Coletânea física ambiental IV

coletânea fÍSICA AMBIENTAL

Org. Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira

2019

Copyright © 2019 by Editora Baraúna SE Ltda

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Editora Baraúna

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Editora Baraúna

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Angélica Ilacqua CRB-8/7057 ________________________________________________________________

R347b Coletânea física ambiental IV / organizado por Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira. -– São Paulo : Baraúna, 2019.

504 p.

ISBN: 978-85-437-0910-9 1. Física atmosférica 2. Climatologia 3. Física ambiental 4. Cuiabá, MT - Climatologia I. Nogueira, Marta Cristina de Jesus Albuquerque

19-0623

CDD 551.55

________________________________________________________________ Índices para catálogo sistemático:

1. Climatologia

Impresso no Brasil Printed in Brazil

DIREITOS CEDIDOS PARA ESTA EDIÇÃO À EDITORA BARAÚNA www.EditoraBarauna.com.br

Rua Sete de Abril, 105 – Cj. 4C, 4º andar CEP 01043-000 – Centro – São Paulo - SP Tel.: 11 3167.4261 www.EditoraBarauna.com.br

PREFÁCIO Este quarto volume de coletânea reúne trabalhos científicos em níveis de Iniciação Científica, Mestrado e Doutorado na área de concentração - Interação Biosfera-Atmosfera, realizado pelo Grupo de Conforto Ambiental e Urbano do Programa de Pósgraduação em Física Ambiental do Instituto de Física da Universidade Federal de Mato Grosso.

Esta coletânea tem como finalidade divulgar as pesquisas que vem sendo desenvolvidas na área de conforto ambiental e urbano para cidade de Cuiabá/ MT e de alguns municípios de nosso Estado.

O Programa de Pós-graduação e Grupos de Pesquisas vem realizando trabalhos que demonstram a importância no desenvolvimento de estudos sobre esse tema, demostrando os problemas reais nas mudanças climáticas percebidas no meio ambiente, observando que as características climáticas estão se alterando, tanto no meio rural como no meio urbano.

Com a finalidade de divulgar esses trabalhos que serão contribuições tanto para o meio científico como contribuir para politicas publicas das cidades brasileiras, pensando na melhoria do seu planejamento dos espaços edificados em áreas urbanas como a conservação das áreas rurais e que estabeleçam diretrizes em suas gestões administrativas.

Pretendemos divulgar as pesquisas realizadas pelos alunos e professores estimulando a busca de soluções adequadas a nossa realidade local e regional e assim, conscientizaremos a sociedade para melhoria no meio urbano e rural em nossa região.

Prof. Dr. José de Souza Nogueira Coordenador do Programa de Pós Graduação em Física Ambiental Universidade Federal de Mato Grosso

SUMÁRIO Caracterização termohigrométrica e de conforto térmico em parque urbano de Cuiabá-MT

.................

PARTE 2

Variação sazonal do Índice de Área Foliar em meio urbano de Cuiabá – MT

................. 29

PARTE 3

Análise de variáveis micrometeorológicas, transformadas wavelets cruzada e coerência em ecossistema de cerrado urbano

................. 45

Análise qualitativa de fatores favoráveis a sinistros de incêndio urbano: Um estudo de caso no campus Cuiabá da UFMT

................. 69

PARTE 1

PARTE 4

9

PARTE 5

Queimadas urbanas em Cuiabá na estação seca

................. 87

PARTE 6

Evolução do fenômeno de ilha de calor em cidade de médio porte de clima tropical

PARTE 7

Análise termo higrométrica e percepção térmica em parque urbano na cidade de Cuiabá-MT

................. 121

PARTE 8

Análise termohigrométrica nos eixos viários centrais da malha urbana original da cidade de Sinop-MT

................. 141

PARTE 9

Análise de perfil de temperatura e umidade do ar na sombra de espécies arbóreas utilizadas em arborização urbana: estudo de caso em Cuiabá/MT

................. 161

PARTE 10

Análise do índice da radiação ultravioleta no período quente-seco na sombra de duas árvores dos quintais e praças de Cuiabá/MT

................. 187

PARTE 11

Análise climática e de percepção térmica: importância da arborização em área urbana de Cuiabá/MT

................. 211

PARTE 12

Analise microclimática do parque Massairo Okamura em Cuiabá/ MT ao nível do pedestre

................. 225

................. 101

PARTE 13

Comportamento térmico dos revestimentos do solo e as interferências dos diferentes arranjos espaciais da vegetação urbana de praças públicas em Cuiabá/MT

................. 245

PARTE 14

Caracterização termo-higrométrica no início do período quente-úmido na cidade de Cuiabá-MT

................. 263

PARTE 15

Estudo da temperatura interna em diferentes superfícies urbanas sob o sombreamento arbóreo na cidade de Cuiabá-MT

................. 285

PARTE 16

Classificação das Local Climate Zones em vias estruturais em Cuiabá

................. 301

PARTE 17

A qualidade do ar - um estudo das correlações entre as variáveis meteorológicas e a poluição atmosférica

................. 313

PARTE 18

Automatização da extração de dados obtidos em simulações climáticas do software ENVI-met

................. 341

PARTE 19

Metodologia para estudo com transecto em veículo em pesquisa de clima urbano

................. 363

PARTE 20

Análise de modelo de cálculo de intensidade de ilha de calor urbana para área urbana do cerrado

................. 385

PARTE 21

Análise de diferentes arranjos espaciais urbanos e suas influências no microclima em área urbana do cerrado

................. 399

PARTE 22

Perfil termohigrométrico em área urbanizada no cerrado: um estudo de caso Cuiabá-MT

................. 417

PARTE 23

Uso de análise de agrupamentos não hierárquicos para classificação climática

................. 439

PARTE 24

Fatores de variação em imagens hemisféricas e o efeito sobre a estimativa do FVC por método fotográfico

................. 459

PARTE 25

Análise microclimática em estacionamentos pavimentados de área urbana em clima tropical

................. 477

PARTE 1 Caracterização termohigrométrica e de conforto térmico em parque urbano de Cuiabá-MT Ana Clara Matias Alves¹; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira²; Flávia Maria de Moura Santos²; Carlo Ralph De Musis³; Flair Carrilho Sobrinho4; José de Souza Nogueira5 1 Doutoranda do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: clarasevla@gmail.com 2 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: mcjanp@gmail.com E-mail: flavia-mms@hotmail.com 3 Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e da Universidade de Cuiabá/ UNIC, Cuiabá/ MT E-mail: carlo.demusis@gmail.com 4 Técnico do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: flasosa@msn.com 5 Professor do Instituto de Física/ IF e Coordenador do Programa de Pósgraduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: parananogueira@gmail.com

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1 Introdução Mais da metade da população mundial habita áreas urbanas e estimativas sugerem que este número deverá atingir 66% até 2050 (UNITED NATIONS, 2014), induzindo o crescimento citadino tanto em tamanho quanto em densidade e favorecendo o desenvolvimento econômico, social e cultural.

Entretanto, a rápida urbanização traz consigo não apenas estilos de vida modernos e convenientes em termos de centralização funcional, mas também a deterioração contínua do ambiente urbano (SUN et al., 2017), como por exemplo, o acréscimo de revestimentos impermeáveis, a redução de áreas verdes, as alterações do albedo e da rugosidade superficial, a canalização de corpos hídricos e a emissão de poluentes por parte das indústrias, que de modo geral, interferem negativamente no microclima, no conforto térmico e consequentemente na qualidade de vida da sociedade.

Neste contexto, as interferências são ainda mais evidentes em países em desenvolvimento como o Brasil, pois o mesmo ainda carece de infraestruturas que se adequem às diversas variações climáticas, merecendo destaque a região centro oeste brasileira, especificamente o estado de Mato Grosso, cuja capital Cuiabá registra temperaturas máximas superiores a 40 °C (SANTOS, 2012).

Para agravar a situação dos cidadãos cuiabanos, de acordo com Paula (2017), após as intervenções urbanas que tiveram como elemento propulsor a Copa do Mundo de 2014, a cidade ampliou a quantidade de superfícies impermeáveis, favorecendo o aumento da temperatura do ar e a diminuição da umidade relativa do ar em escala microclimática.

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Assim sendo, numerosos estudos mostraram que os parques urbanos têm o potencial de atenuar alguns dos efeitos nocivos da urbanização, melhorando as condições do microclima, diminuindo as concentrações da poluição atmosférica e atenuando os níveis de ruído, transformando as cidades em ambientes mais agradáveis (COHEN et al., 2014; FEYISA et al., 2014; BROWN et al., 2015; KLEMM, et al., 2015; HWANG et al., 2015; CHATZIDIMITRIOU & YANNAS, 2016; ALGECIRAS et al., 2016; MORAKINYO et al., 2017).

Além disso, pesquisas existentes também indicaram que os parques urbanos aumentam a saúde física (KARDAN et al., 2015; WHEELER et al., 2015), a saúde mental (BRATMAN et al., 2015; BERMAN et al., 2012; RYAN et al., 2010) e os processos cognitivos (DADVAND et al., 2015; FABER & KUO, 2011).

Diante do que foi exposto, é de extrema importância a realização de estudos na área, uma vez que os mesmos auxiliam no projeto e construção de espaços que mitigam os efeitos negativos das mudanças microclimáticas sob a população das grandes cidades. Dessa forma, o presente estudo teve como objetivo geral caracterizar o comportamento termohigrométrico e de conforto térmico em parque urbano de Cuiabá – MT.

2 Materiais e métodos 2.1 Área de estudo O presente estudo foi realizado na cidade de Cuiabá, capital do estado de Mato Grosso, situada na região centro oeste brasileira, a 15°35’46” de latitude sul e 56°05’48” de longitude oeste, com altitude média inferior a 200 m acima do nível do 12

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mar. Segundo a classificação de Köppen-Geiger, o perfil climático cuiabano é tropical continental semiúmido do tipo Aw, com duas estações representadas por chuvas na primavera-verão e por estiagem no outono-inverno.

O parque selecionado para a avaliação, foi o Parque Estadual Zé Bolo Flô, localizado na região sul da malha urbana de Cuiabá, que possui uma área equivalente a 41 ha de unidade de conservação ambiental, sendo que dentro de seus limites estão inseridos a Escola de Saúde Pública Doutor Agrícola Paes de Barros, o Núcleo de Ofiologia, o Hospital Adauto Botelho, além de pistas e trilhas de caminhada em seu interior, (Figura 1).

Figura 1 - Localização do Parque Zé Bolo Flô em relação à Cuiabá, Brasil e América do Sul Fonte: Adaptada de Google Earth (2017) Coletânea física Ambiental

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Conforme a Secretaria de Estado do Meio Ambiente de Mato Grosso (2012), o Parque Estadual Zé Bolo Flô tem a Floresta de Galeria como a fitofisionomia mais representativa em área, o relevo majoritariamente plano é caracterizado por entalhes fluviais de pequena profundidade, com predominância de declividades inferiores a 5%. Além disso, no contexto da bacia do rio Cuiabá, o parque está incluído na bacia hidrográfica do rio Coxipó, afluente direto do rio Cuiabá, distando aproximadamente 300 m de sua margem esquerda.

2.2 Coleta dos dados A pesquisa exploratória ocorreu em dias com condições atmosféricas favoráveis, ou seja, céu claro e ventos fracos (OKE, 1982) e foi efetuada tanto para o período matutino, com início às 8h00, quanto para o período vespertino, com início às 14h00, nos dias 26 a 28 de setembro de 2016, mês representativo do intervalo de estiagem e nos dias 5 a 7 de dezembro de 2016, mês característico do intervalo chuvoso.

Para tal, definiu-se previamente o transecto móvel e 15 pontos com características distintas entre si, representativos da totalidade do parque, que propiciavam a execução de todo o percurso em um prazo máximo de 1h00, (Figura 2).

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Figura 2 – Percurso do transecto móvel e pontos aferidos do Parque Zé Bolo Flô Fonte: Adaptada de Google Earth (2017)

Dessa maneira, os dados das variáveis temperatura do ar (Ta) e umidade relativa do ar (UR) foram coletados por intermédio de um sensor termohigrômetro data logger, modelo HOBO e marca onset, protegido por um abrigo alternativo de Policloreto de Vinila (PVC), com o tempo de amostragem de 10 segundos e posicionado a 1,10 m acima da superfície do solo, conforme a norma ISO 7726 (ISO, 1998).

2.3 Determinação do Índice de Conforto e de Desconforto Térmico Humano Para calcular o Índice de Conforto Térmico Humano (ICH), utilizou-se a equação descrita por Anderson (1965) e citada por Querino (2017):

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(1)

Sendo que: É a temperatura do ar em °C; É a pressão de vapor, estimada pela equação (2): (2) Sendo que: É a umidade relativa do ar em %; É a pressão de vapor do ar saturado, estimada pela equação proposta por Tetens (1973): (3) Posteriormente, os resultados obtidos foram comparados com os valores de referência, dispostos na Tabela 01.

Tabela 01 - Valores de referência para os Índices de Conforto Térmico Humano (ICH) Graus de umidade (ºC)

Efeito

20 – 29

Confortável

30 – 39

Conforto variando

40 – 45

Desconforto suportável

> 46

Desconforto insuportável Fonte: Elaborada pelos autores

Já para o cálculo do Índice de Desconforto Térmico Humano (IDH), empregou-se a equação retratada por Ono & Kawamura (1991) e citada por Querino (2017): 16

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(4)

Sendo que: É a temperatura do ar em °C; É a temperatura do ponto de orvalho em °C, estimada pela equação (5): (5) Sendo que: Corresponde ao valor de 17,27 ºC; Corresponde ao valor de 237,7 °C UR É a Umidade Relativa do ar em °C dividida por 100 (cem).

Em seguida, os resultados alcançados também foram comparados com os valores de referência, expostos na Tabela 02.

Tabela 02 - Valores de referência para os Índices de Desconforto Térmico Humano (ICH) Intervalo do IDH

Efeito

IDH > 80

Estresse devido ao calor

75 > IDH > 80

Desconforto devido ao calor

60 > IDH > 75

Confortável

55 > IDH > 60

Desconfortável devido ao frio

IDH < 55

Estresse devido ao frio Fonte: Elaborada pelos autores

Por fim, os dados de ICH e IDH entre os meses e os períodos analisados foram submetidos à estatística descritiva acoplada aos testes de normalidade de Kolmogorov-Smirnov ao nível de significância de 0,05.

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3 Resultados 3.1 Caracterização termohigrométrica Com os dados de temperatura do ar e umidade relativa do ar obtidos ao longo de todo o transecto, avaliou-se as condições microclimáticas do Parque Estadual Zé Bolo Flô por meio de gráficos temporo-espaciais, expostos nas Figuras 3a-b e 4a-b.

Observa-se nas Figuras 3a-b que tanto para o mês de setembro, quanto para o mês de dezembro, as médias de temperatura do ar foram maiores no período vespertino em relação às médias alcançadas para o período matutino. Fato este que pode ser explicado pela variação diária da temperatura em resposta a radiação solar incidente ao decorrer do dia, quando a mesma evidencia valores máximos e mínimos diariamente. Em situações normais, o valor máximo ocorre aproximadamente duas horas depois da culminação do sol e o mínimo acontece um pouco antes do nascer do sol. Neste último caso, correspondente ao resfriamento radiativo da superfície terrestre (VAREJÃO-SILVA, 2006).

(a) 18

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(b) Figura 3 - (a) Variação da temperatura do ar no mês de setembro e (b) Variação da temperatura do ar no mês de dezembro

No mês de setembro, característico do intervalo de estiagem, os pontos 1 a 4 apresentaram as menores médias de temperatura do ar, cujos valores foram de 28,4 a 30,0 °C pela manhã e de 33,3 a 36,0 °C pela tarde. Ao adentrar na região mais vegetada do parque, as médias se mantiveram praticamente constantes entre os pontos 5 a 10. Entretanto, nota-se que a partir do ponto 11 até o ponto 16 as médias se elevaram de 30,5 a 31,6 °C pela manhã e de 36,7 a 37,7 °C pela tarde, (Figura 3a). Fundamentase essa elevação em decorrência dos pontos que se localizam próximos à malha de transporte público, com fluxo direto de automóveis e transeuntes, além de ser uma área de pouca vegetação.

Já para o mês de dezembro, os pontos 1 a 4 abrangeram as menores médias de temperatura do ar, cujos valores foram de 27,3 a 29,4 °C pela manhã e de 32,4 a 33,2 °C pela tarde. No entanto, a partir do ponto 5 até o ponto 16, as médias apresentaram menor amplitude, registrando valores de 30,2 a 30,5 °C pela manhã e de 32,4 a 32,3 °C pela tarde, (Figura 3b). A menor amplitude das médias independentemente da localização dos pontos, pode ser Coletânea física Ambiental

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justificada por dezembro ser um mês característico do intervalo chuvoso e sabe-se que a precipitação influencia diretamente na temperatura do ar, mesmo em períodos distintos do dia.

Quanto à umidade relativa do ar (Figura 4a-b), a média registrada foi de 48,6 e 34,2% para o mês de setembro e de 60,4 e 57,3% para o mês de dezembro, nos períodos matutino e vespertino respectivamente. A máxima para o intervalo seco foi de 52,3% às 8h00 e a mínima foi de 32,3% às 14h00. Já para o intervalo chuvoso a máxima foi de 66,5% às 8h00 e a mínima foi de 38,9% também às 8h00.

(a)

(b) Figura 4 - (a) Variação da umidade relativa do ar no mês de setembro e (b) Variação da umidade relativa do ar no mês de dezembro 20

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No intervalo seco característico do mês de setembro (Figura 4a), a umidade relativa do ar apresentou-se inversamente proporcional ao da temperatura do ar, cujos pontos 1 a 4 apresentaram maiores médias, com valores de 52,3 a 51,1% pela manhã e de 37,1 a 34,8% pela tarde. Passando pela região mais vegetada do parque, as médias se mantiveram praticamente constantes entre os pontos 5 a 10 e decaíram-se a partir do ponto 11 até o ponto 16, com valores de 47,7 a 45,6% pela manhã e de 34,2 a 32,3% pela tarde, acontecimento este que pode ser explicado de modo análogo ao comportamento da temperatura do ar.

Já para o intervalo chuvoso representativo do mês de dezembro (Figura 4b), houve elevação das médias de umidade relativa do ar nos pontos de 1 a 3, com valores de 38,1 a 66,5% pela manhã e de 43,9 a 59,2 pela tarde. Entretanto, a partir do ponto 4 até o ponto 16 as médias apresentaram menor amplitude, registrando valores de 63,5 a 60% pela manhã e de 59,6 a 57,5% pela tarde, fato que também pode ser justificado de modo semelhante à temperatura do ar.

3.2 Índice de Conforto e Desconforto Térmico Humano Observou-se que para todo o período de coleta, os índices de conforto e desconforto térmico humano calculados estão na faixa de conforto variando à graus de desconforto suportável, e desconfortável devido ao calor à estresse devido ao calor, respectivamente (Figura 5a-b).

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(a)

(b) Figura 5 - (a) Médias do Índice de Conforto Térmico Humano (ICH) para os meses de dezembro e setembro e (b) Médias do Índice de Desconforto Térmico Humano (IDH) para os meses de dezembro e setembro

Conforme a Figura 5a demonstra, os valores de ICH para o mês de dezembro apresentaram-se em sua maioria, superiores aos valores encontrados para o mês de setembro. Em dezembro, os graus variaram de 29,8 °C (mínimo) a 42,3 °C (máximo) pela manhã e de 38,7 °C (mínimo) a 44,9 °C (máxima) pela tarde. Já para 22

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o mês de setembro, os graus variaram de 34,1 °C (mínimo) a 37,8 °C (máximo) pela manhã e de 38,2 °C (mínimo) a 43,8 (máximo) pela tarde. Neste contexto, de acordo com a Tabela 01, os efeitos do ICH foram de conforto variando à desconforto suportável.

Sob outra perspectiva, na Figura 5b fica evidente que os graus de IDH para o período matutino em ambos os meses ficaram bem próximos, com valores mínimos de 74,1 °C e 73,0 °C e com valores máximos de 81,0 °C e 81,2 °C para o mês de setembro e dezembro respectivamente. Em contrapartida, no período vespertino os valores de IDH para o mês de setembro apresentaram-se superiores ao valores encontrados para o mês de dezembro, diferenciando-se em 1,3 °C para o valor mínimo e 5,4°C para o valor máximo. Dessa forma, consoante a Tabela 02, os efeitos do IDH foram de desconforto devido ao calor à estresse devido ao calor.

De modo geral, os pontos iniciais (1 a 3) e os pontos finais (10 a 15), evidenciaram maiores índices tanto para o conforto, quanto para o desconforto térmico. Condição esta que pode ser explicada pela própria localização dos pontos e em decorrência do calor armazenado pelos materiais que revestem o solo, além da falta de vegetação quando comparados com os demais pontos do presente estudo.

4 Conclusões Com a caracterização termohigrométrica, pode-se observar que a temperatura do ar e a umidade relativa do ar variaram espacialmente e sazonalmente ao longo de todo o transecto. Foi constatado que de acordo com a configuração do espaço a temperatura do ar foi maior, em relação aos pontos mais próximos a ruas e avenidas e menor em áreas mais vegetadas. A umidade relativa do ar também mostrou sofrer influência da vegetação, Coletânea física Ambiental

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apresentando valores maiores para os pontos localizados em áreas mais vegetadas. Além disso, os valores dos índices de conforto e desconforto térmico humano encontrados, mostraram-se dentro da faixa de grau de conforto variando e estresse devido ao calor, respectivamente.

Dessa maneira, fica evidente a importância de estudos na área, pois verificou-se que diferentes configurações paisagísticas exercem também diferentes influências no microclima específico do próprio parque urbano.

Agradecimentos Os agradecimentos se restringem ao Programa de Pós-graduação em Física Ambiental - PGFA da Universidade Federal de Mato Grosso - UFMT, por toda a estrutura cedida e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES pelo auxílio financeiro.

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PARTE 2 Variação sazonal do Índice de Área Foliar em meio urbano de Cuiabá – MT Ana Clara Matias Alves¹; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira²; Flávia Maria de Moura Santos²; Carmen Eugenia Rodriguez Ortiz3; Francisco de Almeida Lobo4 ; José Holanda Campelo Júnior4 1 Doutoranda do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: clarasevla@gmail.com 2 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: mcjanp@gmail.com E-mail: flavia-mms@hotmail.com 3 Professora do Instituto de Biologia/ IB e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: cerortiz@yahoo.com.br 4 Professores do Departamento de Agronomia/ FAMEV e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: fdealobo@gmail.com E-mail: jcampelo@terra.com.br

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1 Introdução A mudança climática é uma questão urgente e global que ameaça a longevidade dos seres vivos, essencialmente da espécie humana (GREGG et al., 2018) e estudos relatam que essa mudança está associada com as interferências antrópicas, como por exemplo, queimadas, poluição atmosférica, hídrica e dos solos, além principalmente dos extensos desmatamentos (BUIZER et al., 2014; SALAZAR et al., 2016; SHAHBOL et al., 2018; KHETRAPAL, 2018; VALE & PIRES, 2018).

