, identificar as Ilhas de Calor Urbana na cidade de Taguatinga, Região Administrativa, do DF, foi o salto norteador dessa pesquisa, enfatizando fatores não climáticos que possivelmente contribuam para modificações do clima em escala local, como o aumento de novos empreendimentos por toda a cidade e a supressão de áreas verdes. 931
2 - Objetivo VARIABILIDADE E SUSCETIBILIDADE CLIMÁTICA: Este trabalho pretende investigar a existência do fenômeno de Ilha de calor urbana em comparação dos anos de 2005 e 2015, por meio de técnicas de sensoriamento remoto, no centro de Taguatinga, que de acordo com dados do governo é o maior polo econômico do DF. Porém, o centro de Taguatinga não está localizado, exatamente, na parte central da cidade, mas é o nome dado a parte da cidade em que se desenvolveu rapidamente. A técnica de sensoriamento remoto vem crescendo no espaço urbano principalmente no levantamento de imagens de satélites para a detecção de problemas urbanos que vêm a ser prejudicial ao meio ambiente e para sociedade. 3 - Justificativa O propósito dessa pesquisa é enfatizar o uso inadequado dos setores comerciais, a ocupação de áreas onde o índice de impermeabilização é alto, no centro de Taguatinga (DF). O centro da cidade é quase totalmente escasso em vegetação, contabilizando um possível impacto no clima local, criando uma zona climáticas e possíveis Ilhas de Calor Urbana. Para (Coltri et al., 2007), o estudo de clima urbano e de Ilhas de Calor vem se destacando e ganhando muita importância na área de Sensoriamento Remoto. Essa técnica permite, além da visão em diferentes escalas, realizar avaliações mediante dados do sensor infravermelho termal (de temperatura aparente da superfície) fornecendo a temperatura qualitativa da cidade, ou seja, o desenho da temperatura local. Esse estudo é importante por que com o passar do tempo essa condição pode evoluir para um quadro mais grave, sendo preciso verificar a existência de fenômenos característicos de centros urbanos, como o efeito estufa e a chuva ácida, objetivando-se buscar soluções. 4 - Material e Métodos Primeiramente, para delimitar a área de estudo dos respectivos anos foi necessário com o Google Earth salvar a imagem poligonal do DF e depois o ArcGIS 10.1 para converter em Layer, por último, para superfície, e então o SHP do DF foi recortado no limite de Taguatinga Centro e usado para delimitar a área de estudo. Com o intuito de identificar a temperatura em Celsius ( C) das áreas de estudos no ano de 2005 e 2015, foram criados mapas termais a partir da obtenção de imagens do satélite Landsat 5 banda 6 para o ano de 2005 e Landsat 8 banda 10 para o ano de 2010, obtidos no site USGS (U. S. Geological Survey) e depois com o Software ENVI CLASSIC 4.1 o DN (Digital Number) foi transformado em radiância com a ferramenta Landsat 932
Calibration, em seguida feita a correção atmosférica, e por último a conversão da temperatura obtida em Kelvin para Celsius usando a subtração por 273,15, com a ferramenta Band Math e com a equação usual do satélite. Por fim outro software, ArcGIS 10.1, foi utilizado para selecionar a área de interesse e complementar o objeto de estudo. Para saber se há o fenômeno de ilhas de calor no centro de Taguatinga, e a variação de temperatura em 10 anos, encontrou-se uma imagem espacial do DF do satélite LANDSAT 8 banda 10 no ano de 2015, essa banda termal é usada para zonas tropicais e com o software ENVI CLASSIC versão 4.1 utilizando a ferramenta Arbitrary Profile foram tracejados dois transectos. O primeiro transecto foi traçado em linha reta no centro (2005) do ponto A ao B e o segundo (2015) no mesmo local. A partir disso foram obtidos dois gráficos da variação de temperatura para cada ano ao longo do espaço de cada transecto, em pixels. Com essas imagens podem-se interpretar também quais locais tiveram maior e menor temperatura. 