O desmatamento modifica o fluxo de energia, de água e a dinâmica entre a superfície terrestre e a atmosfera, (HUNKE et al., 2015; SWANN et al., 2015), propiciando a redução da precipitação e consequentemente da umidade, desencadeando veranicos mais frequentes e aumentando a temperatura média do ar (KLINK & MACHADO, 2005). Ademais, a retirada da cobertura vegetal também aumenta a fração refletida da radiação solar, reduz a área foliar, a profundidade de enraizamento da planta, o armazenamento de água no solo e a rugosidade da superfície (VOURLITIS et al., 2008).

Nesse contexto, o crescimento desordenado das cidades brasileiras, muita das vezes negligenciam a importância da vegetação como componente necessário ao espaço urbano e as consequências geradas pela ausência de planejamento, interferem diretamente nas condições microclimáticas e na qualidade de vida dos citadinos.

Um exemplo dessa realidade é o estado de Mato Grosso, cuja capital Cuiabá após as intervenções urbanas relacionadas com a Copa do Mundo de 2014, ampliou a quantidade de suColetânea física Ambiental

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perfícies impermeáveis, contribuindo com o aumento da temperatura do ar e a diminuição da umidade relativa do ar em escala microclimática (PAULA, 2017).

Dessa forma, numerosos estudos evidenciaram que as árvores são parte essencial de cada comunidade urbana, contribuindo com o fornecimento de oxigênio e a absorção de dióxido de carbono, melhorando a qualidade do ar, preservando os corpos hídricos e os solos, diminuindo a temperatura do ar e a velocidade do vento, aumentando a umidade e influenciando diretamente no conforto térmico (MATZARAKIS & ENDLER, 2010; ABREU-HARBICH et al., 2012; ABREU-HARBICH et al., 2014; MATZARAKIS, 2013; NASIR et al., 2015).

Entretanto, as espécies arbóreas se comportam de maneiras diversas em espaços ao ar livre, especialmente em termos de diferenças em sazonalidade e sombra, e um dos parâmetros que auxilia a determinação da espécie mais adequada para o meio urbano, é o Índice de Área Foliar (IAF), definido por Watson (1947), como sendo a razão entre a área foliar do dossel e a unidade de superfície projetada no solo.

Nessa perspectiva, é de extrema importância conhecer o IAF de diferentes árvores, uma vez que o mesmo contribui com o planejamento, urbanismo e qualidade de vida nas grandes cidades. Assim, o objetivo geral do presente estudo foi caracterizar a variação sazonal do Índice de Área Foliar em meio urbano de Cuiabá-MT.

2 Materiais e métodos 2.1 Área de estudo O estudo em questão foi desenvolvido em Cuiabá, capital do estado de Mato Grosso, localizada na região centro oeste do Brasil, a 56°05’48” de longitude oeste e a 15°35’46” de latitude

sul, com altitude média inferior a 200 m acima do nível do mar.

Além disso, segundo a classificação de Köppen-Geiger, o perfil climático é tropical continental semiúmido do tipo Aw, com duas estações representadas por chuvas na primavera-verão e por estiagem no outono-inverno.

A área escolhida para a caracterização foi o Parque Estadual Zé Bolo Flô, situado na região sul da malha urbana de Cuiabá.

O mesmo abrange uma unidade de conservação ambiental equivalente a 41 hectares, encontrando-se dentro de seus limites a Escola de Saúde Pública Doutor Agrícola Paes de Barros, o Núcleo de Ofiologia, o Hospital Adauto Botelho e infraestruturas para caminhada e lazer, (Figura 1).

Figura 1 - Localização do Parque Estadual Zé Bolo Flô Fonte: Adaptada de Google Earth (2017)

De acordo com a Secretaria de Estado do Meio Ambiente de Mato Grosso (2012), o Parque Estadual Zé Bolo Flô detém a Floresta de Galeria como a fitofisionomia mais expressiva em área, o relevo predominantemente plano é identificado por entalhes fluviais de pequena profundidade, com influência de declividades inferiores a 5%. Ademais, o parque está incluído na bacia hidrográfica do rio Coxipó, afluente direto do rio Cuiabá, distando aproximadamente 300 m de sua margem esquerda.

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2.2 Coleta dos dados A pesquisa exploratória ocorreu em dias com condições atmosféricas favoráveis, ou seja, céu claro e ventos fracos (OKE, 1982) no dia 09 de outubro de 2016, mês representativo do intervalo de estiagem e no dia 06 de março de 2017, mês característico do intervalo chuvoso.

Para tal, definiu-se previamente as espécies arbóreas representativas do parque, baseando-se no critério da observação do próprio local, em relação a quantidade das mesmas. Em sequência, considerou-se as características distintas de cada espécie, demonstradas na Figura 2 e estabeleceu-se as áreas adequadas para a medição, ou seja, topografia acessível, sem interferência de transeuntes e de sombreamento provocado por edificações.

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Figura 2 - Características distintas de cada espécie arbórea Fonte: Adaptada de Abreu-Harbich et al. (2015) Coletânea física Ambiental

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Dessa maneira, foram escolhidas 7 espécies arbóreas, (Figura 3a) e o Índice de Área Foliar (IAF) foi determinado pelo método indireto não-destrutivo, usufruindo-se de oitenta sensores de Radiação Fotossinteticamente Ativa (RFA), presentes em um ceptômetro AccuPAR, modelo Lp-80, (Figura 3b).

Logo, o equipamento foi posicionado à 0,5 m acima da superfície terrestre e a leitura do mesmo estimou o IAF a partir das medições da radiação solar incidente e da transmitância da radiação através do dossel, com coletas realizadas fora e dentro da área sombreada, no período das 14h00, (Figura 3c).

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Figura 3 - (a) Espécies arbóreas caracterizadas, (b) Equipamento ceptômetro e (c) Posicionamento do ceptômetro e metodologia empregada nas medições Fonte: Elaborada pelos autores, 2017 Coletânea física Ambiental

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Por fim, os valores de IAF das 7 espécies, tanto para o período de estiagem, quanto para o período chuvoso, foram submetidos à estatística descritiva acoplada aos testes de normalidade de Kolmogorov-Smirnov ao nível de significância de 0,05.

3 Resultados 3.1 Índice de Área Foliar (IAF) para o intervalo de estiagem Nota-se com a Figura 4, que para o intervalo de estiagem a espécie que apresentou maior IAF foi a Licania tomentosa com o valor de 5,43, seguida da Dipteryx alata com 4,99 e da Vatairea macrocarpa com 3,10. Em contrapartida, o menor IAF foi estimado para a espécie Bowdichia virgillioides com o valor de 1,15, seguida da Enterolobium contortisiliquum com 1,96, da Cariniana rubra com 2,35 e da Curatella americana com 3,06.

Figura 4 - Índice de Área Foliar (IAF) para as sete espécies amostradas no intervalo de estiagem

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A Licania tomentosa popularmente conhecida como Oiti é uma árvore perene, frutífera, originária das restingas costeiras do nordeste do Brasil e muito utilizada na arborização urbana. Possui folhagem do tipo simples e formato elíptico, copa com permeabilidade alta, geometria com ramificação horizontal e alcança elevado comprimento.

Por esse motivo, quando comparada com outras espécies, atua com eficiência, barrando a transmitância da radiação solar através de seu dossel, fato verificado também em outros estudos (ALMEIDA JÚNIOR, 2005; OLIVEIRA, 2011; RIBEIRO, 2016).

Já a Bowdichia virgillioides, vulgarmente denominada de Sucupira preta é uma árvore comumente encontrada no cerrado brasileiro, detém folhagem do tipo imparipinada e formato elípitico, copa com permeabilidade média a baixa, geometria com ramificação horizontal e também atinge elevado comprimento.

Entretanto, a espécie em questão é decídua, caracterizada pela perda de folhas durante os intervalos de estiagem, circunstância que pode explicar o menor IAF estimado.

De modo geral, os dados alcançaram um IAF médio de 3,15, com desvio padrão de 1,56, variância de 2,44, assimetria de 0,49 e nível de significância equivalente a 1,44, sendo maior que o valor do alfa de referência, aceitando portanto a hipótese de aderência à distribuição de normalidade.

3.2 Índice de Área Foliar (IAF) para o intervalo chuvoso Observa-se com a Figura 5, que para o intervalo chuvoso a espécie que apresentou maior IAF foi a Licania tomentosa com o valor de 5,72, seguida da Dipteryx alata com 5,67, da Vatairea macrocarpa com 3,72 e da Curatella americana com 3,44. Por outro lado, o menor IAF foi obtido para a espécie Bowdichia virgillioides com o valor de 1,40, seguida da Enterolobium contortisiliquum com 2,57 e da Cariniana rubra com 2,94.

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Figura 5 - Índice de Área Foliar (IAF) para as sete espécies amostradas no intervalo chuvoso

Verifica-se também que em todos os casos, o IAF foi superior ao encontrado no intervalo de estiagem, merecendo destaques a espécie Licania tomentosa, que confirmou suas características físicas descritas anteriormente, desenvolvendo-se no intervalo chuvoso e consequentemente acrescendo o seu IAF de 5,43 para 5,72 e a Bowdichia virgillioides, que mesmo com o aumento do seu IAF de 1,15 para 1,40, ainda permaneceu com o menor resultado alcançado.

Dessa forma, os dados atingiram um IAF médio de 3,64, com desvio padrão de 1,59, variância de 2,52, assimetria de 0,27 e nível de significância igual a 1,47 estando maior que o valor do alfa de referência, aceitando assim a hipótese de aderência à distribuição de normalidade.

4 Conclusões As espécies arbóreas que apresentaram maiores IAF’s independente da sazonalidade, foram a Licania tomentosa com valores de 5,43 e 5,72 e a Dipteryx alata com valores de 4,99 e 40

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5,67. Dessa forma, perante as espécies caracterizadas e diante da inferência que quanto maior o índice de Área Foliar, maior será a interceptação da radiação solar, a Licania tomentosa e a Dipteryx alata são as mais indicadas para a arborização urbana, com respectivas melhorias das condições bioclimáticas dos ambientes.

Em contrapartida, os menores IAF’s independentes da sazonalidade foram alcançados pelas espécies Bowdichia virgillioides com valores de 1,15 e 1,40 e a Enterolobium contortisiliquum com valores de 1,96 e 2,57, inferindo que não são indicadas como componente arbóreo das grandes cidades, quando plantadas isoladamente.

Agradecimentos Os agradecimentos se restringem ao Programa de Pós-graduação em Física Ambiental - PGFA da Universidade Federal de Mato Grosso - UFMT, por toda a estrutura cedida e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES pelo auxílio financeiro.

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Ann. Bot. 1

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PARTE 3 Análise de variáveis micrometeorológicas, transformadas wavelets cruzada e coerência em ecossistema de cerrado urbano Ângela Fátima da Rocha1; Carlo Ralph de Musis2; José de Souza Nogueira3 1 Doutoranda do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e Prof. Msc. Inst. Federal de Mato Grosso/ IFMT, Cuiabá/ MT E-mail: angela.rocha@cba.ifmt.edu.br 2 Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e da Universidade de Cuiabá/ UNIC, Cuiabá/ MT E-mail: carlo.demusis@gmail.com 3 Professor do Instituto de Física/ IF e Coordenador do Programa de Pósgraduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: nogueira@ufmt.br

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1 Introdução O clima é um exemplo de um sistema que pode ser caracterizado como complexo, sujeito às interferências de diversas variáveis naturais e humanas, o que é responsável pela sua linearidade, ou não, e sua dinâmica. Portanto, trabalhar com fenômenos ligados ao clima e ao tempo significa pensar em possibilidades ao invés de certezas absolutas; porque as mudanças climáticas por si só é um tema fecundo para discussões científicas, e que possibilitam vários estudos sobre suas causas, efeitos, e consequências.

A temperatura do ar e a umidade relativa do ar em ambiente urbano abrangem diferentes escalas espaço-temporal, tornandose necessária para sua compreensão à utilização de análises estatísticas que possibilitem a compreensão de padrões repetitivos.

Sendo assim, análises de séries temporais por meio das Transformadas Wavelets permitem em diferentes dimensões de tempo, escala e intensidade de energia, identificar padrões comportamentais como uma ferramenta qualitativa a serviço da dinâmica dos microclimas urbanos, (TORRENCE & COMPO, 1998), (FENG & LIANG, 2016).

A Transformada Wavelet revela no tempo em qual parte do sinal analisado transporta energia significativa e em quais frequências (escalas) isso acontece Para verificação de semelhança entre dois sinais, o Espectro Wavelet Cruzado TWX, que se caracteriza pelo módulo e pela fase da Transformada Wavelet Tradicional TWC mais a Coerência Wavelet, constituem o espectro normalizado da TWX, suavizado no tempo e na escala, (ADDISON, 2017), (DOMINGUES et al, 2016), (TORRENCE & WEBSTER, 1999).

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O Centro-Oeste brasileiro possui uma das cidades mais quentes do Brasil e por pertencer a um ecossistema de Cerrado, faz com que seu processo de crescimento urbano deva ter especial atenção. O cerrado é um bioma ameaçado e a sobrevivência de suas espécies depende de conservação e preservação, principalmente considerando a expansão urbana. O conhecimento da dinâmica da temperatura do ar e das temperaturas das superfícies na cidade, bem como, sua interação com a umidade relativa do ar, e ventos e as precipitações, juntamente com os processos de absorção, irradiação e reflexão nas cidades, é algo complexo de se analisar. Exigindo análises com abordagens multiescala.

Neste contexto, o objetivo do trabalho foi analisar o comportamento de um microclima urbano através das variáveis micrometeorológicas temperatura do ar e umidade relativa do ar, por meio da Transformada Wavelet de Morlet, Wavelet Cruzada e Coerência Wavelet.

2 Material e Métodos A cidade de Cuiabá, Capital do estado de Mato Grosso, tem coordenada de 15°35’ S e 56°06’ O, altitude de 165 m, e está localizada na região denominada “depressão cuiabana”. Possui uma área de 3.224,68km², sendo 254,57km² de área urbana e 2.970,11km² de área rural. Situa-se em região de encontro de três importantes ecossistemas brasileiros, o Cerrado ao seu entorno, o Pantanal ao sul, e a floresta Amazônica ao norte. A vegetação predominante é o Cerrado, sendo que as matas mais densas são encontradas nas proximidades dos cursos d’água, (CUIABÁ, 2012).

O clima regional de acordo com a classificação de Köppen é Aw, que representa um clima tropical semi-úmido, com duas estações bem definidas, uma seca (outono-inverno) e uma chu48

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vosa (primavera-verão). As temperaturas do ar médias anuais oscilam entre 25°C e 26°C, enquanto as máximas, frequentemente, ultrapassam 35°C durante quase o ano todo. A temperatura do ar média anual máxima em Cuiabá varia de 31°C a 34°C. Já a temperatura do ar mínima média anual, varia entre 18 a 21°C. Enquanto que a umidade relativa do ar tem média anual de 70%, no inverno a umidade relativa do ar diminui, chegando a níveis de 12%, ocorrendo então a estação seca. A média da precipitação acumulada anual é de 1500 mm/ano. A direção do vento predominante é N (norte) e NO (noroeste) durante grande parte do ano, e S (sul) no período do inverno. Cuiabá esta situada em uma depressão geográfica o que faz com que a frequência e a velocidade média dos ventos sejam extremamente baixas, minimizando o efeito das trocas térmicas por convecção e ressaltando ainda mais a influência do espaço construído sobre a temperatura do ar.

Figura 1 – Região de estudo - 15°36’ S e 56°04’O Fonte: Google Earth Pró Coletânea física Ambiental

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Cuiabá tem suas maiores temperaturas do ar entre agosto, setembro e outubro, e mínimas temperaturas do ar em maio, junho e julho.

Os dados de temperatura do ar e umidade relativa do ar foram medidos em uma estação micrometeorológica marca Davis Instruments do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental do campus da Universidade Federal de Mato Grosso, em pesquisa de Análise e Modelagem Microclimática de Sistemas Urbanos, conforme Figura 1.

Os dados de temperatura do ar e umidade relativa do ar foram compilados em planilhas e inseridos como dados de entrada em dois algoritmos. Um deles conforme Torrence & Compo (1998) e o outro, conforme Jevrejeva, Moore, Grinsted (2003).

A Wavelet complexa não ortogonal de Morlet foi utilizada e definida pela Equação 1. Em que, é o valor de wavelet para um parâmetro não adimensional, é a frequência e fornece o número de oscilações dentro da própria wavelet, t é o período ou escala temporal de análise.

Equação 1 A transformada Wavelet por ser capaz de decompor outra função em diferentes escalas de frequência e tempo, e por ser a Wavelet de Morlet de baixa oscilação na extração de características, são eficientes no trato de variáveis microclimáticas.

As wavelets possuem janelas móveis no tempo e no espaço, que se dilatam ou se comprimem para capturar sinais de baixa e alta frequência, fato que auxilia nas análises das variáveis microclimáticas adotadas (Ehlers, 2009). Segundo ainda Vilani & Sanches (2013), Addison (2017) adotou-se = 6 para satisfazer a condição de admissibilidade, significando que para este valor os erros devidos à média não igual a zero, são menores que os erros típicos de arredondamento (DOMINGUESs et al, 2016).

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Para examinar a relação e a semelhança entre dois sinais foi utilizado o Espectro Wavelet Cruzado TWX, segundo Grinsted, Moore, Jevrejeva (2004), caracterizado pelo módulo e pela fase da Transformada Wavelet Tradicional TWC. Conforme Torrence & Webster, (1999), foram geradas as TWX, das séries de temperatura do ar, X(t) e de umidade relativa do ar, Y(t), por exemplo, com as respectivas transformadas Wx(s,t) e Wy(s,t) e o seu conjugado (*), onde “s” é a escala e “t” o tempo. O produto entre elas é apresentado por meio da Equação 2.

Equação 2 O termo XWf,g(a,b) da Equação 2, expressa o produto dos coeficientes da Transformada Wavelet em uma dada escala “a” nas vizinhanças (t = b), onde os espectros de energia são cruzados, e as duas séries testadas e expostas a verificações quanto as suas relações de fase ou anti fase no espaço tempo-frequência. A potência da TWX é a energia de fundo do espectro, onde o nível de confiança utilizado é de 95%.

A Coerência Wavelet constitui o espectro normalizado da TWX, suavizado no tempo e na escala, os coeficientes do Espectro Wavelet Cruzado revelam quando existe um grau elevado de correlação entre f(t) e g(t). A Equação 3 apresenta o fator (s-1) utilizado para normalizar a densidade de energia, e (s) é o operador de suavização em tempo e escala utilizados.

Equação 3

A correlação entre os dois sinais é fornecida conforme Misiti et al. (2017) em função do tempo e frequência. Sendo uma medida de associação entre as duas séries de temperatura do ar Coletânea física Ambiental

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e umidade relativa do ar, permitindo a visualização de eventos coincidentes sobre as escalas e frequências em cada instante de tempo dos sinais das séries.

Testes de Monte Carlo são realizados pelo algoritmo na verificação de nível de significância de 95% para filtros de ruído branco gaussiano. Os efeitos de borda são considerados conforme cone de influência (COI) inseridos nos escalogramas de TWC, TWX e CW. Segundo Domingues et al (2016) outros métodos clássicos de “correlação cruzada”, por exemplo, poder ser usados para determinar as estruturas coerentes de dois sinais apenas em relação a sua defasagem temporal, mas, eles falham quando existem múltiplos períodos. Sendo assim, observações devem ser feitas quanto a correlações cruzadas wavelets, por gerarem coeficientes simétricos em relação a “b”; e pertencerem ao intervalo [-1,1].

Outro método ainda, a “correlação por escala” pode ser utilizado no estudo das relações entre diferentes escalas de dois sinais “f e g” analisados no domínio da wavelet, e essa correlação é verificada por meio dos algoritmos utilizados com os diferentes tipos de sinais. Portanto, possibilitando que os resultados do espectro cruzado possam indicar resultados que sejam verificados como verdadeiros nos testes de significancia de inter-relação entre duas séries temporais, o que permite a análise dos resultados, e das análises da TWC, TWX e CW. Os dados foram apresentados em formato bruto, na intenção de não modificar a originalidade dos mesmos na verificação das periodicidades.

Neste estudo os algoritmos utilizados foram de C. Torrence. Disponível em: http://paos.colorado.edu/research/wavelets.

Acesso em: 27 out. 2016. E de Grinsted, J.C.. Disponível em: http://noc.ac.uk/using-science/crosswavelet-wavelet-coherence.

Acesso em: 27 out. 2016.

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4 Resultados e Discussão Para a Fração Urbana estudada, as distribuições das variáveis temperatura do ar e umidade relativa do ar foram Normais, com Testes de Kolmogorov-Smirnov que rejeitam as hipóteses de não normalidade com distribuições homocedásticas; as medidas de tendência central, quer dizer, as médias e as medianas quase não divergiram. Para as análises de amplitudes, a assimetria da temperatura do ar foi levemente positiva, e para umidade relativa do ar a assimetria foi mais acentuada a esquerda, e as curtoses para temperatura do ar e umidade relativa do ar, indicando achatamentos leves para os picos das distribuições em relação à distribuição gaussiana, indicando distribuições mesocúrticas.

A análise exploratória para a variável vento indica que a estatística paramétrica não se aplica a essa série de dados, conforme teste de Kolmogorov-Smirnov, neste caso os intervalos de confiança foram calculados por bootstrap. A presença de tendências foi validada pelo teste não paramétrico de Mann-Whitney, pois se tratam de dados ambientais aleatórios e complexos.

Para o período de 23 de setembro de 2015 a 22 de março de 2016, estação chuvosa, compreendendo as estações do ano (primavera-verão), as médias mensais mais elevadas das temperaturas do ar e umidades relativas do ar ocorreram em setembro (30,7ºC±4,0ºC) e em janeiro (81,2%±8,9%) respectivamente; as médias mensais mais baixas ocorreram em janeiro (27,9ºC±1,9ºC) e setembro (52,8%±15,9%); com amplitude térmica de 2,8°C para temperatura de e 28,4% para umidade.

No período de 23 de março de 2016 a 27 de julho de 2016, estação seca, compreendendo as estações do ano (outono-inverno), as médias mensais mais elevadas das temperaturas do ar e umidades relativas do ar ocorreram em abril (28,8ºC±4,1°C) e março (79,4%±5,4%); as médias mensais mais baixas em marColetânea física Ambiental

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ço (24,0°C±1,3ºC) e julho (54,0%±10,0%) respectivamente; com amplitude térmica de 4,8°C para temperatura de e 25% para umidade.