5 - Resultados e Discussão A imagem do limite da cidade de Taguatinga e do centro representada pela Figura 1 e 2 foi obtida em 30 de setembro de 2015. As imagens foram escolhidas devido à ausência de nuvens que permitem melhor interpretação e visibilidade da imagem o que é mostrado nas Figuras 1 e 2, podendo diferenciar a distribuição urbanística e a presença de vegetação em algumas partes. Utilizaram-se imagens dos anos de 2005 e 2015, sendo a de 2015 obtida pelo Landsat 8 banda 10 que tem melhor qualidade para a demonstração apenas do espaço físico em zonas tropicais, o que pode ser observado na Figura 2. A cidade Taguatinga está localizada nas proximidades das cidades de Vicente Pires e Ceilândia. Observa-se que na Figura 1 e 2 da cidade de Taguatinga possui grande parte de sua área ocupada urbanizada (área representada pelos em tons de roxo em 2005 e branco em 2015), mas é possível perceber a presença de solo exposto na Figura 1, representado por tons brancos na imagem RGB 2005 situados na 26 de Setembro e nas proximidades do parque Saburo Onoyama. A imagem RGB 2015 apresenta, em tons brancos, a área ocupada urbanizada e em tons marrom claro e cinza, o solo exposto que se encontra em maiores quantidades na 26 de Setembro e próximos ao parque. O parque Saburo Onoyama (representado pelo numero 2) de Taguatinga está nas proximidades do centro da cidade representado pela cor verde na Figura 1. O centro de Taguatinga está localizado nas Figuras 1 e 2 por um retângulo e representando a posição do transecto que foi utilizado para verificar a variação de temperatura superficial e uma possível ICU. 933
Figura 1 - Composição RGB 231 destacando a cidade de Taguatinga. Imagem obtida em 30/09/2015 do ano 2005 Landsat 5 banda 6. Fonte: Imagem de Satélite USGS. Figura 2 - Composição RGB 231 destacando a cidade de Taguatinga. Imagem obtida em 30/09/2015 do ano 2015 Landsat 8 banda 10. Fonte: Imagem de Satélite - USGS Para verificar a existência do fenômeno analisaram-se as Figuras 3 e 4, do dia 30 de Setembro de 2015. Essa imagem foi colorida de forma que cada cor caracterize uma dada faixa de temperatura. Tons alaranjados e avermelhados representam temperaturas mais altas e tons mais claros temperaturas mais baixas respectivamente representadas abaixo. 934
Figura 3 - Distribuição da Temperatura de Superfície Destacando o Centro de Taguatinga no Ano de 2005. Fonte: Imagem de Satélite USGS. Figura 4 - Distribuição da Temperatura de Superfície Destacando o Centro de Taguatinga no Ano de 2015. Fonte: Imagem de Satélite USGS. Na Figura 3, percebeu-se que há distribuição de baixa temperatura de superfície em grande parte da cidade em comparação com a Figura 4, já que toda cidade é urbanizada. Entretanto, em alguns locais, como o centro, apresentou-se uma temperatura com diferenciação de 0,58 C nos dois anos por uma possível amenização da temperatura local por arborização. A região de solo exposto, representada pelos tons mais avermelhados nas imagens, demarcam as regiões com maiores temperaturas em Taguatinga nos anos de 2005 e 2015. Percebe-se que a temperatura no ano de 2005 foi mais baixa, tendo uma mínima de 21 C e 935
uma máxima de 32 C no centro da cidade, enquanto no ano de 2015 a mínima foi de 23 C e a máxima de 39 C, representando uma variação mínima de 2 C e máxima de 7 C em 10 anos no centro da cidade de Taguatinga. A temperatura média na cidade no ano de 2005 foi de 26,56 C e em 2015 a média foi de 33,27 C. A variação de temperatura no parque Saburo Onoyama em 10 anos foi de 11 C, sendo a mínima de 21 C e a máxima de 27 C no ano de 2005 e no ano de 2015 a mínima no parque foi de 23 C e a máxima de 32 C. A linha traçada de A até B nas Figuras 3 e 4, é conhecida por transecto e através dessa ferramenta do Envi Classic 4.1 traçou-se o perfil térmico da região do centro, foi traçada a partir do Pistão Norte cortando o centro de Taguatinga até o parque na região sul, representados na Figura 5 abaixo. Figura 5 - Perfis Térmicos (2005 2015) Traçados a partir do Transecto. Os perfis térmicos estão representados graficamente na Figura 5, em que o eixo x representa à localização em pixel e o eixo y a temperatura em escala arbitrária. Para normalizar os dados do eixo y de temperatura de superfície apresentado na Figura 9, multiplicou-se os valores por 0,1 para correção da banda espectral. Após a correção dos valores foram encontradas temperaturas na escala Kelvin, para transformá-las para Celsius subtraiu-se 273,15. Assim, torna-se mais acessível às informações contidas no gráfico. Por meio da interpretação do gráfico percebe-se que o centro de Taguatinga não apresenta maiores temperaturas em 2015 em relação há 2005, compreendidas pelo transecto. Cabe ressaltar que na época da obtenção das imagens pelo satélite, existia uma quantidade menor de solo exposto no ano de 2005 na região do centro em comparação ao ano de 2015 onde se pode observar na comparação das Figuras 3 e 4 em tons brancos e cinzas. Nos gráficos comparativos, a temperatura captada pelo transecto no ano de 2005 apresenta uma maior elevação no centro em comparação na zona urbana, onde no centro 936