As características foram de clima quente e úmido para (primavera-verão), com médias diárias de temperatura do ar e umidade relativa do ar de (29,5ºC±2,6ºC) e de (69,6%±4,7%) respectivamente; no entanto, para (outono-inverno) a característica continua de clima quente só que seco. As médias diárias de temperatura do ar e umidades relativas do ar foram (26,8°C±3,8ºC) e (64,6%±4,6%) respectivamente, repetimos que este comportamento é comum em regiões de cerrado.

Mesmo carregando o título de cidade verde, por possuir um percentual de área verde quase a 3:1 (árvore/habitante), Cuiabá necessita por conta desse clima urbano de cerrado, da valorização da importância da influência do espaço construído urbano sobre a temperatura do ar, bem como, as consequências do clima quente em microambientes urbanos (CUIABÁ, 2015); salientamos que, na estação seca às horas mais quentes do dia, as temperaturas do ar máximas observadas foram de 39,0°C±4,0ºC contra 15%±3,0% de umidades relativas mínimas do ar. Sendo assim, a conhecida “friagem cuiabana” (NOGUEIRA et al, 2012), aliada às essas amplitudes térmicas de alguns dias, sugerem quadros patológicos não só aos indivíduos, mas, também às construções, que sofrem retrações e dilatações variadas, causando fissurações nos sistemas estruturais e nos revestimentos (ROCHA, 2014), (ANDRADE, 2005).

As análises wavelets partiram de amostragens com leituras de 5 em 5 minutos. A Figura 2(a) possibilita a visualização das variabilidades das séries temporais originais ao longo do tempo respectivamente; e a Figura 2(b) trás as variâncias móveis ao longo do tempo, e acima da linha tracejada, o modelo de ruído branco com 95% de confiabilidade.

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Figura 2 - (a) Séries temporais de temperatura do ar, umidade relativa do ar e vento, e (b) variâncias móveis anuais das variáveis Fonte: Elaborado pelo autor

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Os gráficos de variâncias móveis demonstram os níveis de ruído vermelho junto aos sinais temporais, o ruído vermelho ocorre mais frequentemente em período seco, ou nos períodos intermediários úmido-seco e seco-úmido.

No entanto, a série de dados estudada demonstra temperaturas diurnas do ar em alta e com decréscimos rápidos (chegada de massas de ar do Atlântico), em fenômeno de inversão térmica para os primeiros 50 dias juliano (NOGUEIRA et al, 2012). As frequências sazonais diárias urbanas do cerrado obtidas para este período chuvoso, podem ser observadas por meio da Figura 2. A Figura 3 representa um gráfico auxiliar para análises considerando o recorte do período estudado.

Figura 3 – Gráfico auxiliar para Fração Urbana Fonte: Elaborado pelo autor

Para este período chuvoso, iniciado em 22 de setembro de 2015 e finalizado em 22 de março de 2016, as séries de temperatura do ar, umidade relativa do ar e vento, sugerem maiores níveis de ruído vermelho no início do período chuvoso; nem sempre nesta época do ano ocorrem chuvas, e sim instabilidades devido à chegada das massas de ar do Atlântico; houveram duas inversões térmicas gerando os aumentos de ruídos vermelhos neste período. Primeiramente por volta dos 50 dias juliano do ano de 2015 e no final do período chuvoso, por volta do dia juliano 116 do ano de 2016 em período subsequente de novas instabilidades, estando as temperaturas do ar por exemplo em 56

Marta Nogueira (org.)

variações abruptas. Os dados de umidade relativa do ar seguem o padrão exposto para temperaturas do ar. Para os dados de vento, as variâncias não demonstram variações abruptas, o que é confirmado pela baixa velocidade dos ventos na depressão do relevo cuiabano.

Pelas propriedades elementares da Wavelet de Morlet, linearidade e conservação de energia, covariância e localização no espaço e na escala, bem como, nas condições de admissibilidade, similaridade, inversibilidade e regularidade, conforme (Addison, 2017), a Transformada Wavelet tradicional TWC resulta em escalogramas coloridos de energia anual médio, que possibilitam as analises sazonais. E essas frequências sazonais urbanas do cerrado para os períodos seco e chuvoso, são visualizadas por meio dos Espectros Wavelets Globais, EPG, (Figura 4).

Os escalogramas são formados por coeficientes que representam a intensidade e a fase da variação do sinal; os módulos desses coeficientes mostram a amplitude do sinal, e a energia fornecida é a densidade da mesma. Conjuntamente, o Espectrograma de Potência Global EPG é o gráfico da variância global sendo interpretado como a contribuição da energia da escala na energia total da função Morlet em relação ao tempo. A paleta de cores utilizada possui distribuição logarítmica, e a significância das amplitudes dos coeficientes encontrados pelas TWC verificam: as fronteiras do espectro, onde o chamado cone de influência COI define o decaimento do espectro em cada escala; bem como, o nível de significância de 95% para ruído vermelho de fundo para áreas circuladas em cor preta no domínio temporal, ocorridas para variável vento, e nos períodos de variação da pressão atmosférica do ar.

As TWC´s fornecidas na Figura 4 para temperatura do ar, umidade relativa do ar e vento demonstram periodicidades de 24 horas (ciclo diário) conforme movimento de rotação do planeta, com leve pico na alta frequência para temperatura Coletânea física Ambiental

57

do ar e umidade relativa do ar em seus espectrogramas globais EPG, representadas pela cor vermelha e alaranjada nos escalogramas; para a variável vento a periodicidade do ciclo diário não é efetivamente uniforme ao longo do ano, apesar de possuir pico de alta frequência no espectro de potência EPG para o período chuvoso. Periodicidades de 4, 8 e 16 dias em alta frequência na cor vermelha, em domínios temporais de 1000 a 2000 horas, 3000 a 4500 horas, pertencentes ao período seco para as duas primeiras variáveis; bem como, periodicidade de 32 dias em alta potência a 4500 a 6500 horas para variável umidade relativa do ar. A variável vento apresenta comportamento quiçá estranho, sugestivo de possível fenômeno sistemático ter ocorrido em parte do período seco do ano de 2016, ou a conformidade física do local devido as variações na pressão atmosférica do ar serem percebidas durante o período de insolação.

58

Marta Nogueira (org.)

Figura 4 - TWC tradicionais para temperatura do ar e umidade relativa do ar Fonte: Elaborado pelo autor

Coletânea fĂ­sica Ambientalâ&#x20AC;&#x192;

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Para período sazonal chuvoso, praticamente não ocorrem periodicidades coincidentes nas TWC das variáveis, pois a variabilidade do calor latente do vapor de água, não permite periodicidades dominantes de temperatura do ar; ainda assim a sazonalidade tropical de cerrado foi bem marcada para as variáveis. Fica ressaltada a relação de defasagem entre a variável temperatura do ar e umidade relativa do ar, demonstrando a inversibilidade que existe entre elas. Notamos ainda periodicidades de 4 a 64 dias em domínio temporal de 8000 a 10000 horas em alta potência para período sazonal seco subsequente ao chuvoso, em cores vermelha e vermelha escura, com espectros de potência em baixa e alta frequência no espectrograma EPG. Os resultados das TWX (Figura 5) demonstram os espectros de fundo formado pelos coeficientes das inter-relações entre as variáveis, verificamos que a sazonalidade esta presente em todas elas, bem como, o ciclo diário.

60

Marta Nogueira (org.)

Figura 5 - TWX das variáveis temperatura do ar, umidade relativa do ar e vento Fonte: Elaborado pelo autor

Coletânea física Ambiental

61

Os coeficientes que sugerem as inter-relações fornecem apenas pequenas áreas circuladas pelo critério de confiabilidade do 95%; no entanto, as três TWX’s apresentam coincidências em suas áreas de padrão intermediário, cores alaranjada e amarela.

As análises wavelets por serem sugestivas da distribuição de seus coeficientes por meio da energia dos mesmos, acabam sendo sugestivas dos fluxos de calor, por exemplo, o fluxo de calor sensível alijado aos fluxos de calor antropogênico, ao calor das superfícies urbanas, às concentrações de aerossóis e a nebulosidade, bem como aos fluxos de calor do solo, podem complementar os balanços de radiação e de energia nos diversos microclimas.

De modo geral, o fluxo de calor latente possui maior importância no balanço de energia das áreas rurais; mas, para as cidades, o fluxo de calor sensível apresenta maior contribuição quanto ao conforto térmico (GRIMMOND, 2006), (MILLS et al, 2015), (QUERINO, 2016). As análises wavelets aliadas a dados coletados por estações micrometeorológicas simples, em conjunto por exemplo aos estudos da Razão de Bowen, nos permite visualizar os balanços de energia, completando a dinâmica urbana (PENG et al, 2016).

Os coeficientes da Coerência Wavelet CW são mostrados também em escalograma (mapa de cores) para os três sinais originais. O eixo horizontal representa o domínio temporal e o vertical às escalas utilizadas para realizar o cálculo da Coerência. Se os sinais possuírem as mesmas frequências e as mesmas amplitudes, isto é, se forem praticamente iguais, o grau de correlação entre eles será alto, quer dizer, próximo de 1. Este fato é percebido por meio da intensidade das cores dos coeficientes nos escalogramas. Sendo assim, a Coerência Wavelet apresenta valores entre 0(zero) e 1(um). Para valores próximos de 1(um) a correlação é alta e a cor com que se representa isso é o vermelho escuro; para valores próximos de 0(zero) a correlação é baixa, e a cor representante é o azul escuro. As cores azul claro, verde, ama62

Marta Nogueira (org.)

relo e alaranjado, perfazem os valores intermediários crescentes e decrescentes. Todas as áreas em vermelho escuro foram agrupadas por testes de Monte Carlo para nível de confiança de 95% para modelo de ruído branco gaussiano. Neste trabalho usamos a CW utilizada pelos pesquisadores (TORRENCE & WEBSTER, 1999). A Figura 6 mostra as CW para teste de significância de inter-relações entre as séries temporais analisadas (FRICK & GROSSMANN, 1998) e (GEISSBUEHLER, 2013).

Figura 6 - CW para variáveis temperatura do ar, umidades relativa do ar e vento Fonte: Elaborado pelo autor

Pela Teoria Cinética dos Gases, quando um gás ideal passa de um estado inicial para um estado final de temperatura e volume, a variação de entropia existente é real. A medida Coletânea física Ambiental

63

da temperatura de um gás, por exemplo, o vapor de água na atmosfera, também se obtém pela informação sobre a energia cinética média de suas moléculas, já que a temperatura do ar é a variável que permite saber para onde vai o fluxo de calor; sendo assim, existe cada vez mais a necessidade do conhecimento de como variam os transientes de temperatura do ar nos microclimas e topoclimas urbanos (ARAGHI et al, 2015), (VAL et al, 2016).

As regiões tropicais do Centro-Oeste brasileiro, por serem extremamente influenciadas pela sazonalidade, podem utilizar as ferramentas Wavelets nas diversas escalas climáticas, pois as mesmas demonstram eficiência nos estudos qualitativas, tão necessárias para o desenvolvimento urbano. As análises Wavelets foram realizadas conjuntamente com outras variáveis microclimáticas não apresentadas neste trabalho, como radiação solar global e precipitação, ajudando a compreender o comportamento das variáveis aqui estudadas.

5 Conclusões Os fenômenos físicos são naturalmente carregados de aleatoriedade, e as mudanças climáticas que ocorrem nas cidades com o passar dos anos, exigem cada vez mais representatividade dos fenômenos, que são, por exemplo, influenciados a cada segundo. Quando trabalhamos com valores médios de alguma variável micrometeorológica, a temperatura do ar, por exemplo, estamos diminuindo a dimensionalidade dessa variável, perdendo informações a respeita da mesma, e não somente representando um comportamento médio. Quando outras variáveis do mesmo microclima são tratadas do mesmo modo, corremos o risco de interpretações falseadas, modificando o perfil energético e parte da dinâmica real desse microclima.

64

Marta Nogueira (org.)

A temperatura do ar e a umidade relativa do ar são consideradas como termômetros iniciais dos ambientes, aliadas à variável vento, uma maior representatividade dos fenômenos é conseguida. As análises wavelets TWC, TWX e CW utilizadas são multiescala e qualitativas, sugerindo prospecção comportamental real de um microclima urbano. Sendo assim, podem contribuir com o planejamento urbano.

Agradecimentos Ao Instituto Federal de Ciência e Tecnologia de Mato Grosso, IFMT pelo apoio e suporte. Ao Departamento de Construção Civil, DACC, IFMT. Ao Instituto de Física, Pós-Graduação em Física Ambiental, PPGFA, Universidade Federal de Mato Grosso, UFMT.

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Coletânea física Ambiental

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PARTE 4 Análise qualitativa de fatores favoráveis a sinistros de incêndio urbano: Um estudo de caso no campus Cuiabá da UFMT Antônio Ramos Corrêia1; Carlo Ralph De Musis2; Denilton Gaio3 1 Doutorando do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: antonioramoseng@terra.com.br 2 Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e da Universidade de Cuiabá/ UNIC, Cuiabá/ MT E-mail: carlo.demusis@gmail.com 3 Professor do Instituto de Física/ IF e Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: deniltongaio@if.ufmt.br

Coletânea física Ambiental

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1 Introdução A imediata necessidade de investigação para estudos referentes a conforto ambiental (ANDREAS, et Al, 2015) nos remete à obtenção de dados dos fatores do tempo. De fato, a radiação solar, temperatura, umidade do ar, precipitação e ventos são condicionantes importantes em especial para a cidade de Cuiabá localizada a baixa altitude. Assim, tendo uma radiação solar abundante, por consequência, forma uma condição bem desfavorável, por um lado a temperatura alta e por outro a baixa umidade do ar, aliado a ausência de ventos (estes são mais frequentes na véspera e ao final da estação chuvosa), e a ausência de precipitações na estação seca, garantem um ambiente altamente favorável ao chamado triangulo do fogo condições estas originárias do incêndio.

Certo é que a grande maioria dos incêndios sejam eles urbanos ou não, são provocados intencionalmente e proliferam pela combustibilidade natural da massa seca vegetal, amontoados de lixo e outros resíduos abundantes na cidade. A ocorrência de incêndios, tem como principais efeitos nocivos a população, a formação de efeitos de ilhas de calor urbano, a formação de fuligem na atmosfera desencadeando efeitos maléficos ao sistema respiratório, problemas na visão, desconforto psicológico, facilidades em acidentes em rodovias, ao tráfego aéreo, possibilidades da ignição de incêndio em edificações próximas às áreas incendiadas.

O estudo consistiu em qualificar a temperatura externa de uma edificação de madeira em horários de seis em seis horas, identificando qual o horário mais provável e em que condições têm maior tendência em possibilitar a ignição. Em paralelo, no Coletânea física Ambiental

71

transecto móvel foi observado temperatura em superfícies de materiais diferentes e em dias diferentes para análise da contribuição da temperatura do solo incrementado a temperatura da parede; demonstrando assim um ambiente favorável a ignição e o desconforto urbano de um modo geral. Essa situação é consequência da mudança de hábitos sociais, emigração do meio rural para o urbano ou periferia urbana na frenética transformação social no continuo crescimento urbano frente ao êxodo rural.

(LUCA et Al 2015).

Os fatores do tempo catalogados correspondem a tendência esperada para ambiente propicio ao incêndio urbano, associados aos fatores do tempo. O objetivo é portanto, estabelecer a condição espaço temporal mais desfavorável para a eclosão de incêndio urbano, horário e tipo de ambiente em que a vulnerabilidade maior acontece. Este trabalho mostra a evolução da temperatura durante o dia de seis em seis horas, em substrato de madeira (como parede de uma edificação), de forma a possibilitar o entendimento da evolução térmica durante o decorrer do dia. O resultado ilustra bem a amplitude da quantidade de calor em horários específicos facilitando a compreensão do risco a ignição natural e intencional. Fica claro ainda que as ocorrências tenderão a acontecer nos horários em que a umidade do ar encontra muito baixa e a temperatura muito alta. As considerações principais, neste estudo fixam aos níveis de temperatura e umidade do ar, por serem fatores mais importantes para o chamado “triangulo do fogo”. A radiação solar ficou considerada como principal, mas como um fator indireto que condiciona a temperatura e a umidade do ar. Os demais fatores como ventos e precipitação relacionam ao chamado “tetraedro do fogo” ligados a continuidade do incêndio.

Como o objeto do estudo é direcionado para a estação seca, e neste período os registros mostram a ausência de precipitação e ventos, (em particular no microclima analisado), a opção mais 72

Marta Nogueira (org.)

conservadora é a não consideração de ventos significativos (por que funcionaria como um transportador e acelerador de queima e calor) e ainda a ausencia de precipitação (pelo fato de ser um fator inibidor do risco de incêndio). Os ventos incentivam o transporte de calor, a chuva funciona como o extintor, os dois fatores não são considerados para os estudos de riscos de incêndio na estação seca na região de Cuiabá. Devido a grande ocorrência de incêndios em áreas urbanas abertas com propagação natural pela existência de combustível, fonte de calor e oxigênio disponíveis sem turbulência na dinâmica da “atmosfera” de queima.

Os resultados obtidos possibilitam uma avaliação qualitativa do potencial de incêndio urbano em edificações, o gradiente térmico necessário para eclosão de incêndio em interiores de edificações, podendo avaliar até que ponto, a legislação de prevenção e combate a incêndio estão validadas para as edificações, seu combate, e outras ações que possam serem indicadas na melhoria do planejamento de incêndio em edificações na cidade.

2 Materiais e Métodos 2.1 Materiais Os equipamentos utilizados para obtenção de dados: – De temperatura para paredes de edificação foram: 01Termopar em Arduíno nano devidamente calibrado; – para os dados do transecto móvel foram utilizados sensor data logger HOBO, câmara de imagem térmica FLIR, e anemômetro warming.

Coletânea física Ambiental

73

2.2 Área de Estudo O objeto de estudo consistiu em uma edificação de madeira localizadas no campus da UFMT, referente a medições de temperatura das paredes. A edificação de madeira é considerada de meia idade (mais de dez anos). Quanto as medidas de temperatura de solo e umidade do ar foram realizadas através de transecto móvel também em âmbito da UFMT, conforme mostra a figura 01 A e 01 B.

Figura 1A – O trajeto do transecto móvel realizado. Figura 1B a edificação de madeira.(Adaptado do Google Earth 2017).

2.3 Método O conceito da evapotranspiração de referencia (PENMAN, 1948), estabelece que o fluxo de calor latente é invariável com a altura dentro da camada limite. A constatação ao analisar o produto: Kw . [∆e. (∆z)-1] é que o resultado é sempre constante uma vez que são termos inversamente proporcionais. A consideração básica, para utilizar o conceito de evapotranspiração de 74

Marta Nogueira (org.)

referência para o caso deste estudo é considerado, pela coleta de dados no transecto móvel que na estação seca para Cuiabá a velocidade do vento seja desprezível, em microclimas, adicionada ao fato de que a energia absorvida pelo solo seja máxima para aqueles revestidos por asfalto ou concreto.

Tabela 01 – Dados de temperatura e umidade do ar nos pontos do transecto móvel.

MANHÃ

TARDE

DIA

TEMPERATURA

UMIDADE

DIA

TEMPERATURA

UMIDADE

12/09

(°C)

(%)

12/09

(°C)

(%)

1

23.232

67.224

1

25.113

59.109

2

23.232

68.418

2

25.113

59.078

3

23.208

69.157

3

25.113

59.573

4

23.232

66.296

4

25.113

58.644

5

23.256

65.909

5

25.137

58.586

6

23.256

65.759

6

25.137

58.71

7

23.256

65.609

7

25.137

58.741

8

23.256

65.037

8

25.137

58.927

9

23.28

64.196

9

25.162

56.911

10

23.28

68.135

10

25.162

55.975

11

23.209

69.143

11

25.162

55.818

12

23.304

61.466

12

25.162

55.943

13

23.328

60.614

13

25.162

55.662

14

23.352

59.759

14

25.162

55.568

MANHÃ

TARDE

DIA

TEMPERATURA

UMIDADE

DIA

TEMPERATURA

UMIDADE

15/09

(°C)

(%)

15/09

(°C)

(%)

1

23.352

60.985

1

25.137

58.586

2

23.136

61.255

2

25.137

58.71

Coletânea física Ambiental

75

MANHÃ

TARDE

DIA

TEMPERATURA

UMIDADE

DIA

TEMPERATURA

UMIDADE

15/09

(°C)

(%)

15/09

(°C)

(%)

4

22.657

62.091

4

25.137

58.927

5

22.657

62.274

5

25.162

56.911

6

22.585

63.383

6

25.162

55.975

7

22.178

63.557

7

25.162

55.818

8

22.154

63.281

8

25.162

55.943

9

22.178

63.617

9

25.162

55.662

10

22.226

63.565

10

25.162

55.568

11

22.226

63.354

11

25.162

55.631

12

23.136

61.255

12

25.137

55.627

13

23.136

59.94

13

25.016

53.758

14

23.136

61.255

14

25.089

54.491

As anotações colhidas no transecto móvel da figura 01 A (transecto móvel) revelam temperaturas e umidades medianas e velocidades de vento muito baixas (consideradas nulas), o que permite assegurar para fins de consideração básica que a equação de PENMAN resume na anulação da variável vento, o que implica dizer que a energia disponível seja a energia do solo (G) e a energia latente (E). Assumindo então a energia disponível como sendo o somatório do calor em G e o calor LE considerando a camada limite. As tabelas 01 e 02, apresentam as temperaturas ambiente (a 1,5m do solo), e a temperatura no solo. O ambiente urbano fica então submetido a influencia da temperatura do solo, e ao calor latente e demais energias do saldo de energia atuantes. A tabela 2 apresenta dados de temperatura do solo obtidos nos pontos do transecto móvel em cinco dias (dados apresentados apenas para um dos dias). Os dados da TABELA 1 apresentam os valores para a temperatura e umidade do ar a 1,5 m de altura do solo.

76

Marta Nogueira (org.)

A tabela 02 apresenta a temperatura do solo nos pontos considerados do transecto, revelando alta temperatura (57,9º C para o ponto 13) nível de temperatura próximo da metade da temperatura de pirolise da madeira.

Tabela 02 – Temperatura máxima nos pontos do transecto móvel (14:00hs).

Ponto de Coleta

Temperatura em ºC (FLIR)

1

39,7

2

38,8

3

39,7

4

40,2

5

45,2

6

36,7

7

40,4

8

46,2

9

43,5

10

41

11

35

12

39,8

13

57,9

14

53

A metodologia adotada: a) Obter temperatura de substratos verticais (paredes) de edificação existentes no campus da UFMT, (FIGURA 1B; b) Obter dados de temperatura de solo, em transecto móvel as margens de vias internas da UFMT, dados estes medidos no intervalo das 8:00hs as 14:00hs Coletânea física Ambiental

77

c) Obtenção de dados referentes a outro trabalho de pesquisa (ALMEIDA JUNIOR et al, Nicacio Lemos de Almeida Junior et Al) demonstrando similaridade de dados em outra região de Cuiabá. d) Após a obtenção dos dados, analisa-se os valores separando para a condição externa e interna, comparando com o risco de incêndio para cada tipo ocorrência de material combustível e sua respectiva temperatura de fulgor como condição mínima de ignição. Os dados de temperatura obtidos pelo termopar das superfícies em madeira foram tomados no período de 10 a 12 de julho de 2017 sendo de seis em seis horas, conforme tabelas 03 a 05.

Tabela 03 – Temperatura obtida pelo equipamento termopar para data e horários em paredes de madeira.

78

Data

Material

Horário

Temperatura Term.

1

10/07/2017

Madeira

6:12:37

20,94

2

10/07/2017

Madeira

6:12:52

20,94

3

10/07/2017

Madeira

6:13:07

21,00

4

10/07/2017

Madeira

6:13:22

21,06

5

10/07/2017

Madeira

6:13:37

21,12

6

10/07/2017

Madeira

6:13:52

21,12

7

10/07/2017

Madeira

6:14:07

21,19

1

10/07/2017

Madeira

0:05:29

24,31

2

10/07/2017

Madeira

0:06:44

24,25

3

10/07/2017

Madeira

0:06:00

24,19

4

10/07/2017

Madeira

0:06:15

24,25

5

10/07/2017

Madeira

0:06:30

24,25

6

10/07/2017

Madeira

0:06:45

24,31

7

10/07/2017

Madeira

0:07:00

24,37

Marta Nogueira (org.)

Tabela 04 - Temperatura obtida pelo equipamento termopar para data e horĂĄrios em paredes de madeira.

Data

Material

HorĂĄrio

Temperatura Term.

1

11/07/2017

Madeira

5:59:02

21,25

2

11/07/2017

Madeira

5:59:17

21,06

3

11/07/2017

Madeira

5:59:32

21,06

4

11/07/2017

Madeira

5:59:47

21,06

5

11/07/2017

Madeira

6:00:02

21,06

6

11/07/2017

Madeira

6:00:17

21,06

7

11/07/2017

Madeira

6:00:32

21,06

1

11/07/2017

Madeira sol

11:55:40

40,25

2

11/07/2017

Madeira sol

11:55:55

41,88

3

11/07/2017

Madeira sol

11:56:10

43,38

4

11/07/2017

Madeira sol

11:56:25

44,69

5

11/07/2017

Madeira sol

11:56:40

45,81

6

11/07/2017

Madeira sol

11:56:55

46,75

7

11/07/2017

Madeira sol

11:57:10

46,44

1

11/07/2017

Madeira sombra

11:57:40

43,31

2

11/07/2017

Madeira sombra

11:57:55

42,31

3

11/07/2017

Madeira sombra

11:58:10

41,69

4

11/07/2017

Madeira sombra

11:58:25

41,19

5

11/07/2017

Madeira sombra

11:58:40

40,81

6

11/07/2017

Madeira sombra

11:58:55

40,44

7

11/07/2017

Madeira sombra

11:59:10

40,19

1

11/07/2017

Madeira

17:42:46

30,50

2

11/07/2017

Madeira

17:43:01

30,56

3

11/07/2017

Madeira

17:43:16

30,62

Coletânea fĂ­sica Ambientalâ&#x20AC;&#x192;

79

4

11/07/2017

Madeira

17:43:31

30,69

5

11/07/2017

Madeira

17:43:46

30,75

6

11/07/2017

Madeira

17:44:01

30,81

7

11/07/2017

Madeira

17:44:16

30,81

Tabela 5 - Temperatura obtida pelo equipamento termopar para data e horĂĄrios em paredes de madeira, acrescidas com medidas a sombra e ao sol.

1

Data

Material

HorĂĄrio

Temperatura Term.

1

12/07/2017

Madeira

5:58:23

21,62

2

12/07/2017

Madeira

5:58:38

21,56

3

12/07/2017

Madeira

5:58:53

21,50

4

12/07/2017

Madeira

5:59:08

21,44

5

12/07/2017

Madeira

5:59:23

21,37

6

12/07/2017

Madeira

5:59:38

21,31

7

12/07/2017

Madeira

5:59:53

21,25

1

12/07/2017

Madeira sol

11:51:19

42,31

2

12/07/2017

Madeira sol

11:51:34

43,75

3

12/07/2017

Madeira sol

11:51:49

44,69

4

12/07/2017

Madeira sol

11:52:04

45,38

5

12/07/2017

Madeira sol

11:52:19

45,69

6

12/07/2017

Madeira sol

11:52:34

46,00

7

12/07/2017

Madeira sol

11:52:49

46,31

1

12/07/2017

Madeira sombra

11:47:18

41,06

2

12/07/2017

Madeira sombra

11:47:33

40,88

3

12/07/2017

Madeira sombra

11:47:48

40,81

4

12/07/2017

Madeira sombra

11:48:03

40,69

80â&#x20AC;&#x192;

Marta Nogueira (org.)

5

12/07/2017

Madeira sombra

11:48:18

40,25

6

12/07/2017

Madeira sombra

11:48:33

39,94

7

12/07/2017

Madeira sombra

11:48:48

39,75

1

12/07/2017

Madeira

17:33:42

31,37

2

12/07/2017

Madeira

17:33:57

31,50

3

12/07/2017

Madeira

17:34:12

31,56

4

12/07/2017

Madeira

17:34:27

31,62

5

12/07/2017

Madeira

17:34:42

31,69

6

12/07/2017

Madeira

17:34:57

31,69

7

12/07/2017

Madeira

17:35:12

31,69

Por outro lado, as propriedades físicas e térmicas para a madeira são: Tabela 6 – Propriedades físicas e térmicas da madeira.

Rugosidade

Espessura (m)

Condutividade (W.m1-k)

Densidade (kg.m-3)

C. Especifico (J.kg-1) -k

Absortancia térmica

Absortancia Solar

Semi lisa

0,025

0,29

350

1340

0,9

0,78

As propriedades da madeira apresentadas na tabela 06 – (Absortancia térmica e solar) comprovam o risco asseverado para as edificações em madeira para fonte de conservação de calor e, portanto, o incremento de risco de incêndio dadas as características de absorção térmica, solar, condutividade de calor do lado externo para o lado interno da edificação. A figura 2 mostra os coeficientes de absorção térmica, baseado na premissa de transmissão térmica em FOURIER, validando os dados da madeira apresentados na tabela 6 em função da espessura do substrato.

Coletânea física Ambiental

81

Figura 2: Materiais com espessuras distintas.

Fonte: Prof. Lourinaldo da Silva Júnior (Lei de Fourier )

O que pode considerar como transferência de calor externo, para o interno um gradiente líquido de temperatura para o interior das edificações oriundas da alta temperatura externa no período mais desfavorável (meio dia). Essa condição propicia a transferência de calor para o interior do edifício, como também auxilia na ignição de vegetal da área aberta no entorno da edificação. Não é raro a ocorrência em incêndio urbano em área aberta iniciar fogo em edifício de madeira e também o oposto.

Diferentes tipos de vegetação emanam energias e capacidade de ignição diferentes. (MARIA et al, 2016).

Figura 03 – A evolução da temperatura ao longo do dia.

82

Marta Nogueira (org.)

A temperatura na superfície da madeira submetida ao sol tem um incremento médio de 3º C, se comparada a mesma superfície estabelecida a sombra (veja figura 02). Esta condição remete a conclusão de que o incêndio urbano tem mais condições de produção de foco de calor. O horário de meio é o período de maior risco de incêndio, devido à baixa umidade do ar e o estado seco da madeira durante toda a estação seca o fogo é uma tendência constante de ocorrência.

Figura 04 – Fases de evolução para a queima da madeira em função da temperatura.

A figura 04 demonstra as fases de evolução da queima da madeira (aquecimento 60º C, pirólise de 10 º C a 200ºC, ignição a partir 280ºC e temperaturas mais altas combustão até a extinção em temperatura menores. PATRIC SHüRHAUS 2007. Os limites de temperaturas para a fase de aquecimento referendado até 60ºC é o primeiro estágio conforme indicam as temperaturas das tabelas de 03 a 05 associadas aos valores de temperatura do solo do transecto móvel.

Coletânea física Ambiental

83

3 Resultados Os dados obtidos demonstram que a variação de temperatura decresce no período de meia noite até as seis da manhã, em valor de 3 ºC, revelando que neste período do dia é necessária maior quantidade de energia para acionar o ponto de fulgor de materiais de construção envolvidos na edificação e ainda, que a temperatura externa nesse período não é tão incentivadora ao incêndio no interior das edificações. Já a tabela de 03 a 05, demonstra que ao meio dia, os valores da temperatura externa da parede de madeira, eleva a até 46ºC para os substratos expostos ao sol e a até 43ºC para aqueles substratos submetidos a sombra. Neste caso, a condição de perigo ao incêndio, tanto para a área aberta quanto ao interior da edificação, tende a proporcionar a temperatura de ignição com maior facilidade.

A contribuição para um edifício de madeira com o perímetro coberto por cimento (calçada) terá o risco asseverado pelo albedo peculiar daquele material.

4 Conclusões A análise dos dados obtidos, permite concluir que a temperatura externa de edificações de madeira para o caso de Cuiabá, tem séria tendência a ambiente não recomendado para o conforto ambiental, associado a possibilidade de ignição, quando considerado a temperatura da parede e a temperatura de solo em concreto Portland o que é normal em edificações de madeira por ter em seu perímetro externo uma calçada de concreto. Sob o ponto de vista de incêndio urbano em área aberta, pelas mesmas razões de acréscimo de temperatura no interior de edifícios, e ainda com a quantidade de massa vegetal em ponto de murcha permanente com o gradiente térmico demonstrado, alcançam 84

Marta Nogueira (org.)

temperatura que a qualquer incremento pode atingir ao ponto de ignição. A quantidade de incêndios em área aberta no centro urbano é muito grande se analisados por imagens de satélites THAIS et al, podendo ser evitados em sua grande maioria. Assim, as condições combinadas entre os fatores do tempo associados a estação seca, recomendam: - Estabelecer regulamentação para proprietários de terrenos em área urbana no sentido de manter a superfície sem material combustível na estação seca.

- Maior rigor da(s) Instituição(ões) pública(s) no controle de áreas urbanas abertas abandonadas. (Chamados terrenos baldios).

- Realizar campanhas públicas constante durante todo ano: Na estação chuvosa, para manutenção e limpeza das áreas; na estação seca a mudança de hábitos para não incendiar os vegetais secos nas áreas urbanas.

As vantagens são significativas, quando poderão ser evitados incêndios urbanos em áreas abertas, considerando a ausência de fuligens em suspenção, evitando doenças respiratórias em particular em crianças, o fenômeno das ilhas de calor urbano, acidentes em vias públicas, fechamento de aeroporto, e o incremento geral do conforto urbano da cidade de Cuiabá.

Agradecimentos Nosso reconhecimento ao apoio do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental, pela estrutura disponibilizada e orientações do corpo docente da Instituição.

Referências PATRIC SHüRHAUS. Produtos e propriedades energéticas da madeira. 2007 Coletânea física Ambiental

85

ANDREAS, W; MICHAEL, G.N; MARCH, S; 2015; Situation monitoring of urban areas using social media data streams, 2015.

RAPHAEL C. D. L; SOHEE. M. K; Stakeholder perceptions and governance challenges in urban protected area management: The case of the Las Piñas – Parañaque Critical Habitat and Ecotourism Area, Philippines 2015.

MARIA C-C; MARIA L. C-A; EDUARDO, D. G-M; JULIA, T. - Wildfire risk associated with different vegetation types within and outside wildland-urban interfaces, 2016.

LUCA, S; PERE, S; SERENA, R; ALBERTO, S; - Complexity In Action? Fringe Agro-forest Systems, Demography and Societal Transformations in Mediterranean Peri-urban Areas, 2015.

THAIS, M.R; ENNER, A; - Detecção de áreas queimadas e severidade a partir do índice espectral ∆NBR, 2015 NICACIO, L.A.J; IVAN, J.P.C; JOSE, D. S. N, MARTA,J.A.N; - Avaliação de clima urbano em zonas arborizadas e não arborizadas no bairro central em Cuiabá, 2009.

86

Marta Nogueira (org.)

PARTE 5 Queimadas urbanas em Cuiabá na estação seca Antônio Ramos Corrêia1; Carlo Ralph de Musis2; José de Souza Nogueira3 1 Doutorando do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: antonioramoseng@terra.com.br 2 Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e da Universidade de Cuiabá/ UNIC, Cuiabá/ MT E-mail: carlo.demusis@gmail.com 3 Professor do Instituto de Física/ IF e Coordenador do Programa de Pósgraduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: nogueira@ufmt.br

Coletânea física Ambiental

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1 Introdução É possível entender Cuiabá como uma cidade quente, por estar em uma região tropical e para completar em baixa altitude. Na estação seca, a cidade se torna muito desconfortável pelos fatores do tempo que naturalmente são incrementados.

Aliado aos fatores naturais do tempo, visualiza a metamorfose pela expansão urbana em decorrência das construções que avançam em detrimento de áreas verdes, a atividade humana geradora de calor que por si só contribuem para a produção de calor em determinados locais da cidade. (BARROS, DE MUSIS, 2009).

A exiguidade de arborização nas vias públicas, dificultam a melhoria do ambiente, muito embora a partir do ano 2000, foi criado o primeiro parque urbano da cidade, seguido pelo parque da saúde na região do bairro Coxipó e o parque Ohara no bairro Morada do Ouro, melhorando assim as opções de lazer dos habitantes, resgatando a possibilidade dos parques urbanos serem utilizados como “uso social”. (ANDREAS, W; MICHAEL, G.N; MARCH, S; 2015).

A grande maioria dos estudos urbanos que objetivam qualificar ou quantificar o conforto ambiental das cidades relacionando as questões espaciais e temporais tomam como base as queimadas urbanas correlacionando com a gestão de governo local, admitindo que a vegetação urbana, pode se transformar em desconforto nas estações secas. Esta condição está ligada aos problemas sociais, econômicas, culturais de cada sociedade, cristalizados em hábitos característicos de cada região que implicam nas decisões finais do gestor que também é afetado pelos costumes culturais e sócio econômico de cada centro urbano. Segundo Salvati et. Al 2015, a relação entre Coletânea física Ambiental

89

a paisagem e agricultura peri urbana, pode demonstrar as disparidades regionais no município, através da relação conflituosa entre as fazendas (rurais) e os processos de sub urbanização que se forma entre estas e o núcleo habitacional, envolvendo facilidades ou não de materiais de construção, alimento, energia, estilo de vida (moderno ou não), e de acordo com a visão dos moradores locais todas essas variáveis citadas consolidam uma paisagem cultural através da qual proporcionam a paisagem do ambiente em que se vive. Nesse contexto, insere toda a dinâmica dos hábitos urbanos na medida em que a cidade está diretamente afetada pelos costumes daqueles que nela vivem e por consequência para a cidade de Cuiabá e grande maioria das demais cidades de Mato Grosso, tem como maior origem do fogo em áreas abertas a ação voluntaria das pessoas. A intervenção do poder público neste processo crítico de proibir ações de limpeza sem, no entanto, manter o controle da mesma, significa a grande quantidade de incêndio na cidade. Não haverá modificação significativa sem um choque que possa provocar a mudança de comportamento quanto ao destino da massa seca vegetal que em sua maioria atinge o ponto de murcha permanente tornando combustível por excelência. A queimada ou incêndio é então inevitável e com ela, a emissão de calor e particulados significam apenas o resíduo do processo. O microclima é então extremamente afetado com a emissão dos gases de queima, particulados e calor.

2 Materiais e Métodos 2.1 Materiais Produtos ESPA - Science Center Platform Processing Architecture (ESPA) (http://espa.cr.usgs.gov/) do serviço geológico US geological Survey (USGS).

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Marta Nogueira (org.)

Sensor OLI do satélite Landsat 8 com resolução espacial de 30 m, produzido pelo algoritmo Landsat Ecosystem Disturbance Adaptive Processing System (LEDAPS), que foi originalmente desenvolvido pela NASA (Masek et al. 2006) 2.1.1 Área de Estudo A área de estudo ficou delimitada para o município de Cuiabá, cuja altitude varia de 200 a 450 metros estando em coordenada cartográfica a latitude 15º 35’ Sul e longitude oeste de 56º 57’. É um local de duas estações bem definidas, a estação seca de abril a outubro e a chuvosa de novembro a março.

A cobertura vegetal predominante em área urbana de extremo interesse para caracterizar a alteração do microclima é aquele presente em terrenos baldios sejam eles públicos ou privados, onde estão sempre presentes as ocorrências de queimadas. Com exceção dos parques municipais, cuja vegetação apresenta ainda característica do cerrado da região, em especial o parque Mãe Bonifácia, as áreas mais afetadas por queimadas são cobertas por gramíneas e outros arbustos normalmente espécies da região de caráter daninho.

2.2 Método 2.2.1 Dados de ocorrência de Incêndio no período 2014 a 2016.

A obtenção dos dados operacionais do 1º Batalhão dos anos de 2014 a 2016, deram as informações básicas da ocorrência de incêndio a estação seca. Ocorrem por excelência em terrenos baldios públicos (marginais a avenidas ou outras vias) e em propriedades privadas. Os relatórios dos boletins de ocorrênColetânea física Ambiental

91

cias reportam que em sua maioria são queimadas em terrenos abandonados, provocados pela vizinhança na intenção simples de efetuar limpeza da área, vandalismos, brigas de vizinhos ou ainda fogo involuntário. Os dados foram obtidos na intenção de comparar com as imagens de satélites NBR (Índice de Queimada Normalizada). As informações dos atendimentos de queimadas urbanas pelo Corpo de Bombeiros Militar de Mato Grosso, (1º Batalhão de Bombeiros Militar), apresentam o atendimento de 34 incêndios para o ano de 2014, 43 para o ano de 2015 e 77 para o ano de 2016. Esses dados correspondem a queimadas urbanas atendidas.

Tabela 1 – Dados de ocorrências de incêndio atendidas pelo Corpo de Bombeiros de Mato Grosso.

OCORRÊNCIA DE INCÊNDIO URBANO EM ÁREA ABERTA DE CUIABÁ Ano Quantidade 2014 35 2015 44 2016 81 Fonte: 1° Batalhão de Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Mato Grosso.

2.2.2 Metodologia (dados orbitais e informações do Corpo de Bombeiros) As imagens do índice espectral NBR (Índice de Queimada Normalizada) para a detecção das cicatrizes de queimadas e avaliação da severidade do fogo correspondem as datas 17/08/2013, 20/08/2014, 23/08/2015 e 28/08/2016, orbita e ponto 226/71 derivadas das refletâncias corrigidas 92

Marta Nogueira (org.)

aos efeitos atmosféricos e foram obtidas por meio do Science Center Platform Processing Architecture (ESPA) (http:// espa.cr.usgs.gov/) do serviço geológico US geological Survey (USGS). Esse índice é derivado da refletância radiométrica do sensor OLI do satélite Landsat 8 com resolução espacial de 30 m, produzido pelo algoritmo Landsat Ecosystem Disturbance Adaptive Processing System (LEDAPS), que foi originalmente desenvolvido pela NASA (Masek et al. 2006).

Foram levantadas as cicatrizes de queima de todo o território do município de Cuiabá (Figura 1) , demonstrando maior frequência e intensidade de fogo nas regiões leste e norte do município que predomina o meio rural, situação essa bem razoável considerando regiões conhecidas de pequenas propriedades para a região leste, configurando a prática de fogo ou queimadas para limpeza de pastos, coincidentes aos parques de preservação da área turístico da Chapada dos Guimarães. Já a região norte limitante com os municípios vizinhos de Rosário Oeste e Região tem uma tendência maior para propriedades maiores, e por essa razão a quantificação e intensidade do fogo aparecem em menor escala. Aliado a estes fatos a existência das rodovias Federais coincidentes na região contribuem com fontes de calor involuntários devido a acidentes com cargas de inflamáveis ou similares, prática de cozinha dos caminhoneiros relatados em alguns acidentes de trânsito ocasionais. É possível perceber pela figura 1 a incidência de incêndio nas mesmas áreas para anos diferentes com implicações muito semelhantes para o período em estudo. O gráfico 1 revela que para os anos analisados, apenas o ano de 2014 tem uma mediana diferente dos demais, influenciado talvez pelo movimento esportivo provocado pela Copa do Mundo 2014, podendo ter alterado comportamentos das pessoas no meio urbano e rural modificando as condições de albedo, daquele ano.

Coletânea física Ambiental

93

Figura 1: imagens do índice NBR estimado por meio das refletâncias do satélite Landsat 8 para o município de Cuiabá nos meses de agosto dos anos de 2013 a 2016 (17/08/2013, 20/08/2014, 23/08/2015 e 28/08/2016).

94

Marta Nogueira (org.)

Gráfico 01 - Boxplot dos índices NBR estimado por meio das refletâncias do satélite Landsat 8 para cidade de Cuiabá nos meses de agosto dos anos de 2013 a 2016 (17/08/2013, 20/08/2014, 23/08/2015 e 28/08/2016).

Coletânea física Ambiental

95

Figura 2: imagens do índice NBR estimado por meio das refletâncias do satélite Landsat 8 para perímetro urbano de Cuiabá nos meses de agosto dos anos de 2013 a 2016 (17/08/2013, 20/08/2014, 23/08/2015 e 28/08/2016).

A análise do gráfico 02 demonstra a permanência da anomalia para o ano de 2014 configurando para este período uma mediana superior aos demais anos inclusive para a região urbana da capital. Essa discrepância dos dados sendo incrementada para o centro urbano do município pode ser atribuída a quantidade de obras acumuladas por ocasião dos movimentos construtivos destinados a realização do campeonato mundial de futebol, uma vez que os dados do INMET para os mesmos anos são semelhantes quanto aos fatores do tempo. Os demais anos seguem idênticos para a analise integral de todo o município. Ao considerar a radiação solar para os anos analisados para o mês de agos96

Marta Nogueira (org.)

to, pode ser constatado que para o meio urbano as alterações observadas são mais severas para o ano de 2014, o que não fica esclarecido devido aos fatores do tempo serem muito parecidas para os anos comparados; pelo menos então os índices de 2014 deveriam se comportar iguais ou semelhantes aqueles de 2013, o que não aconteceu. A radiação solar para o ano de 2015 foi bem inferior a radiação de 2013 e 2014 (veja gráfico 3) o que remete ao entendimento de que 2013 deveria ser compatível ao ano 2014 e não ao ano de 2015. Fica a indagação da anormalidade do mês de agosto do ano de 2014.