apresenta uma temperatura de 31 C e no ano de 2015 apresenta-se uma baixa na temperatura, 30 C. No parque Saburo Onoyama a temperatura é elevada no ano de 2015 apresentando 30 C e no ano de 2005 apresentando 26 C respectivamente. Para verificar a temperatura do centro da cidade, usou-se a mesma ferramenta, gerando um gráfico que identificou a temperatura exata no centro da cidade e mostrou a diferenciação da temperatura nos anos, como mostra a Figura 6 abaixo. Figura 6 - Perfis Térmicos Representando a Variação de Temperatura Exata ao Centro de Taguatinga (2005 2015). No perfil térmico dos dois anos, tem-se a demarcação do centro da cidade, representando a variação da temperatura, marcando 31,40 C em 2005 e 30,84 C em 2015, tendo uma variação não muito significativa. Mas na zona urbana situada próxima ao centro da cidade e ao parque teve uma elevação na temperatura no ano de 2015 em comparação ao ano de 2005 que era praticamente constante, como mostra a Figura 5. A temperetura superficial das zonas urbanas situadas próximas ao centro de Taguatinga tende a aumentar ao passar dos anos pela falta de planejamento e controle populacional, pois o crescimento no entorno do centro de Taguatinga é desordenado e principalmente aos arredores do Parque Saburo Onoyama provocando aumento na temperatura e desconforto térmico. Baseando-se nas imagens captadas, pode-se perceber que a temperatura de superfície no centro não é tão alta em relação às outras regiões, pois, o centro de Taguatinga é consolidado assim tendo crescimento urbano apenas em seus arredores como a zona urbana localizada na comercial norte e a zona urbana próxima ao parque. Algumas regiões não foram compreendidas pelo transecto por ter maior arborização que auxilia na manutenção da temperatura, o que pode ter acontecido no centro. 937
6 - Conclusão VARIABILIDADE E SUSCETIBILIDADE CLIMÁTICA: O presente estudo deixou claro a importância da integração do estudo de dados de sensores termais com os de hiperespaciais para a compreensão da dinâmica térmica intraurbana e nos seus arredores. Com esse estudo os planejadores podem aprender com os erros cometidos no passado e planejarem os desenhos e a setorialização urbana visando o conforto térmico e, por consequência, a melhoria de vida nas novas cidades. Mostra-se que a cidade de Taguatinga não tem uma alta demanda de cobertura vegetal ao centro urbano da cidade, possibilitando mais estudos voltados aos perfis térmicos. Puderam-se verificar variações significativas, como a apresentada na área de zona urbana e no parque Saburo Onoyama no ano de 2005 para 2015, com 7 C de variação em 10 anos. Essas variações geralmente se intensificam no meio do dia. A existência do fenômeno Ilha de Calor Urbana ocorreu no ano de 2015 nas regiões do Parque Saburo Onoyama e na Zona Urbana localizada próxima ao Pistão Norte e Comercial Norte, mas não ao centro de Taguatinga, pois o seu crescimento é consolidado. Novos estudos de integração destes tipos de dados devem ser incentivados para melhor compreensão e planejamento urbano. 7 Referências AYOADE, J. O. Introdução a Climatologia para os Trópicos. 8. ed. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 2002. 332 p. BARBOSA, R.V.R; VECCHIA, F.A.S. Estudo de ilhas de calor urbana por meio de imagens do Landsat 7 ETM+: Estudo de caso em São Carlos SP; Revista Pesquisa e Tecnologia Minerva.6 (3): 273-278. CANTAT O. L îlot de chaleur urbain parisien selon les types de temps. Norois, 191, p.75102. COLTRI, P. P. et al.:ilhas de Calor da estação de inverno da área urbana do município de Piracicaba, SP. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO, 13, Florianópolis. Anais do XIII SBSR, Florianópolis, 2007. P. 5151 5157. Acesso em 02 de Outubro de 2015. Disponível em: http://marte.dpi.inpe.br/col/dpi.inpe.br/sbsr, Acesso em 02 de Outubro de 2015. JENSEN, John R. Sensoriamento Remoto do ambiente: uma perspectiva em recursos terrestres: Tradução José Carlos Neves Epiphaneo (coordenador et. al.) São José dos Campos, São Paulo, Parêntese, 2009. LOMBARDO, Magda Adelaide. Ilha de Calor na Metrópoles: O exemplo de São Paulo. São Paulo: HUCITEC, 1985, 244p. MENDONÇA, Francisco. O estudo do clima urbano no Brasil in Monteiro, C. A. F. e MENDONÇA, Francisco (org). Clima Urbano. São Paulo: Contexto, 2003. 938
POTTKER, Gustavo S., Andrade, Aparecido R. de, Oliveira Filho, Paulo C. de. Detecção e quantificação da importância do uso da terra no microclima urbano. Anais XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Curitiba, PR, Brasil, 30 de abril a 05 de maio de 2011, INPE p.0807. 939