Gráfico 2: Boxplot dos índices NBR estimado por meio das refletâncias do satélite Landsat 8 para perímetro urbano de Cuiabá nos meses de agosto dos anos de 2013 a 2016 (17/08/2013, 20/08/2014, 23/08/2015 e 28/08/2016).

Coletânea física Ambiental

97

Gráfico 3 – Fatores do tempo para os anos 2013 a 2015.

Fonte: INMET

3 Conclusões A tendência do microclima urbano da cidade de Cuiabá é de alta temperatura para o ano inteiro. Na estação chuvosa, os dias tem duração de desconforto aliviado nos horários de chuva, embo98

Marta Nogueira (org.)

ra outros problemas possam surgir, tipo proliferação de mosquitos, enchentes, desmoronamentos que fogem do escopo deste trabalho.

O objetivo deste trabalho é caracterizar as condições do microclima na estação de seca, através do desconforto provocado pelas queimadas urbanas e formação de ilhas de calor na sede do município.

Constatado está que na estação seca, o ambiente é adicionado de calor pelos focos de incêndio, além de particulados em suspenção no ar, desconforto visual, perigos ao trânsito e vulnerabilidade do sistema respiratório em crianças e idosos em particular. As imagens mostraram uma imensa quantidade de focos de incêndio tanto no meio rural quanto no meio urbano ensejando mudança de comportamento da população e do gestor público municipal através de medidas de médio e longo prazo, abordando o setor educacional, fiscal, e de prevenção propriamente dita. Quanto ao microclima, fica muito prejudicado em função da grande quantidade de incêndios que ocorrem na estação seca caracterizando este período do ano como um estado de desconforto para a população em especial daquela de classes sociais menores pelo poder de aquisição insuficiente para manter o conforto necessário. Fica claro que o atendimento de ocorrências do Corpo de Bombeiros para a estação seca é muito inferior ao total de queimadas que acontecem no período da seca.

Enquanto as ocorrências atendidas no período é 51,3 (média para 2014,15 e 2016), as queimadas de fato passam a quantitativos incontáveis conforme mostraram as imagens.

Agradecimentos Nosso reconhecimento ao apoio do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental, pela estrutura disponibilizada e orientações do corpo docente da Instituição e ao Prof. Victor Danelichen da Universidade de Cuiabá – UNIC, ao 1º Batalhão do Corpo de Bombeiros Militar de Mato Grosso.

Coletânea física Ambiental

99

Referências BARROS, M.P.D; DE MUSIS, C.R.;Estudo microclimático no Parque Mãe Bonifácia, Cuiabá-MT, 2009.

ANDREAS, W; MICHAEL, G.N; MARCH, S; 2015; Situation monitoring of urban areas using social media data streams, 2015.

RAPHAEL C. D. L; SOHEE. M. K; Stakeholder perceptions and governance challenges in urban protected area management: The case of the Las Piñas – Parañaque Critical Habitat and Ecotourism Area, Philippines.

MARIA C-C; MARIA L. C-A; EDUARDO, D. G-M; JULIA, T. - Wildfire risk associated with different vegetation types within and outside wildland-urban interfaces, 2016.

LUCA, S; PERE, S; SERENA, R; ALBERTO, S; - Complexity In Action? Fringe Agro-forest Systems, Demography and Societal Transformations in Mediterranean Peri-urban Areas, 2015.

THAIS, M.R; ENNER, A; - Detecção de áreas queimadas e severidade a partir do índice espectral ∆NBR, 2015 MASEK, J. G., E. F. VERMONTE, N. E. SALEOUS, R; WOLFE, F. G; HALL, K. F. HUEMMERICH, F. GAO, J. KUTLER, and T.-K. Lim. 2006. “A Landsat Surface Reflectance Dataset for North America, 1990-2000.” IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 3: 68–72. doi:10.1109/ LGRS.2005.857030.

VICTOR, H.M.D; MARCELO,S.B; MAISA,C.S; NADJA,G.M; JOSE, S.N; Relations of vegetation and water indices to volumetric soil water cotent in the Pantanl of Mato Grosso, Brasil.

100

Marta Nogueira (org.)

PARTE 6 Evolução do fenômeno de ilha de calor em cidade de médio porte de clima tropical Diana Carolina Jesus de Paula1; Natallia Sanches e Souza1; Francine Maky Ishii2; Vinicius Leandro Silva Oliveira2; Carlo Ralph De Musis3; Flávia Maria de Moura Santos4 1 Doutorandas do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: arqdiana.paula@gmail.com E-mail: natalliass@hotmail.com 2 Graduandos de Engenharia Civil, Alunos de Iniciação Científica PIBIC/ VIC, Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: francine.maky@gmail.com E-mail: viniciusifro@gmail.com 3 Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e da Universidade de Cuiabá/ UNIC, Cuiabá/ MT E-mail: carlo.demusis@gmail.com 4 Professora do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: flavia-mms@hotmail.com

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1 Introdução A partir da revolução industrial, o processo de crescimento das cidades se acelerou, a industrialização promoveu de modo simultâneo os dois eventos, um de atração pela cidade, outro de expulsão do campo. Contudo, as migrações agora são mais complexas e ocorrem principalmente entre cidades, podendo ser através de fronteiras internacionais e movimentos de população dentro das cidades, entre o centro da cidade e sua periferia, bem como entre centros urbanos secundários (ONU, 2012) De acordo com dados apontandos por Duarte (2015), as regiões mais urbanizadas incluem a América do Norte com 82%, seguido da América Latina e Caribe com 89% e Europa com 73%. Relatórios emitidos pelo IPCC, consideraram a urbanização nas mudanças climáticas somente a partir de 2007 e em 2014 passa a existir um capítulo especialmente dedicado às cidades. Entretanto, as projeções de climas futuros não levam em consideração os efeitos de aquecimento local, como a ilha de calor urbana.

Todavia a Ilha de Calor Urbana – ICU é a principal manifestação do clima urbano e é considerado um dos maiores problemas ambientais do século XXI (RIZMAN, 2008). Devido à influência da ilha de calor urbana nas estimativas do aquecimento global ser controversa, alguns autores defendem a relevância do estudo da relação do crescimento das ilhas de calor com o aumento da urbanização (HANDI, 2010; EMMANUEL & KRUGER, 2012) Coletânea física Ambiental

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Segundo Brandão (2003), a magnitude da ilha de calor é classificada em função da intensidade e são agrupadas em fraca (0 a 2°C), moderada (2 a 4°C), forte (4 a 6°C) e muito forte (> 6°C). Os estudos voltados as ilhas de calor têm se mostrado um instrumento importante, por auxiliar o processo de tomada de decisão no planejamento urbano, isto é, colaboram no entendimento da dinâmica do ambiente físico urbano e os fatores que alteram o conforto ambiental nas cidades.

A maioria dos estudos estão focados nas grandes cidades, no entanto as cidades de porte médio e pequeno possuem características que facilitam a detectação das causas do problema devido a identificação da interação sociedade-natureza na construção do clima urbano (MENDONÇA; RIBEIRO, 2003) Estudos anteriores no município de Cuiabá, demonstraram a relação de altas temperaturas à altas densidade de construções (VASCONCELOS & ZAMPARONI, 2011). Fenômeno de ilha de calor em área central da cidade e ilha de frescor próximo a parque urbano (SANTOS et al., 2012), além de indicativo de aumento na intensidade ilha de calor no verão (PAULA, 2017).

O objetivo deste artigo visa relacionar o movimento da ilha de calor na área urbana de Cuiabá-MT com o uso e cobertura do solo e a ocupação máxima permitida.

2 Material e Método 2.1 Área de estudo Cuiabá é considerada uma cidade de médio porte e está situada na região sul do estado de Mato Grosso, com altitude média inferior a 200m, latitude 15°35’46’’ S e longitude 104

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56°05’48’’ O. O perímetro urbano é resultante das diversas transformações sofridas ao longo de sua história, evidenciando os vazios urbanos decorrentes de especulação imobiliária (IPDU, 2010), conforme Figura 1.

Figura 1 – Perímetro urbano, SOUZA (2016)

O município situa-se na província geomorfológica denominada baixada cuiabana, com baixas amplitudes, e baixos valores de velocidade do vento. O perfil climático é o tropical continental semi-úmido do tipo Aw, segundo a classificação de Köppen, com duas estações bem definidas, uma quente-seca (outono-inverno) e uma quente-úmida (primavera-verão) e máximas diárias de temperatura do ar que oscilam entre 30°C e 36°C (SANTOS, 2012).

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105

2.2 Metodologia A coleta de dados foi realizada por meio de transecto móvel noturno utilizando veículo automotor, às 20 horas, passando por 19 pontos na cidade, sendo o transecto 1 com 10 pontos (19,76km) e o transecto 2 com 9 pontos (11,6km), na estação úmida em 2017, conforme Figura 2(a) e Figura 2(b).

Figura 2– Transectos 1 e 2, figura 2(a) e figura 2(b), PAULA (2017)

Para a coleta utilizou-se um datalogger com GPS, obtendo as coordenadas geográficas. Também foi utilizado o sensor RTL10709 para medir a temperatura do ar e umidade relativa do ar, modelo AM2302, protegido por um abrigo, acoplado na lateral 106

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do veículo com aproximadamente 2m do solo. A velocidade do veículo foi entre 30 e 40 km/h, em dias com condições climáticas estáveis, com ventos leves e céu claro, o que é recomendado pela literatura (OKE, 2004; AMORIM, 2005; SANTOS, 2012).

Para a mensuração da intensidade da ilha de calor urbana foram utilizados os registros dos transectos móveis, ponto por ponto e a estação de referência considerada “estação rural”. A estação rural foi a Estação Meteorológica do Instituto Nacional de Meteorologia - INMET (Código OMM: 86705), localizada no Aeroporto Marechal Rondon, em Várzea Grande- MT, cidade adjacente a Cuiabá-MT. Para identificar o uso e a ocupação do solo nos pontos de estudo foi utilizada a lei complementar de Uso e Ocupação do Solo de Cuiabá – 389/2015. Na quantificação dos atributos de cobertura do solo nos pontos, foram gerados mapas temáticos, de acordo com a metodologia de Kastzschner (1997), foram utilizadas imagens do software Google Earth. Obtendo as porcentagens referentes a cada classe de interesse, isto é, cobertura permeável (vegetação rasteira, vegetação arbórea, solo exposto e corpos d’água) e cobertura impermeável (área pavimentada e área edificada).

2.3 Análise Estatística O coeficiente de relação (r) indica a relação entre as variáveis analisadas, sendo que quanto mais próximo 1 maior a relação entre elas. O coeficiente de correlação (r²), foi utilizado para verificar o grau de relacionamento entre o movimento da Ilha de calor urbana e o tipo de cobertura do solo nos pontos.

Este coeficiente mede o grau de relação, podendo ser forte ou fraca, isto é, para valores ≥ ±0,9 correlação muito forte, ±0,9 a ±0,70 correlação forte, ±0,7 a ±0,50 correlação moderada, ±0,5 a ±0,30 correlação fraca e ±0,3 a ±0,0 correlação desprezível. Os valores foram plotados por meio do software “Gamma Design”.

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3 Resultados e Discussão Os resultados de cobertura do solo, foram obtidos a partir de mapas temáticos, com isso foi possível quantificar os tipos de cobertura permeável e impermeável em cada ponto. Assim como o uso do solo, segundo a Lei Complementar de Uso e Ocupação do Solo Urbano 389/2015, conforme Tabela 1.

Tabela 1 – Relação dos pontos com a cobertura do solo, zona de uso e ocupação máxima permitida Pontos

Mapa temático

Cobertura do solo Cobertura permeável – 43% Cobertura Impermeável – 57%

P1

Cobertura permeável – 56%

P2

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Cobertura Impermeavel – 44%

Uso do solo Zona de Alto Impacto (ZAI) – são destinadas às atividades e empreendimentos da subcategoria alto impacto segregável, ou seja, não é permitida a implantação de atividades de uso residencial. Possui Coeficiente de Ocupação (CO) ≤ 60%, coeficiente de Permeabilidade (CP) ≤ 40%, Potencial Construtivo (PC) de 1 e Limite de Adensamento (LA) de 2, da área do terreno.

Zona Corredor de Tráfego 1 (ZCTR1) – são compreendidas pelos lotes com frente para as vias públicas urbanas, classificadas como vias estruturais, isto é, com padrão geométrico mínimo igual a 30m.

Possui CO ≤ 75%, CP ≤ 25%, PC de 3 e LA de 6, da área do terreno.

Cobertura permeável – 46%

P3

Cobertura Impermeavel – 54%

Cobertura permeável – 75%

P4

Cobertura Impermeavel – 25%

Cobertura permeável – 43%

P5

Cobertura Impermeavel – 57%

Zona Corredor de Tráfego 1 (ZCTR1) – são compreendidas pelos lotes com frente para as vias públicas urbanas, classificadas como vias estruturais, isto é, com padrão geométrico mínimo igual a 30m.

Possui CO ≤ 75%, CP ≤ 25%, PC de 3 e LA de 6, da área do terreno.

Zona Corredor de Tráfego 1 (ZCTR1) – são compreendidas pelos lotes com frente para as vias públicas urbanas, classificadas como vias estruturais, isto é, com padrão geométrico mínimo igual a 30m.

Possui CO ≤ 75%, CP ≤ 25%, PC de 3 e LA de 6, da área do terreno.

Zona Corredor de Tráfego 1 (ZCTR1) – são compreendidas pelos lotes com frente para as vias públicas urbanas, classificadas como vias estruturais, isto é, com padrão geométrico mínimo igual a 30m.

Possui CO ≤ 75%, CP ≤ 25%, PC de 3 e LA de 6, da área do terreno.

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Cobertura permeável – 27%

P6

Cobertura Impermeavel – 72%

Cobertura permeável – 30%

P7

Cobertura Impermeavel – 70%

Cobertura permeável – 33%

P8

Cobertura Impermeavel – 66%

Cobertura permeável – 32%

P9

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Cobertura Impermeavel – 68%

Zona Corredor de Tráfego 1 (ZCTR1) – são compreendidas pelos lotes com frente para as vias públicas urbanas, classificadas como vias estruturais, isto é, com padrão geométrico mínimo igual a 30m.

Possui CO ≤ 75%, CP ≤ 25%, PC de 3 e LA de 6, da área do terreno.

Zona Área Central (ZAC) - formada por parte do centro da cidade e é caracterizada pelo alto grau de concentração e complexidade das funções urbanas.

Possui CO ≤ 80%, CP ≤ 20%, PC de 2 e LA de 3, da área do terreno.

Zona Corredor de Tráfego 1 (ZCTR1) – são compreendidas pelos lotes com frente para as vias públicas urbanas, classificadas como vias estruturais, isto é, com padrão geométrico mínimo igual a 30m.

Possui CO ≤ 75%, CP ≤ 25%, PC de 3 e LA de 6, da área do terreno Zona Corredor de Tráfego 1 (ZCTR1) – são compreendidas pelos lotes com frente para as vias públicas urbanas, classificadas como vias estruturais, isto é, com padrão geométrico mínimo igual a 30m.

Possui CO ≤ 75%, CP ≤ 25%, PC de 3 e LA de 6, da área do terreno

Cobertura permeável – 80%

P10

Cobertura Impermeavel – 20%

Cobertura permeável – 41%

P11

Cobertura Impermeavel – 59%

Cobertura permeável – 23%

P12

Cobertura Impermeavel – 77%

Zona de Expansão Urbana (ZEX) – possui áreas não parceladas para fins urbana, destinada à ampliação da ocupação urbana.

Possui CO ≤ 15%, CP ≤ 85%, PC igual a 0,15 e LA igual a 0,15 da área do terreno.

Zona Área Central (ZAC) - formada por parte do centro da cidade e é caracterizada pelo alto grau de concentração e complexidade das funções urbanas.

Possui CO ≤ 80%, CP ≤ 20%, PC de 2 e LA de 3, da área do terreno.

Zona Área Central (ZAC) - formada por parte do centro da cidade e é caracterizada pelo alto grau de concentração e complexidade das funções urbanas.

Possui CO ≤ 80%, CP ≤ 20%, PC de 2 e LA de 3, da área do terreno.

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Cobertura permeável – 37% Cobertura Impermeavel – 63% P13

Cobertura permeável – 17%

P14

Cobertura Impermeavel – 83%

Cobertura permeável – 23%

P15

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Cobertura Impermeavel – 77%

Zona de Interesse Ambiental 2 (ZIA2) – são constituídas por áreas públicas ou privadas, com excepcional potencial ambiental e paisagístico, com presença de maciços de vegetação, cursos d’ água ou nascentes, e que são destinadas a ocupação de baixa densidade, preferencialmente ao lazer e uso público. Possui CO ≤ 5%, CP ≤ 90%, PC de 0,5 e LA de 0,5, da área do terreno.

Zona Corredor de Tráfego 1 (ZCTR1) – são compreendidas pelos lotes com frente para as vias públicas urbanas, classificadas como vias estruturais, isto é, com padrão geométrico mínimo igual a 30m.

Possui CO ≤ 75%, CP ≤ 25%, PC de 3 e LA de 6, da área do terreno Zona Corredor de Tráfego 1 (ZCTR1) – são compreendidas pelos lotes com frente para as vias públicas urbanas, classificadas como vias estruturais, isto é, com padrão geométrico mínimo igual a 30m.

Possui CO ≤ 75%, CP ≤ 25%, PC de 3 e LA de 6, da área do terreno

Cobertura permeável – 36%

P16

Cobertura Impermeavel – 66%

Cobertura permeável – 85% Cobertura Impermeavel – 15% P17

Cobertura permeável – 32%

P18

Cobertura Impermeavel – 68%

Zona Corredor de Tráfego 1 (ZCTR1) – são compreendidas pelos lotes com frente para as vias públicas urbanas, classificadas como vias estruturais, isto é, com padrão geométrico mínimo igual a 30m.

Possui CO ≤ 75%, CP ≤ 25%, PC de 3 e LA de 6, da área do terreno Zona de Interesse Ambiental 2 (ZIA2) – são constituídas por áreas públicas ou privadas, com excepcional potencial ambiental e paisagístico, com presença de maciços de vegetação, cursos d’ água ou nascentes, e que são destinadas a ocupação de baixa densidade, preferencialmente ao lazer e uso público. Possui CO ≤ 5%, CP ≤ 90%, PC de 0,5 e LA de 0,5, da área do terreno.

Zona Corredor de Tráfego 1 (ZCTR1) – são compreendidas pelos lotes com frente para as vias públicas urbanas, classificadas como vias estruturais, isto é, com padrão geométrico mínimo igual a 30m.

Possui CO ≤ 75%, CP ≤ 25%, PC de 3 e LA de 6, da área do terreno

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Cobertura permeável – 66% P19

Cobertura Impermeavel – 34%

Zona de Expansão Urbana (ZEX) – possui áreas não parceladas para fins urbana, destinada à ampliação da ocupação urbana. Possui CO ≤ 15%, CP ≤ 85%, PC igual a 0,15e LA igual a 0,15 da área do terreno.

Observou-se que os pontos que fazem parte das Zonas de Alto Impacto (ZAI), Zona de Corredor de Tráfego 1 (ZCTR1) e Zona de Área Central (ZAC) registrou-se os maiores valores de cobertura impermeável, isso se deve em parte pelo elevado coeficiente de ocupação destinado a estas zonas, que permitem de 60% a 80% de ocupação da área. Sendo os pontos: P1, P5, P6, P7, P8, P9, P11, P12, P13, P14, P15 e P16.

Entretanto, pode-se identificar que há pontos com altos valores de cobertura permeável situados em zonas com baixo coeficiente de ocupação, permitindo de 5% a 15% de ocupação da sua área, como é o caso da Zona de Interesse Ambiental 2 (ZIA2) e a Zona de Expansão Urbana (ZEX), respectivamente.

Sendo os pontos: P10, P17 e P19.

Estudos indicam que as cidades podem alterar significativamente as condições naturais das superfícies e propriedades atmosfericas, resultando em diferentes padrões de aquecimento na área urbana (CARDOSO et al., 2017). Os registros de temperatura do ar e umidade relativa do ar, tendem a se modificar em escala microclimática, devido ao balanço de energia que sofre intensas alterações com o aumento da absorção da radiação solar, baixo albedo dos materiais de construção e cobertura do solo, que estão associados ao fenômeno de ilhas de calor, especialmente em cidades de clima tropical.

Verificou-se a relação dos dados obtidos do fenômeno da ilha de calor com cobertura permeável e impermeável nos 19 pontos dentro do perímetro urbano de Cuiabá, e as zonas de uso do solo e ocupação máxima permitida, conforme Tabela 2.

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Tabela 2 - Relação dos pontos com a ilha de calor, cobertura do solo, zona de uso e ocupação máxima permitida em Cuiabá-MT

Pontos

IC (°C)

Cobertura Permeável (%)

Cobertura Impermeável (%)

1

2

43

57

ZAI

≤ 60

2

1

56

44

ZCTR1

≤ 75

3

1

46

54

ZCTR1

≤ 75

4

1

75

25

ZCTR1

≤ 75

5

2

43

57

ZCTR1

≤ 75

6

3

27

72

ZCTR1

≤ 75

7

3

30

70

ZAC

≤ 80

8

3

33

66

ZCTR1

≤ 75

9

2

32

68

ZCTR1

≤ 75

10

0

80

20

ZEX

≤ 15

11

2

41

59

ZAC

≤ 80

12

3

23

77

ZAC

≤ 80

13

3

37

63

ZIA2

≤5

14

2

17

83

ZCTR1

≤ 75

15

2

23

77

ZCTR1

≤ 75

16

2

36

66

ZCTR1

≤ 75

17

0

85

15

ZIA2

≤5

18

0

32

68

ZCTR1

≤ 75

19

0

66

34

ZEX

≤ 15

Coeficiente Zona De Uso De Ocupação Do Solo (%)

De acordo com o dados obtidos, notou-se ilha de calor de intensidade fraca a desprezível no inicio e no fim de cada transecto, sendo: P2, P3, P4, P10, P17 e P18 . Contudo, evoluindo Coletânea física Ambiental

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para intensidade moderada no decorrer que o percurso adentra áreas mais adensadas, com valores elevados de cobertura impermeavel, sendo: P5, P6, P7, P8, P12, P13, P14, P15 e P16, conforme Figura 3.

Figura 3 – Relação da ilha de calor e a cobertura impermeável em cada ponto

Notou-se ainda, que os pontos P3, P10, P17, P18 e P19 podendo ser considerados ilhas de frescor e umidade dentro da área urbana, por registrarem valores elevados de cobertura permeavel, por estarem situados em áreas com presença de corpos d`água, principalmente parques urbanos.

Corroborando com o estudo realizado por Sproken-Smith & Oke (1998), quando se refere área de abrangência de um determinado espaço verde estar associado a vários fatores, quanto a influência higrométrica. Estudos referendam que a influência climática tem uma extensão proporcional à dimensão do espaço verde.

A análise estatistica dos dados apresentou coeficiente de relação alto (r=0,96) entre as váriaveis e correlação positiva moderada entre a cobertura impermeavel e a Ilha de calor com valor de r² maior que 0,50, conforme Figura 4.

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Figura 4 – Analise estatística da ilha de calor e a cobertura impermeável

Vale salientar que os dados medidos foi na estação quente -úmida, onde a umidade relativa do ar tende a influenciar os dados de temperatura do ar e consequentemente os valores de ilha de calor. Contudo, os pontos P17, P18 e P19, apresentou correlação negativa com ilha de calor, corroborando com estudos anteriores que apontam ilha de frescor e umidade nesses pontos.

Considerações Finais Este artigo teve como objetivo, relacionar o movimento da ilha de calor na área urbana de Cuiabá-MT com o uso do solo, cobertura do solo e ocupação máxima permitida em cada um dos 19 pontos.

De forma geral os resultados foram satisfatórios, pois foi observado que a ilha de calor começa com intensidade fraca nas extremidades dos transectos, evoluindo para intensidade moderada no decorrer que o percurso adentra áreas mais Coletânea física Ambiental

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adensadas, com valores elevados de cobertura impermeavel.

De acordo com a análise estatística adotada, observou-se relação forte com o aumento da intensidade da ilha de calor com a cobertura do solo e ocupação máxima permitida de acordo com o uso do solo. No entanto, correlação positiva moderada entre as variáveis, vale salientar que os dados utilizados foram da estação quente-úmida.

Portanto, este artigo vem corroborar com estudos de ilha de calor em cidade de porte médio de clima tropical, haja vista, que são poucos voltados a investigação do clima urbano em municípios em expansão e sem planejamento prévio.

Referências BRANDÃO, A. M. P. M. O clima urbano na cidade do Rio de Janeiro, In: MENDONÇA, F. (Org.); MONTEIRO, C. A. F. (Org.). Clima urbano. São Paulo: Contexto, 192f. 2003.

CARDOSO, R. S.; DORIGON, L. P.; TEIXEIRA, D. C. F.; AMORIM, M. C. C. T. Assessment of Urban Heat Islands in Small- and Mid-Sized Cities in Brazil. Climate, v. 5, n. 1, p. 14. doi:10.3390/cli5010014.

CUIABÁ, Prefeitura Municipal de Cuiabá/ Evolução Urbana de Cuiabá. IPDU – Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento Urbano. Cuiabá, 2010.

CUIABÁ, Prefeitura Municipal de Cuiabá/ Lei de Uso e Ocupação do Solo Urbano. IPDU – Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento Urbano. Cuiabá, 2015.

DUARTE, D. H. S. O impacto da vegetação no microclima em cidades adensadas e seu papel na adaptação aos fenômenos de aquecimento urbano. São Paulo, 2015. 167f. Tese (Livre Docência) – Departamento de Tecnologia da Arquitetura – Universidade de São Paulo. São Paulo, 2015.

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EMMANUEL, R.; KRÜGER, E.L. Urban heat island and its impact on climate change resilience in a shrinking city: The case of Glasgow, UK. Building and Environment, v. 53: p. 137149, 2012 KATZSCHNER, L. Urban climate studies as tools for urban planning and architecture. In: Anais IV Encontro Nacional de Conforto no Ambiente Construido. Salvador, 1997, INMET – Instituto Nacional de Meteorologia. Disponível em: http://www.cecs.unimontes.br/index.php/pt/dados-meteorologicos/356-dados-meteorologicos.html. Acesso em 06.11.2017.

SPRONKEN-SMITH, R. A.; Oke, T. R. The thermal regime of urban parks in two cities with different summer climates. International Journal of Remote Sensing. 19, 1998. p.2085-2104.

SOUZA, N. S. Análise da relação da radiação solar na formação de ilhas de calor em diferentes configurações urbanas em Cuiabá-MT. Cuiabá, 2016, 60f. Dissertação (Mestrado)Instituto de Pós Graduação em Física-Ambiental, Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá.

ONU- Organizações das Nações Unidas. (2012) Disponível em http://unicrio.org.br/ Acesso em 09.11.2016.

PAULA, D.C.J – Análise termohigrométrica pós intervenções urbanas em Cuiabá-MT. Cuiabá, 2017. 106f. Dissertação (Mestrado em Física Ambiental) – Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental, Universidade Federal de Mato Grosso. Cuiabá, 2017.

VASCONCELOS, L. C. S.; ZAMPARONI, C. A. G. P. Os Efeitos da urbanização no microclima no bairro Mora da Serra, Cuiabá-MT. Revista O Espaço Geográfico em Análise – RAEGA, v. 23, 2011. p.573-599.

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PARTE 7 Análise termo higrométrica e percepção térmica em parque urbano na cidade de Cuiabá-MT Eduardo Menacho Campos1; Gabriely Albuez1; Louhanna Acioly Wanderley1; Marcela de Davi Cristovão1; Mariana Hondo1; Thaís Cristhine Silva Tavares1; Deborah Caroline Zanatta1; Luciane Cleonice Durante2; Iramaia Jorge de Paulo3; Leone Francisco Amorim Curado4; Flávia Maria de Moura Santos5; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira5 ¹ Graduandos de Arquitetura e Urbanismo, Aluno de Iniciação Científica PIBIC/ VIC, Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: eduardomenachocampos@live.com E-mail: gabrielyalbuez@gmail.com E-mail: louhanna.yloica@gmail.com E-mail: marceladcristovao@gmail.com E-mail: marihondo@gmail.com E-mail: thaistavares20@gmail.com E-mail: deborahzanatta2@gmail.com 2 Professora do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Engenharia de Edificações e Ambiental/ FAET/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: luciane.durante@hotmail.com 3 Professora e Diretora do Instituto de Física/ IF e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: iramaiaj@gmail.com 4 Professor do Instituto de Física/ IF e do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: leonecurado@gmail.com 5 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: flavia-mms@hotmail.com E-mail: mcjanp@gmail.com

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1 Introdução Quando se trata de conforto urbano é indispensável que se estude as condições microclimáticas desses ambientes, pois sem dúvida este é um dos temas que mais interfere nesta qualidade final. No ambiente urbano há a presença de diversos elementos como a geometria urbana, vegetação, corpos d’agua e esses possuem diferentes propriedades térmicas que vão influenciar esses microclimas. Dentro deste contexto é determinante para a melhora das condições ambientais das cidades, especialmente em Cuiabá que possui uma estação quente-seca tão rigorosa, entender como funciona a relação desses microclimas urbanos.

Um centro urbano com uma arborização adequada tem vantagens como amenização do calor, o aumento do sombreamento e a melhora na temperatura, umidade e qualidade do ar. Além disso, estudos mostram que o impacto de parques urbanos no microclima chega a ter uma redução de até 4ºC no meio urbano.

Em contrapartida, a presença de áreas verdes no perímetro urbano, como parques, praças e canteiros, além de atuar como elemento de reestruturação dos espaços urbanos, resulta em uma série de benefícios para a cidade, pois influencia no microclima através da amenização da temperatura, da absorção de poluentes e do aumento da umidade relativa do ar, proporcionando melhores sensações térmicas à população, ou seja, a vegetação possui função fundamental com suas propriedades no balanço energético. Espaços públicos destinados a áreas verdes são indispensáveis para proporcionar bem estar a população, pois estão atrelados a saúde física e mental humana (LOBOTA e ANGELIS, 2005) Coletânea física Ambiental

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Em estudo realizado na cidade de Cuiabá/MT desenvolvido por Santos et al. (2013), foi constatado que as áreas próximas aos maciços vegetativos apresentam temperaturas do ar reduzidas e elevados índices de umidade relativa do ar, constituindo então um microclima independente. Sendo assim, entende-se que a vegetação atua como importante instrumento de regulamentação das variáveis termohigrométricas, auxiliando no controle de condições desfavoráveis ao conforto térmico dos usuários.

Desta forma, esta pesquisa tem o objetivo analisar a influência da cobertura do solo no microclima do parque estadual Zé Bolo Flô em Cuiabá/MT por meio das diferenças de temperatura e umidade do ar coletados pelo transecto móvel.

2 Materiais e Métodos 2.1 Características Climáticas de Cuiabá

Figura 1 – Localização da área urbana de Cuiabá/MT

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A cidade de Cuiabá está localizada na latitude 15º10’, 15º50’ Sul e longitude 50º50’, 50º10’ Oeste. Com uma área de 3.224,68 km², sendo deste 251,94 km² de área urbana e 2.972,74 km² pertencente a área rural. No município, além da sede, fazem parte os distritos de Coxipó do Ouro, Coxipó da Ponte e Guia, formando também cornubação com a cidade de Várzea Grande, que são separadas pelo rio Cuiabá.

Cuiabá tem um clima classificado como AW de Koppen, sendo tropical semiúmido com duas estações bem definidas, a seca e a chuvosa. De acordo com o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), a estação quente-seca equivale aos meses de abril a outubro e a quente-úmida os meses de novembro a março, sendo que nos meses de dezembro, janeiro e fevereiro concentra 80% do total do ano que tem uma média de 1.750 mm.

Com baixa amplitude térmica, a temperatura média anual é de 26,8°C, com média das máximas podendo chegar aos 42°C e média das mínimas aos 15°C. Em relação a umidade relativa do ar anual tem um média de 78%, contudo é muito comum que na estação quente-seca fique a baixo de 60%. (CUIABÁ, 2009).

Situada em uma altitude de 165 metros acima do nível do mar, varia na área urbana de 146 a 250 metros. Situa-se na província geomorfológica denominada Depressão Cuiabana que consiste numa peneplanície de erosão, onde predominam relevos de baixas amplitudes. Na área urbana e seu entorno, assinala sete unidades distintas segundo o modelo do relevo: canal fluvial, dique marginal, planície de inundação, área alagadiça, área aplainada, colinas e morrotes, que apresentam características próprias e comportamento específico quanto às diversas formas de uso e ocupação do solo, (CUIABÁ, 2009).

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2.2 Parque Zé Bolo Flô

Figura 2 – Localização Parque Estadual Zé Bolo Flô Fonte: Google Earth, 2018

Localizado no bairro Coxipó, região sul de Cuiabá, está situado o parque estadual Zé Bolo Flô, criado em 2001 com 66 hectares de flora nativa do cerrado, duas pistas para caminhadas e muitos outros caminhos alternativos utilizados pela população.

Dentro do parque também está situado o complexo de unidades de saúde, sendo a Escola de Saúde Pública, o Centro Integrado de Atendimento Psicossocial (CIAP) Adauto Botelho e o Ofidiário do Estado.

2.3 Materiais O instrumento utilizado para a coleta de dados é o Datalogger da marca Hobo, que aferi a temperatura e umidade do ar protegido por um abrigo, a aproximadamente 1,50m do solo.

Além do Datalogger foi utilizado outros dois instrumentos, um termohigro-anemômetro digital portátil que medi a velocidade do ar e o termômetro infravermelho medir a temperatura superficial. Contudo, somente o Datalogger é o objeto desta pesquisa.

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Figura 3 – Equipamentos de medição ( Datalogger e abrigo PVC)

O abrigo de proteção do Datalogger foi confeccionado no laboratório de instrumentação do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental, utilizando um tubo PVC branco para refletir a radiação. O tubo foi todo perfurado para permitir a passagem de ar, e em seu topo colocado um funil para proteger o sensor da radiação solar direta e precipitações. A adequada orientação para o manuseio do equipamento foi dada pelos professores orientadores da física ambiental a todos os alunos da iniciação científica.

2.4 Métodos A escolha do parque estadual Zé Bolo Flô tem como objetivo uma análise climática dos parques urbanos de Cuiabá, que por serem grandes áreas verdes de cobertura vegetal nativa dentro da área urbana, contribuem para um clima mais ameno no entorno, devido a influência que faz no microclima, interferindo nas variáveis climáticas de umidade do ar e temperatura do ar, o que os caracterizam como um local adequado para a pesquisa, já que tem a sua área caracterizada como um microclima urbano.

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Por meio de imagens de satélite e visita ao local, foi definido um percurso com base nas trilhas existentes do parque, onde se estabeleceu 16 pontos para se aferir a temperatura e umidade do ar, sendo que o ponto 1 e 16 são coincidentes para fechar o percurso (Figura 3). Os pontos foram definidos conforme a cobertura do solo e as diferentes características quanto à pavimentação, de uma forma que atendesse com uniformidade os diferentes materiais, áreas de sol e sombreada, permeáveis e as pavimentadas pois assim se obtém uma maior variedade de situações o que permite uma melhor avaliação dos resultados.

Figura 3 – Vista aérea dos pontos no parque Fonte: Adaptado do Google Earth, 2018

As medições ocorreram em dois períodos do dia, sendo as 08h e 14h, conforme recomendação da Organização Mundial de Meteorologia (OMM), por 3 dias em cada mês durante 1 ano, de junho de 2016 a maio de 2017. O método escolhido para a coleta dos dados micrometeorológicos foi o do transecto móvel, onde se percorre o percurso definido a pé, parando em cada um dos 16 pontos para aferição da temperatura do ar (Cº), umidade relativa do ar (%) e velocidade do vento (m/s).

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A aferição de dados em todo o percurso leva aproximadamente 40 minutos e junto com o uso do instrumento foi realizado entrevistas com usuários do parque encontrados no trajeto, que através de um questionário informavam qual era o nível de conforto térmico no momento em relação a velocidade do vento, radiação solar, temperatura e umidade do ar. As informações do questionário foram empregues na análise qualitativa da condição climática ao nível do usuário.

Em vista disso, a etapa de coleta de dados tem o objetivo de permitir uma avaliação deste microclima, analisando as variações climáticas e detectando onde ocorre as denominadas ilhas de calor e de frescor, justificando essa análise por meio das bibliografias estudadas.

3 Resultados e Discussão 3.1 Questionários Segundo as respostas obtidas nos questionários, foi possível realizar a relação de idade e sexo dos entrevistados (Figura 4). Nota-se a presença majoritariamente masculina no período vespertino, tanto na temporada quente-seca quanto na quente-úmida. Já com relação a idade dos entrevistados, percebe-se a grande variação do público presente no parque, sendo que as respostas mais expressivas foram obtidas nas manhãs do período quente-úmido, onde pessoas com idade entre 20 e 30 anos somaram 60% dos entrevistados.

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Figura 4 – Relação de sexo e idade dos entrevistados.

As figuras a seguir trazem as questões relativas à avaliação dos usuários do Parque Zé Bolo Flô quanto a percepção térmica (Figuras 5), bem como os resultados das respostas ao questionário. As entrevistas foram realizadas durante os períodos quenteseco e quente-úmido, nos turnos matutino e vespertino.

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Figura 5 - Questões relativas à percepção térmica aplicados aos usuários do Parque Zé Bolo Flô.

Considerando-se as características microclimáticas da cidade de Cuiabá, que apresenta temperaturas elevadas na maior parte do ano, observou-se nos questionários que, no que diz respeito à percepção térmica dos usuários, a maior parte das respostas oscilaram do estado neutro a sensação de calor (Fig.7- Questão 1), nos dois períodos e horários analisados, com condições climáticas consideradas toleráveis (Fig.7-Questão 4). As respostas mais diversificadas foram a respeito da sensação de conforto térmico, onde é possível observar que aproximadamente 34% das pessoas entrevistadas no período quente-úmido do turno matutino sentiam-se desconfortáveis, como se pode observar na Questão 2 da Figura 7. Atribui-se este desconforto à elevada umidade relativa do ar que, em altas porcentagens, dificulta a evaporação da transpiração dos transeuntes reduzindo a troca térmica com o ambiente. O mesmo pôde ser notado nas respostas obtidas na Questão 1, onde aproximadamente 55% dos entrevistados confirmaram estar sentindo calor.

Em relação às condições climáticas do período quente-seco na manhã, a maior parte dos usuários alegaram sentir-se confortáveis, enquanto os da tarde disseram estar pouco confortáveis.

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3.2 Dados Termohigrométricos A figura 5 apresenta os dados de temperatura do ar (°C) e umidade relativa do ar (%) dos meses da estação quente-seca separada pelos períodos matutinos e vespertinos.

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Figura 6 – Temperatura do ar e Umidade Relativa do ar para o período quente-seco

É perceptível através dos gráficos o início da estação quenteseca mais rigorosa, observa-se uma elevação na temperatura de junho para julho e setembro um aumento de 5º e 7º respectivamente. A exceção é agosto que teve as médias influenciada por uma frente fria, o que justifica a temperatura mais branda.

Em relação a umidade do ar é possível relacionar com os valores da temperatura nos mesmos dias, evidenciando a relação de ambas, onde se percebesse que conforme a temperatura ar aumenta do mesmo modo a umidade relativa do ar diminui.

O mês de setembro é o mais rigoroso da estação quente-seca, onde a temperatura mesmo pela manhã já fica na média de 134

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30º, enquanto a tarde fica a cima de 35º. Já a umidade mesmo pela manhã fica na média de 50%, enquanto a tarde na média de 30%, muito a baixo dos 60% recomendado pela OMS.

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Figura 7 – Temperatura do ar e Umidade Relativa do ar para o período quente-úmido

A estação quente-úmida, embora também apresente temperaturas elevadas, o fato de ter chuvas frequentes mante a umidade do ar próximo ao índice de 60% recomendado pela OMS, o que melhora muito o conforto das pessoas. Assim, o que ocorre também é um melhor controle climático, onde as temperaturas variam pouco durante os dias, com considerável aumento durante a tarde. É evidenciado a variação climática do decorrer do ano, onde na estação quente-seca ocorre as médias mais alta de temperatura em julho e setembro, conforme já discutido. Em con136

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traposição a menor temperatura é registrada em março, que se justifica por ser um dos meses com mais concentração de chuva e alta % de umidade.

Assim como a temperatura, a umidade é mais impactada em julho e setembro, onde em consequência da estiagem sofrem com a umidade mais baixa e consequente temperatura mais alta.

Março como um dos meses de maior frequência e quantidade de chuvas, tem a média da umidade a cima de 70%, tanto pela manhã quanto a tarde, justificando a menor temperatura no ano.

4 Conclusões É de grande importância o estudo da climatologia urbana, e esta pesquisa, que se desenvolveu através do uso do transecto móvel mostra-se muito eficiente na investigação climatológica dentro do percurso, pois para nós pesquisador vai além de apenas coletar os dados climáticos, permite a vivencia do ambiente.

Com isso fica evidenciado na pratica como é a relação em uma área do que há nela e quem está nela, ao se estudar um microclima como o do parque Zé Bolo Flô.

E assim, por meio dos dados coletados e sua posterior analise é possível se concluir que embora a cidade tenha um clima rigoroso, principalmente na estação seca, a grande arborização do local influência de forma significativa no aumento do conforto térmico dos ambientes urbanos. Percebe-se também o comportamento climático típico da região, com temperaturas bem mais elevada e baixa umidade do ar na estação seca, que sofre breve interferência de frentes fria que também ocorre no período.

Outro fator a se considerar é que, como a área do parque estava sobre influência da grande massa arbórea, o que ocasiona na formação de ilhas de umidade, pois ocorre a liberação da energia para o meio acarretando em queda da temperatura local Coletânea física Ambiental

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e aumento da umidade relativa do ar. Ou seja, já que a maior parte da cidade fica distante de parques municipais ou estaduais, esses locais provavelmente estavam com a temperatura e umidade relativa do ar em piores condições que a do parque.

Portanto, a implantação de cada vez mais vegetação no meio urbano, principalmente pelos parques que têm grande concentração, contribui significativamente no conforto climático dos habitantes e sua qualidade de vida, pois de tal modo, haverá um maior controle de temperatura e umidade relativa do ar, tão importante para cidades com Cuiabá que tem um clima tão rigoroso.

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Plano de Manejo do Parque Estadual Zé Bolo Flô. Cuiabá, 2012

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PARTE 8 Análise termohigrométrica nos eixos viários centrais da malha urbana original da cidade de Sinop-MT Érico Vinicius da Silva Zavitoski1; Alfredo dos Santos Weber1; Eiti Felipe Matsubara Ywamot2; Geraldo Aparecido Rodrigues Neves3; Flávia Maria de Moura Santos4; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira4 1 Doutorandos do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: erico.arq@hotmail.com E-mail: alfredo.weber@hotmail.com 2 Graduando de Arquitetura e Urbanismo/ FAET, Aluno de Iniciação Científica/ VIC, Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: eiti414felipe@hotmail.com 3 Técnico do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: garneves@gmail.com 4 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: flavia-mms@hotmail.com E-mail: mcjanp@gmail.com

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1 Introdução O processo de urbanização pode alterar significativamente o microclima das cidades, o que tem feito crescer o número de pesquisas sobre o desempenho climático dos espaços urbanos.

A configuração urbana causa um microclima próprio, devido às interferências de diversos condicionantes estruturais, como por exemplo: revestimentos do solo, rugosidade e porosidade, densidade construída, tamanho da estrutura urbana, uso e ocupação do solo, orientação geográfica da malha urbana, permeabilidade do solo, propriedades termodinâmicas dos materiais, áreas verdes, emissão de poluentes.

Segundo Veiga (2000, p. 22), o paradigma da economia política foi a perspectiva dominante nas análises urbanas brasileiras e latino-americanas das últimas décadas. Neste contexto, pode-se dizer que os estudos urbanos brasileiros carecem de novas abordagens metodológicas que permitam avançar sobre questões contemporâneas. Por essa tradição, esbarram em duas premissas distintas e simultâneas: uma de ordem teórica; e outra metodológica.

O desenvolvimento das cidades no Estado de Mato Grosso, não fogem da realidade política e econômica do país, tendo seu crescimento desordenado, com pouca preocupação na paisagem, estrutura funcional urbana e sem muitas preocupações ambientais.

A fundação da cidade de Sinop, em meados da década de 70, no Estado de Mato Grosso, se deu de uma forma diferenciada, onde a equipe colonizadora trouxe para o Estado a inovação do planejamento urbano pré-implantação. Mas devido ao acelerado crescimento populacional, as áreas de expansões urbanas Coletânea física Ambiental

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surgiram sem um vetor de crescimento previamente elaborado e sem estudos de impactos futuros. Sendo um potencial objeto de estudo para analisar o microclima urbano.

A cidade de Sinop-Mt, localizada na região norte do estado de Mato Grosso, é considerada jovem no aspecto cronológico. Sinop passou por um processo de migração bastante acelerado, chegando a 100 mil habitantes em menos de duas décadas. Com isso, sua estrutura urbana, antes planejada, teve que ceder à expansão territorial com novos vetores de crescimento desordenados.

Hoje a cidade com registro de cerca de 113.099 habitantes (IBGE 2010), dentro de uma estrutura urbana evidentemente heterogênea. Alguns aspectos ambientais e estruturais podem caracterizar a cidade atualmente, como: diversidade de uso e ocupação do solo; áreas naturais de preservação permanente com dimensões consideráveis dentro da malha urbana; descentralização de áreas comerciais; mobilidade urbana passando por processo de reestruturação devido ao acelerado aumento de veículos automotores nas ruas; entre outros fatores que são consequência de um rápido crescimento urbano.

Este trabalho tem como objetivo geral analisar o microclima urbano da cidade de Sinop-Mt, tendo como objeto de estudo regiões centrais e periféricas, abrangendo distintas características urbanas.

Tendo como especificidades desse objetivo, caracterizar as estruturas das regiões estudadas, como: uso e ocupação do solo; materiais de revestimento das vias e espaços públicos; tipologia das construções; arborização de calçadas e posicionamento da malha urbana com referência nas coordenadas geográficas. Fazer medições de temperatura do ar, temperatura radiante, umidade relativa do ar e velocidade dos ventos, através de transecto móvel no período quente úmido e quente seco, e através de uma estação micrometereológica fixa. Fazer questionários, entrevistando os indivíduos que usufruem esses espaços.

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2 Revisão bibliográfica 2.1 Clima urbano O clima urbano é um sistema aberto do ambiente urbano resultante da inter-relação entre os fenômenos naturais e as atividades antrópicas que acontecem dentro das cidades. O processo de urbanização é um fator determinante para alteração do clima urbano, pois interferem em como os fenômenos naturais irão responder a uma nova configuração espacial.

Oke (1996) afirma essa dinamicidade do sistema, quando conceitua o clima urbano como adaptativo, seja pela morfologia e geometria da malha urbana, pela permeabilidade ou propriedades termodinâmicas dos materiais das superfícies, pelo aumento do fluxo de automóveis, entre outros fatores que provocam alterações no balanço energético local. Oliveira (1993), reporta que o clima urbano não só é determinado pelas características da forma urbana, mas também pelas atividades humanas que ali desempenham.

Para que possamos compreender o clima urbano dentro de suas complexidades e distinções, temos que entender o clima de forma mais abrangente, e quais são suas variáveis climáticas. O clima geralmente é caracterizado dentro de macrorregiões, por uma sequência considerável de tempo de medições, podendo estes sofrerem alterações bruscas quando se trata de fragmentar espaços, tornando menores as áreas de estudo, pois “cada cidade é composta por um mosaico de microclimas diferentes” (DUARTE e SERRA, 2003, p. 8).

O conforto térmico e visual dos espaços abertos é fortemente dependente do projeto urbano. As decisões do arquiteto urbanista podem transformar o microclima, tornando-o confortável ou insuportável. Assim, o clima local será determinante nas decisões de projeto (CORBELLA, 2003, p. 25).

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Ao se estudar o clima, deve-se levar em consideração diversos fatores espaciais naturais como: latitude, longitude, altitude, cobertura superficial (solo, água, vegetação), topografia, para posteriormente fazer coletas das variáreis climáticas como: temperatura do ar, umidade do ar, velocidade e direção dos ventos, radiação solar e precipitações. Observando o comportamento de determinada região durante um período de tempo considerável, para poder caracterizar um clima como peremptório daquele local.

No Brasil, pesquisas que envolvem o clima urbano vieram a surgir em meados da década de 1970, através Monteiro, que procurava dar foco ao comportamento climático das cidades sob uma perspectiva conjuntiva e integradora. No ponto de vista de Monteiro (1976, p.95 e 2003, p.19), “o clima urbano é um sistema que abrange o clima de um dado espaço terrestre e sua urbanização”. Em 1976, Monteiro na aplicação das noções de funcionalidade sistêmica aos seus estudos sobre o clima urbano apresentou uma teoria para este estudo que se denominou S.C.U. (Sistema Clima Urbano).

O autor denomina clima urbano como um sistema aberto, que possui dinamicidade e que se adapta conforme a estrutura de uma cidade. As mudanças estruturais de uma cidade impacta positiva ou negativamente na atmosfera. Sendo de responsabilidade do homem fazer análise do Sistema Clima Urbano, visando através dos resultados obtidos, se planejar a cidade de forma que minimizem os impactos ambientais (MENDONÇA,1994).

Na literatura temos grandes pesquisadores que analisaram amplamente o clima, seus fatores e elementos, embora que tratados de formas distintas de autor para autor (Olgyay, 1963; Ferreira, 1965; Givoni, 1976; Lynch, 1980; Comes, 1980;).

2.2 Microclima urbano Para melhor entender sobre clima e microclima, deve-se levar em consideração proporção de escala espacial. Mendonça 146

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e Danni-Oliveira (2007, p.24) definem o microclima como “a menor e a mais imprecisa unidade escalar climática (podendo variar de alguns centímetros a centenas de metros quadrados) ”.

Alguns autores dimensionam essa escala climática. Segundo Oke (1982, apud STRAMANDINOLI, 2008), o microclima possui um raio de influência de até 1 (um) quilômetro. Diferentemente das áreas rurais, nas cidades as condições climáticas gerais estão modificadas, transformando-se em um microclima característico destas áreas, denominado “microclima urbano”.

O comportamento do clima com as diferentes configurações locais e pontuais de um espaço construído, pode causar diversos comportamentos desordenados. Fazendo com que dentro de um único espaço urbano, tenhamos variados microclimas.

3 Area de Estudo A pesquisa foi desenvolvida no ambiente urbano da cidade de Sinop, localizada na macrorregião Médio-Norte do Estado Mato Grosso, distante aproximadamente 500 km da capital, por acessos via solo. Tendo como localização geográfica 11º50’53” de latitude sul e 55º38’57” de longitude oeste de Greenwich, altitude de aproximadamente 384m em planície. A cidade possui seu relevo pertencente ao Planalto dos Parecis, e seu bioma pertencente a Floresta Amazônica, contendo 3.942,229 km² em sua unidade territorial (IBGE 2016) e uma população com cerca de 113.099 habitantes (IBGE 2010), estimando que no ano de 2017 possua 135.874 habitantes (figura 1).

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Figura 1 – localização da região do estudo

A área estudada é caracterizada por Zona Urbana Consolidada – ZUC, segundo plano diretor participativo, mostrada na figura 02. Zona esta que foi previamente elaborada pela equipe colonizadora antes da implantação da cidade em meados da década de 70.

Figura 2 – Mapa de Microzoneamento da Macrozona Urbana.

Fonte: adaptado de Plano Diretor Participativo de Sinop-MT,2006.

A Zona Urbana Consolidada – ZUC, apresenta uma predominante malha urbana reticulada (planeada) ortogonal regular. Contando com ruas e avenidas que cortam toda a zona, 148

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com larguras consideráveis, pois possuem além do leito carroçável áreas de estacionamento de ambos os lados. As vias são 100% pavimentadas, e possuem calçadas entre 5 a 6 metros de largura, sendo de 6 metros nas grandes avenidas e 5 metros nas demais ruas e avenidas. A arborização de calçadas é bastante irregular, sendo mais densas em algumas regiões e desérticas em outras. A ZUC é predominantemente horizontal quanto as edificações conforme na figura 3, notando-se poucas construções acima de 4 pavimentos, porém a densidade construtiva é bastante significativa.

Figura 3 - Vista aérea do centro da cidade de Sinop-MT, 2016.

Fonte: Prefeitura Municipal de Sinop-MT

As áreas estudadas, contam com coleta de dados climáticos em 2 eixos viários centrais, que cortam perpendicularmente e transversalmente a ZUC, contemplando toda a avenida da Saudade, consecutivamente Governador Julio Campos e posteriormente toda a avenida das Sibipirunas.

O presente trabalho também conta com coleta de dados climáticos através de uma estação micrometereológica instalada na região central da cidade, caracterizada como Setor Comercial da cidade.

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Figura 4 - Imagem satélite da Zona Urbana Consolidada.

Fonte: adaptado de Google Earth

4 Materiais e métodos 4.1 Instrumentação O transecto móvel foi por meio de um veículo automotivo adaptado por um sensor termohigrômetro (DHT22) no seu lado externo, conforme figura 5, protegido por um abrigo desenvolvido pela pesquisadora Drª.Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira, abrigo este construído em canos de material PVC. Esse aparelho tem consumo de corrente (2,5 mA durante medições, e 100-150µA em standby), e que possui internamente um sensor de umidade capacitivo e um termistor, além de um 150

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conversor analógico/digital para comunicação com o microcontrolador. Na parte interna do automóvel possui um computador portátil (notebook) conectado a um microcontrolador também portátil produzido pelo pesquisador e professor Dr. Geraldo Aparecido Rodrigues Neves, que desempenha o trabalho de receber e processar os dados advindos do sensor externo, sendo ativado quando em contato com sinais de satélite. Exemplificação na figura 5.

Figura 5 - Imagem satélite da Zona Urbana Consolidada (ZAVITOSKI, 2017)

Para melhor validação dos dados científicos, a pesquisa conta também a coleta de dados através de uma microestação metereológica comercial (DAVIS Vantage Pro2 sem fio), conforme figura 6, instalada em um ponto fixo dentro da ZUC, para coletar variáveis climáticas de temperatura e umidade do ar, velocidade e direção dos ventos, e índice pluviométrico, durante um período de 1 ano.

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Figura 6 – Microestação Metereológica Fixa Fonte: https://www.davisnet.com

4.2 Medições das variáveis climáticas Conforme estudos realizados, foram estabelecidos como dias ideais para medições das variáveis climáticas, dias com céu claro e ventos fracos (OKE, 1982), interferindo na coleta de dados não ser regular e contínua, quando levado em consideração a medição de forma aleatória, porém não deixando de abranger todas as estações climáticas locais (quente úmida e quente seca).

A OMM (Organização Meteorológica Mundial) preconiza que as observações meteorológicas sejam realizadas em pelo menos três dos seguintes horários: 6:00, 12:00, 18:00 e 24:00 horas do “Tempo Médio de Greenwich” (TMG) ou (UTC) do termo em inglês “Coordinated Universal Time”, podendo descartar um horário conforme a conveniência local. Normalmente o horário descartado está entre 24:00 e 6:00 horas do horário civil local.

Tendo como escolha para coleta das variáveis climáticas o horário de 20:00 horas, seguindo o mesmo período e método utilizado por SANTOS (2012), horário em que as temperaturas do ar não experimentam mudanças repentinas pela ausência da radiação solar, uma vez que existe uma diferença de tempo considerável entre a primeira e a última coleta.

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4.2.1 Estação Micrometereológica fixa Segundo o INMET – Instituto Nacional de Meteorologia, os instrumentos meteorológicos são equipamentos utilizados para adquirir dados meteorológicos (termômetro/temperatura do ar, pressão atmosférica/barômetro, higrômetro/umidade relativa do ar etc). A reunião desses instrumentos em um mesmo local, é denominada estação meteorológica.

A estação micrometereológica comercial foi instalada em um local estratégico, dentro do Setor Comercial da cidade. Setor este que se encontra nas áreas centrais da Zona Urbana Consolidada, conforme figura 7.

Figura 7 – Setorização da estação micrometereológica fixa Fonte: adaptado de Google Earth

A instalação foi feita com uma haste metálica galvanizada, fixada em uma parede de alvenaria, a uma altura de 4,00m do chão. O local (figura 8) foi escolhido por não sofrer interferência de sombreamento do entorno, por receber radiação durante todo o tempo de exposição solar, e distante de vegetações altas para evitar entupimento do coletor de águas pluviais.

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Figura 8 – Estação micrometereológica fixa “in loco” (ZAVITOSKI,2017)

4.2.2 Transecto móvel A coleta de dados através de transecto móvel, surgiu da necessidade de diminuir custos na obtenção dos dados climatológicos, tendo em vista que, o método do transecto móvel consiste em um percurso previamente estabelecido, registrando as medições em pontos com distâncias pré-determinadas (PAULA, 2016).

A escolha dos pontos de coletas se deu de forma que abrangesse representativamente toda Zona Urbana Consolidada ZUC, contemplando áreas residenciais, comerciais, próximo a construções verticalizadas, áreas com pouco fluxo de veículos, áreas com bastante fluxo de veículos, áreas mais arborizadas e menos arborizadas, e áreas que estivessem próximos a parques urbanos com maciços de vegetação.

A pesquisa conta com coleta de dados através de transecto móvel em 17 pontos estratégicos nos eixos viários centrais da ZUC, conforme figura 9, sendo esse percurso percorrido em 1 (uma) hora.

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Figura 9 – Pontos de coletas de dados de variáveis climatológicas, através de transecto móvel Fonte: adaptado de Google Earth

Descrição dos pontos de coletas de dados climatológicos: Ponto 1 – Avenida da saudade, em frente ao cemitério municipal e em frente a reserva R-7 do córrego Marlene.

Ponto 2 - Avenida da saudade, na lateral da Universidade do Estado de Mato Grosso – UNEMAT. Ponto 3 – Lateral da praça da Catedral Sagrado Coração de Jesus.

Ponto 4 – Praça Plinio Callegaro.

Ponto 5 – Avenida Julio Campos, próximo à rua das Primaveras.

Ponto 6 – Avenida Julio Campos, ao lado da praça da bíblia.

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Ponto 7 – Avenida Brasília, próximo a rodovia federal BR-163.

Ponto 8 – Avenida Brasília, em frente ao hospital veterinário da Universidade Federal de Mato Grosso – UFMT. Ponto 9 – Avenida Brasília, em frente à entrada principal da Universidade Federal de Mato Grosso – UFMT. Ponto 10 – Avenida das Sibipirunas, no bairro Parque das Araras, entre a rua dos ciprestes e rua dos babaçus.

Ponto 11- Avenida das Sibipirunas, no bairro Jardim Primavera, entre a rua das Salivas e a rua dos Agapantos.

Ponto 12 – Avenida das Sibipirunas, no bairro Jardim Primavera, entre a rua das Bilbérgias e rua dos Caládios.

Ponto 13 – Avenida das Sibipirunas, no Setor Res. Norte, entre a rua dos Cajueiros e a avenida das Figueiras.

Ponto 14 –Avenida das Sibipirunas, no Setor Residencial Sul, entre a avenida das Embaúbas e a rua das Caviúnas.

Ponto 15 - Avenida das Sibipirunas, no bairro Jardim Botânico, entre a rua das Seringueiras e rua dos Cedros.

Ponto 16 – Avenida das Sibipirunas, no bairro Jardim Jacarandás, entre a rua das Pitombeiras e rua dos Baluís.

Ponto 17 – Avenida das Sibipirunas, no bairro Jardim Jacarandás, entre a rua das Ameixeiras e rua das Jaqueiras.

5 Apresentação e análise dos resultados Dentro de uma análise comportamental das variáveis climatológicas coletadas nos períodos quente úmido, quente seco e no período de transição, evidencia que nos pontos P1, P2, P10, P11, P12, P13 e P16, há uma amenização de temperatura do ar e aumento de umidade relativa do ar. Essa notável variação microclimática se dá em função das proximidades de parques urbanos, onde há uma maior concentração de umidade local, e os ventos que se originam do maciço vegetal sombreado, acarreta positivamente uma diminuição na temperatura do ar, conforme figura 10.

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Figura 10 – Comportamento da temperatura do ar (ZAVITOSKI, 2017)

6 Considerações finais A pesquisa reafirmou a importância da vegetação no meio urbano, tanto de forma maciça (parques urbanos) quanto de forma pontual, sendo implantadas em calçadas (passeio públicos), pois a redução de temperatura do ar se deu próximas as áreas mais arborizadas. A cidade de Sinop-MT, não apresentou muitas alterações de variáveis climáticas quanto a densidade urbana, e nem quanto a infraestrutura da malha urbana, pois dentro da Zona Urbana Consolidada – ZUC, a configuração urbana se dá de forma um tanto quanto homogênea, como por exemplo: ruas e avenidas largas e pavimentadas; calçadas amplas; malha urbana ortogonal retificada, e pouca verticalização das construções.

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Os resultados obtidos a partir desta pesquisa proverão informações importantes para o desenvolvimento de projetos relacionados a planejamentos de intervenções e/ou expansões urbanas, resultando em melhorias na qualidade de vida da população, relacionadas com o microclima local.

Agradecimentos Agradeço ao programa de Pós-graduação em Física Ambiental – UFMT, que nos proporcionou a oportunidade de acesso à continuação de aprendizado e pesquisa na área ambiental; Agradeço à CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) pela concessão da bolsa durante todo o período de realização desta pesquisa.

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PARTE 9 Análise de perfil de temperatura e umidade do ar na sombra de espécies arbóreas utilizadas em arborização urbana: estudo de caso em Cuiabá/MT Everaldo Nonato da Conceição1; Carlo Ralph De Musis2; Geraldo Aparecido Neves3; Luiz de Annunciação4; Wisllan Amarildo Rodrigues Batista5; Natan de Oliveira Ferreira6 1 Doutorando do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: everaldo.conceicao@cba.ifmt.edu.br 2 Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e da Universidade de Cuiabá/ UNIC, Cuiabá/ MT E-mail: carlo.demusis@gmail.com 3 Técnico do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: garneves@gmail.com 4 Doutor e Professor do Instituto Federal de Mato Grosso/ IFMT, Cuiabá/ MT E-mail: luiz.annunciacao@cba.ifmt.edu.br 5 Instituto Federal de Mato Grosso/ IFMT E-mail: wisllan2010@gmail.com 6 Instituto Federal de Mato Grosso/ IFMT E-mail: natan_olliffer@hotmail.com

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1 Introdução A cidade de Cuiabá surgiu entre 1673 e 1682 pela formação de um povoado na foz do rio Coxipó batizado pelo nome de São Gonçalo quando da passagem de Manoel de Campos Bicudo pela região. Nessa época o bandeirante sorocabano Pascoal Moreira Cabral navegou pelas bacias do rio Paraná, Paraguai e Cuiabá chegando até o rio Coxipó em busca de ouro e captura de índios. Subindo pelo rio Coxipó travou uma batalha com os índios Coxiponés, e sem sucesso, no retorno, encontraram ouro pelo caminho e esqueceram por hora a batalha perdida. Em 1719 Pascoal Moreira Cabral foi eleito comandante da região e no dia 8 de abril do mesmo ano assinou a ata de fundação de Cuiabá de forma a garantir os direitos de sua descoberta perante à Capitania de São Paulo. A grande descoberta se espalhou e a imigração para a região tornou-se intensa. Com a nova descoberta de uma mina de ouro maior que a anterior, em 1722 a população se mudou para perto desse novo achado as margens do córrego da Prainha. Assim começou a evolução da cidade de Cuiabá com a construção da igreja matriz Senhor Bom Jesus de Cuiabá onde hoje é a basílica. Cuiabá foi elevada a vila em 1727, como cidade em 1818 e tornando-se capital da província de Mato Grosso em 1835. Logo as lavras mostraram menores que o esperado o que acarretou um abandono da cidade por parte da população.

O desenvolvimento era pequeno e não impulsionava economicamente a cidade e o município ficou estagnado até 1930. Mais tarde o isolamento foi quebrado com as ligações rodoviárias com São Paulo e Goiás e com a aviação comercial. A nova explosão se deu depois de 1950 com a transferência da Capital Federal para Coletânea física Ambiental

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o centro-oeste e os programas de desenvolvimento do interior do país. Nas décadas de 1970 e 1980 houve um crescimento populacional muito grande em que os serviços e a infraestrutura não se expandiram com a mesma rapidez. O agronegócio se expandiu e a indústria modernizou-se e instalou-se no estado.

Depois de 1990 a taxa de crescimento populacional diminuiu, mesmo assim a cidade desenvolveu de forma acelerada (JESUS, 2012), (SIQUEIRA, 2015).

Segundo Garcia (2016) Cuiabá é uma cidade que originalmente surgiu da corrida do ouro e não de um plano urbanístico ideal, mas pela ação de seus moradores. As primeiras casas seguiam as delimitações do córrego aurífero da Prainha. As roças e ranchos comunicavam através de caminhos estreitos e formavam uma teia de ligações e a partir dela surgiam as ruas. Eram determinadas que as casas deveriam ser cobertas com telhas, pé direito elevado e que ficassem juntas e próximo às ruas. Isso seria uma estratégia para defender dos índios e possíveis invasões. A defesa era a preocupação principal e não a necessidade de ordenar o espaço. Assim a Vila Real de Cuiabá revelou uma cidade que se formou, se estruturou mais pelo cotidiano dos seus moradores do que pela ação ou intervenção das autoridades.

Essa história leva a imaginar que o solo e as florestas foram degradados pelo garimpo tal qual acontece nos dias de hoje. Pela ganância, riqueza e o desconhecimento da população dos prejuízos que poderiam ocorrer, a natureza e o meio ambiente foram atacados de forma irracional. Assim ocorreram ao longo dos tempos e ainda ocorrem nos dias de hoje o desmatamento e a ocupação do solo sem nenhum planejamento sustentável do meio ambiente. E por uma ordem natural a cidade foi tomou o seu aspecto, seu traçado, sua habitação típica de cidade interiorana. Estas mudanças, crescimentos e declínios marcaram o espaço urbano de Cuiabá possível de verificar nos dias de hoje.

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Marta Nogueira (org.)

A cidade de Cuiabá é conhecida pelo rigor climático cujas características do clima tropical são acentuadas pela sua localização geográfica:15°10’ e 15°50’ de latitude sul e 50°50’ e 50°10’ de longitude oeste. Localiza-se na confluência de três importantes biomas brasileiros: o Pantanal, o Cerrado e a Floresta Amazônica (SANTOS, 2012). Por esse motivo as variedades de vegetação existentes no local mantiveram-se até a década de 70 e 80 e Cuiabá era conhecida como “cidade verde” por causa da arborização. Ao passar dos tempos devido à explosão demográfica na década de 80 tornou-se um centro de transformação e armazenamento com o desenvolvimento do comercio, indústria e serviços. Assim, distanciou-se dos ecossistemas naturais para tornar-se uma cidade menos verde (LUIZ, MOTA, et al., 2014). E o legado da copa de 2014 deixou praticamente sem vegetação pelo rastro de destruição das construções inacabadas e centenas de árvores cortadas, retiradas sem nenhum planejamento das principais avenidas.

Devido à explosão demográfica Cuiabá passou por um processo de mudanças na estrutura da sua paisagem e do solo urbano.

Com o crescimento populacional houve o processo de descentralização e a expansão de áreas habitacionais pouco povoadas como a região da Universidade Federal de Mato Grosso que viabilizou o crescimento da região do Coxipó da Ponte. Criou-se também a região do CPA (Centro Político Administrativo) e o conjunto habitacional com a origem do bairro Morada da Serra. A cidade expandiu na década de 90 com a implantação de condomínios verticais e horizontais próximos a shoppings centers levando a um processo de urbanização centralizada (SANTOS, 2012). Todo esse crescimento gera grandes problemas que, juntamente com a falta de mecanismos de controle provocam diversos impactos ambientais, destacando a falta de arborização e o mau uso e ocupação de solo. Como consequência modifica-se o microclima da cidade em função do desmatamento, modificações do relevo, invasões de Coletânea física Ambiental

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áreas de proteção permanentes, construções de casas e edifícios, pavimentação, traçados de ruas e avenidas, etc., que resultam em constatações graves como a formação de ilhas de calor, mudanças nos ritmos de chuvas, velocidade e direção do vento, aumento da radiação difusa e do albedo provocando o aumento da temperatura do microclima local. É nesse contexto que se destaca a importância do estudo da arborização como elemento natural de controle das variáveis climáticas temperatura e umidade, atuando como reguladora do campo térmico urbano, além de fornecer o conforto térmico pelo sombreamento em áreas abertas, como também proteger a população da radiação solar e da radiação ultravioleta. Porém a arborização de cidades pode-se tornar um problema quando o papel da árvore não contribui para fornecer um conforto térmico e bem-estar da população devido a escolha de espécies arbóreas que não desenvolvem bem por causa do clima, não formam copa que fornece um sombreamento adequado e que trazem consigo doenças e parasitas nocivos à saúde pública, além da destruição do passeio público. A sombra da árvore não é meramente uma falta de luz, vai além do sentido ecológico como um fenômeno que cria novas e complexas dinâmicas de comunidade e de ecossistemas (VALLADARES, LAANISTO, et al., 2016).

Os benefícios que a vegetação oferece nos espaços urbanos são inúmeros: 1) Composição atmosférica: ação purificadora do ar por fixação de poeira e materiais residuais e gases tóxicos, depuração bacteriana, reciclagem de gases pela fotossíntese; 2) Equilíbrio solo-clima-vegetação: atenuação da radiação solar e ultravioleta, redução de temperatura e aumento da umidade do ar, conservação da umidade no solo, redução na velocidade do vento, mantém a permeabilidade do solo e sua fertilidade, influência no balanço hídrico; 3) Níveis de ruído: atenuação da poluição sonora; 4) Estético: valorização do espaço urbano pela ornamentação e pelo visual e constitui um elemento de 166

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interação entre o homem e a natureza (LOMBARDO, 2011), (ABREU-HARBICH, LABAKI e MATZARAKIS, 2015), (LAERA, 2005), (ABREU-HARBITCH, LABAKI e MATZARAKIS, 2012), (LIN, MATZARAKIS e HWANG, 2010), (OLIVEIRA, 2011). As plantas também podem aclimatizar-se às mudanças da radiação ultravioleta do meio ambiente e ajustar as alterações nas concentrações de compostos absorventes da radiação (BARNES, FLINT, et al., 2015), (BARNES, TOBLER, et al., 2016).

Sobre Cuiabá há vários estudos envolvendo o clima e a vegetação e seus benefícios, mas poucos dicutem modelos, tipos, e espécies arbóreas adequadas na arborização. Maitelli (1994) destacou a influência da urbanização no clima da cidade de Cuiabá, comparando medidas móveis e fixas obtidas em locais das áreas central e suburbana da cidade; Duarte & Maitelli (1999a 1999b) observaram que Cuiabá possui um microclima devido sua peculiaridade urbana; Costa (1999) em seus estudos fez uma análise em que compara as condições térmicas e de umidade do ar entre o centro da cidade e Parque Mãe bonifácia. Destaca-se outros estudos relacionando o clima e a cidade de Cuiabá trabalhados por: Duarte (2000), Duarte & Maitelli (1999a 1999b), Machado et al. (2013), Oliveira et al. (2016), Alves et al. (2017), Franco et al. (2013), Barreto et al. (2017), entre outros.

Em outras cidades alguns estudos foram elaborados como: Baptista (2014) em sua tese investigou o efeito de uso de de três diferentes espécies de árvores na arborização urbana para o conforto térmico na cidade de Piracicaba-SP; Herrmann (2008) na sua dissertação estudou a qualidade e a influência do sombreamento proporcionado por quatro indivíduos arbóreos no município de Goiania-GO; Abreu-Harbich et al.(2015) investigou doze espécies de árvores na zona urbana de Campinas verificando o comportamento microclimatico e sazonais de várias espécies de árvores individual, agrupadas e em clusters. A conclusão desses estudos é que Coletânea física Ambiental

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em cidades com clima tropical, a presença de áreas vegetadas traz benefícios relevantes propiciando microclimas mais agradáveis que contribuem de forma significativa para o conforto e o bem-estar dos habitantes e no processo de amenização do clima local.

Visando o conforto térmico, bem-estar da população e a prática de arborização adequada na escolha de árvores, o objetivo desta pesquisa foi verificar o perfil de temperatura e umidade de um grupo de árvores nativas da região que por estarem aclimatadas podem ser objetos de plantio na urbanização de cidades pois oferecem em sua sombra a atenuação adequada das variáveis climáticas contribuindo na diminuição do stress térmico e o desconforto das pessoas.

2 Material e método 2.1 Área de estudo O estudo foi desenvolvido na Universidade Federal de Mato Grosso, na cidade de Cuiabá-MT (15° 35’ 45” S 56° 05’ 49” O) a 165 m de altitude no centro-oeste do Brasil. O campus apresenta diferentes uso do solo dentro da sua área como: bosques (áreas verdes), zoológico que contém uma lagoa e vegetação, áreas expostas de solo nu, áreas impermeabilizadas como estacionamentos, vias pavimentadas, edificações horizontais e verticais (LUIZ, MOTA, et al., 2014). Tem um clima tropical de Cuiabá que de acordo com classificação de Köppen e Geiger o clima é tipo Aw. Cuiabá tem uma temperatura média de 32°C e a temperatura máxima pode chegar aos 40 °C nos meses mais quentes. Cuiabá é famosa por seu forte calor, apesar de a temperatura no outono e inverno cair esporadicamente abaixo de 10 °C devido principalmente às frentes frias que vêm do Sul, podendo isso durar apenas um dia ou 168

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até uma semana, para logo voltar ao calor habitual. Há muito menos pluviosidade no inverno que no verão. A pluviosidade média anual é de 1337 mm com chuvas que se concentram de outubro a abril com intensidade máxima em janeiro, fevereiro e março, enquanto que no resto do ano, entre maio e setembro, as massas de ar seco sobre o centro do Brasil inibem as formações chuvosas.

Quando as frentes frias se dissipam, o calor, associado à fumaça produzida pelas constantes queimadas nessa época, faz com que a umidade relativa do ar caia a níveis impressionantes, às vezes abaixo de 15% (MACHADO, BIUDES, et al., 2015).

2.2 Espécies arbóreas O campus possui várias espécies arbóreas típicas dos três biomas citados. As árvores do cerrado são caracterizadas por serem espécies de altura mediana (7 a 10m) com o tronco tortuoso de casca grossa e folhas de espessura grossa, mas há espécies da floresta amazônica que atingem até 30m de altura com tronco reto.

Na época da fundação da UFMT em 1970, o espaço para sua construção foi fortemente desmatado. Foram retiradas todas as árvores nativas e as que existem hoje foram plantadas e algumas cresceram nos locais onde não houve interferência humana. Dessa forma, foi difícil encontrar no campus árvores que apresentassem as condições exigidas para este estudo. As condições seriam que: as árvores fossem individuais, maduras, sem sofrerem podas durante sua vida, não estarem doentes, serem bem desenvolvidas, que estivessem em locais com a mínima interferência de outras árvores e de construções que pudessem produzir sombra sobre elas em qualquer parte do dia. Não poderiam ter interferências com passagens de transeuntes, estar perto de calçadas cimentadas, ruas pavimentadas. Deveriam estar em um terreno plano, limpo, e gramado, se isso não fosse possível pelo menos terra nua. 12 espécies arbóreas foram escolhidas conforme a Figura 1.

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Figura 1 – Espécies arbóreas, sua localização no campus da UFMT e pontos de medição

2.3 Método Para cada árvore individual a temperatura e umidade do ar foram coletados na sombra de cada árvore e diretamente sob o sol durante os meses de outubro a dezembro/2016, na estação primavera. O intervalo de medição foi de 10 em 10 minutos entre 8:00-17:00h durante 2 a 4 dias (Figura 1) dependendo do clima, pois o dia considerado válido para as medições seriam os dias que tivessem com poucas ou sem nuvens.

Foram utilizadas três estações micrometeorológicas da Davis InstrumentsTM, montadas em um tripé para as medições, equipadas com sensores e um sistema central ISS (transdutor e transmissor do sinal). As estações possuem sensores para medir a temperatura e umidade do ar, direção e velocidade do vento, radiação global e chuva (Figura 2). Os sensores utilizados neste estudo foram: Piranômetro modelo #6450 para medir a radiação global (W/m2); Termohigrômetro modelo #7346 para medir a temperatura do ar (ºC) e medir a umidade relativa do ar (%). Todos os sensores foram posicionados a uma altura de 1,1m do nível do solo.

Figura 2 – Arquitetura de medição, estação 1 na sombra e estação 2 ao sol Coletânea física Ambiental

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3 Análise de resultados As árvores realizam a fotossíntese para gerar alimento e energia para sua sobrevivência. Nesse processo os cloroplastos recebem a luz e com a água reagem na etapa fotoquímica formando íons hidrogênio (H+), elétrons (e-) e oxigênio (O2) que será liberado para atmosfera. Na segunda etapa, a química, denominada de ciclo de Calvin, o dióxido de carbono (CO2) retirado da atmosfera pela planta reage com a molécula NADPH2 produz a molécula de glicose que é o alimento da planta e um pouco mais de água. Assim a planta é considerada como um regulador de temperatura e umidade que modifica o ambiente em sua sombra e ao seu redor. Dependendo de outros fatores climáticos este procedimento (regulador) é mais complexo. Neste estudo as características das árvores e os períodos de coletas não são as mesmas. Nem todas as árvores estiveram sob as mesmas condições climáticas diárias e as quantidades de dias de coletas são diferentes para cada espécie. Por isso este artigo se resume somente na análise do perfil da variável temperatura e umidade. A análise baseia-se na diferença de valores entre os dados coletados no sol com relação aos dados coletados à sombra. O grau de confiança estabelecido nos cálculos estatísticos foi de 95%.

Observando a Tabela 1 verifica-se que todas as espécies arbóreas atenuaram a temperatura e aumentaram a umidade do ar em sua sombra. Na sombra da árvore houve uma redução da temperatura do ar entre 0,75 a 2,74 °C. O maior desempenho na atenuação da temperatura do ar foi o Angico com uma redução de 2,74 °C e o menor desempenho foi a espécie Cumbarú com uma redução da temperatura de 0,75°C.

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TEMPERATURA (°C) Atenuação

DP

Árvore

UMIDADE (%) Aumento

DP

ANGICO

2,74

1,69

AROEIRA

5,43

6,56

SÂMARA

2,22

0,55

ANGICO

4,75

7,93

AROEIRA

2,18

1,49

CHICO

4,63

8,27

IPÊ

2,17

0,58

PIÚVA

3,40

1,91

CHICO

1,84

1,88

IPÊ

3,35

1,60

JACARANDÁ

1,69

0,91

INGÁ

3,09

6,07

PIÚVA

1,66

0,76

JACARANDÁ

2,47

3,83

INGÁ

1,59

1,45

CUMBARÚ

2,37

1,51

LIXEIRA

1,35

0,58

TARUMÃ

2,30

1,57

TARUMÃ

1,24

0,61

LIXEIRA

2,25

1,71

PEQUI

1,19

0,66

PEQUI

2,18

3,71

CUMBARÚ

0,75

0,49

SÂMARA

1,15

1,77

Árvore

Tabela 1 – Atenuação e Desvio Padrão da temperatura e aumento da umidade do ar das espécies arbóreas entre dados coletados ao sol com relação aos dados coletados na sombra

Para a umidade o maior desempenho foi da Aroeira com 5,43% de aumento na umidade em sua sombra e o menor desempenho foi da Sâmara com 1,15%.

A Figura 3 (a) demonstra a diferença de temperatura (Tardif ) entre as medições efetuadas ao sol e na sombra com a cor preto. A cor cinza é a temperatura na sombra (Tarsom) de cada árvore e a cor cinza somado a cor preta representa a temperatura ao sol para cada espécie. As espécies que tiveram o maior desempenho na atenuação da temperatura foram o Angico, Sâmara, Aroeira e o Ipê com uma redução média de 2,33°C. As árvores com o menor desempenho foram o Tarumã, Pequi e Cumbarú com uma redução média de 1,60%.

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(a)

(b) Figura 3 – Diferença média da temperatura e umidade do ar ao sol com relação à sombra das espécies arbóreas

A Figura 3 (b) demonstra o aumento de umidade (UMIDdif ) entre as medições efetuadas ao sol e na sombra com a cor preto. A cor cinza é a umidade ao sol (UMIDsol) de cada árvore e a cor cinza somado a cor preta representa a umidade na sombra para cada espécie. As espécies que tiveram o melhor desempenho no aumento da umidade do ar na sua 174

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sombra foram a Aroeira, Angico e Chico Magro em média de 4,94% e as que tiveram menor desempenho foram o Pequi e a Sâmara com 1,66%.

Verifica-se na Tabela 2 que para a maioria das espécies há uma forte correlação entre as variáveis de temperatura do ar medidas ao sol com as medidas na sombra e entre as variáveis de umidade do ar medidas ao sol com as medidas na sombra. Na maioria das árvores a correlação de temperatura e de umidade estão acima de 0,9. Isso demonstra que a variável ‘sombra’ depende fortemente da variável ‘sol’ e que sua relação é direta.

Tabela 2 – Medidas de dispersão e correlação da temperatura e umidade das espécies arbóreas entre dados coletados ao sol com relação aos dados coletados na sombra UMIDADE (sol x sombra) R2

correlação

CUMBARÚ

0,9843

0,9983

0,9887

LIXEIRA

0,9522

0,9758

0,9775

0,9887

TARUMÃ

0,9506

0,9750

PEQUI

0,9729

0,9864

IPÊ

0,9323

0,9656

PIÚVA

0,9595

0,9795

SAMARA

0,9294

0,9641

TARUMÃ

0,9509

0,9751

PEQUI

0,9277

0,8084

LIXEIRA

0,9486

0,9740

PIÚVA

0,9236

0,9610

AROEIRA

0,8624

0,9287

INGÁ

0,6870

0,7590

INGÁ

0,7540

0,8710

JACARANDÁ

0,6701

0,9508

JACARANDÁ

0,7291

0,8538

AROEIRA

0,5778

0,8182

ANGICO

0,6248

0,7904

CHICO

0,5272

0,7281

CHICO

0,6202

0,7875

ANGICO

0,3596

0,4979

TEMPERATURA (sol x sombra) R2

Correlação

CUMBARÚ

0,9942

0,9971

IPÊ

0,9776

SÂMARA

Árvore

Árvore

Coletânea física Ambiental

175

A maior correlação foi da espécie Cumbarú para as duas variáveis, temperatura de 0,9971 e umidade de 0,9983. A menor correlação de temperatura foi da espécie Chico Magro de 0,7875 e a menor correlação de umidade foi da espécie Angico de 0,4979. A medida de dispersão (R2) das variáveis temperatura e umidade medidas ao sol com relação as medidas na sombra, foram comportadas, manteve-se acima de 0,9 para a maioria das espécies. Assim, observa-se que as árvores não têm muita influência na dispersão dos valores da temperatura em sua sombra com relação a variação da temperatura ao sol, ou seja, a temperatura da sombra é uma função direta da temperatura ao sol. O modelo aplicado neste estudo indica que os dados coletados explicam os perfis de temperatura e umidade para a maioria das árvores estudadas pois, as medidas de dispersão entre eles estão próximo de 1. Assim as espécies que apresentaram a melhor dispersão de temperatura e também de umidade foram o Cumbarú, Ipê, Sâmara, Pequi, Piúva, Tarumã e Lixeira. Já o Angico e o Chico Magro foram as espécies que apresentaram uma forte dispersão das variáveis temperatura medidas ao sol com relação as medidas na sombra, para a umidade a mesma análise é idêntica.

Em termos de valores de temperatura do ar (Tar) as Figuras 4 e 5 mostram toda a variação média diária que ocorreu nos dias de coleta para cada espécie arbórea. Para todo o período de coleta a média diária de temperatura do ar ao sol foi de 33,28°C e na sombra de 31,09°C. A máxima temperatura do ar foi de 39,95°C ao sol e de 38,30°C a sombra. Já a mínima temperatura do ar atingiu no período 26,93°C ao sol e 25,33°C a sombra.

As temperaturas mais altas para os dias de coleta oscilaram entre 12h a 16h tanto ao sol como na sombra e a temperatura mais baixa ocorreu em sua maioria (92%) as 8h. Com relação a umidade do ar a variação média diária ao sol foi de 55% e a sombra foi de 58%. Nesse período a máxima umidade do ar atingiu 81% e a mínima atingiu 36% ao sol. Já na sombra a 176

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umidade máxima atingiu 82,67% e a mínima 35,50%. Considerando que a temperatura do ar na sombra depende muito da temperatura do ar no sol e que as datas de medições foram diferentes e por isso a radiação solar e a temperatura não foram as mesmas para as espécies não se pode fazer uma comparação entre elas de forma a estabelecer um parâmetro entre si. Sem fazer comparações a espécie arbórea que manteve a temperatura média diária mais baixa na sombra foi a Aroeira de 29,79°C e a espécie Lixeira foi a que manteve a temperatura mais alta em sua sombra de 36,04°C.

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178â&#x20AC;&#x192;

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Figura 4 – Gráficos de variação média diária de temperatura e umidade do ar ao sol (sol) e na sombra (som)

Observa-se diferenças significativas nas características de temperatura e umidade, mas há uma homogeneidade entre grupos de árvores nas ações de atenuação da temperatura e aumento da umidade do ar. Fazendo uma comparação entre as árvores pode-se encontrar uma semelhança entre elas como se observa na Tabela 3 e na Figura 5. Letras iguais onde não deu diferença significativa entre as espécies e letras diferentes onde deu diferenças significativas.

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Tabela 3 – Grupos homogêneos das espécies arbóreas TEMPERATURA

180

UMIDADE

Árvore

Grupos

Árvore

Grupos

CUMBARÚ

a

ANGICO

a

TARUMÃ

b

AROEIRA

b

LIXEIRA

b c

CHICO

b

JACARANDÁ

b c

INGÁ

b c

PIÚVA

c

PIÚVA

b c

PEQUI

d

IPÊ

b c d

INGÁ

e

TARUMÃ

b c d

AROEIRA

e

PEQUI

c d

CHICO

e

LIXEIRA

c d

SÂMARA

f

JACARANDÁ

d

IPÊ

f

CUMBARÚ

d

ANGICO

f

SÂMARA

e

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Figura 5 – Grau de variação média diária de temperatura e umidade ao sol (sol) e na sombra (som)

4 Conclusão Todos os trabalhos elaborados sobre clima e vegetação urbana apontam benefícios que as árvores oferecem ao meio ambiente como o conforto, bem-estar e saúde da população. Por isso ela influencia no microclima urbano podendo minimizar o desconforto e o stress provocado pela temperatura elevada.

Trabalhos indicam que um ambiente como muita vegetação é mais agradável em que a temperatura é amenizada formando uma ilha de frescor. Este artigo apontou que as árvores pesquisadas têm um perfil próprio, e em sua maioria semelhantes.

Pode-se observar que elas atenuaram a temperatura do ar em média de 1,72°C e aumentaram a umidade ar de 3,11% em sua sombra. Através dos dados apresentados é possível escolher as árvores com melhor desempenho e formar um grupo com características semelhantes para a urbanização de cidades. Por várias razões já descritas e apresentadas acima justifica-se este estudo cujos resultados podem contribuir para oferecer aos poderes públicos subsídios para planejamento urbano, a conquista da melhor qualidade de vida que não pode depender apenas da árvore como controle de emissão de poluentes, mas sim de um projeto urbanístico que viabilize a arborização como fator de humanização proporcionando a beleza do lugar e um conforto e bem-estar para a população.

Não foram estudados os parâmetros como velocidade do vento, o tamanho e a forma da copa que poderiam auxiliar nas análises e interpretação dos resultados. Além disso os fatores ecológicos, o traçado urbano deve ser considerado. As avaliações de diferentes espécies arbóreas formam um leque na escolha e diversificação da arborização constituindo um cenário rico e sustentável para meio ambiente das cidades.

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PARTE 10 Análise do índice da radiação ultravioleta no período quente-seco na sombra de duas árvores dos quintais e praças de Cuiabá/MT Everaldo Nonato da Conceição1; Carlo Ralph De Musis2; Geraldo Aparecido Neves3 1 Doutorando do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: everaldo.conceicao@cba.ifmt.edu.br 2 Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e da Universidade de Cuiabá/ UNIC, Cuiabá/ MT E-mail: carlo.demusis@gmail.com 3 Técnico do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: garneves@gmail.com

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1 Introdução Todas as cidades passam por um processo de transformação em função do desenvolvimento. As cidades contemporâneas transformaram numa estrutura edificada sobre massas de concretos, ferros, asfaltos, pedras, cimentos; com uma velocidade que não tiveram tempo de pensar no desequilíbrio que estariam gerando com o ataque a natureza, onde a ocupação desenfreada do solo e o desmatamento estariam em segundo plano. Assim, suas árvores frondosas das pequenas ruas foram cortadas para se transformarem em grandes avenidas, os grandes quintais foram loteados para construção de várias casas e grandes edifícios que se ergueram verticalmente retirando a visão do horizonte das cidades. Com isso, rios, córregos, lagos foram soterrados e o espaço livre das ruas e praças reduzidos e suas árvores eliminadas. Por isso, a população das cidades sofre hoje em dia com as transformações que ocorrem no meio ambiente e no clima urbano: ilha de calor, aquecimento global, efeito estufa, mudanças climáticas que modifica o vento, a temperatura do ar, umidade, precipitações, pressão, radiação.

Porém, a radiação é uma fonte de energia que a natureza dosou para manter a vida na terra. Em doses fora do normal prejudicam toda forma de vida desencadeando reações químicas e físicas que podem destruir as células e com isso alterar todo o metabolismo do ser vivo gerando doenças e levando-o a morte.

A árvore faz parte desse processo. Sua função no espaço urbano vai além do belo, da estética, de fornecer alimentos necessários à vida do ser humano e abrigo dos animais; para sua potencialidade de fornecer conforto e proteção a população das cidades e principalmente em modificar a temperatura e umidade do ar, reduzir a velocidade do vento, reduzir a poluição atmosféColetânea física Ambiental

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rica e gerar oxigênio para a vida. Para isso ela depende da radiação. A radiação é uma onda eletromagnética que se propaga sem a presença de um meio material e é capaz de transferir energia radiante de um ponto para outro através da flutuação de um campo elétrico e magnético. Ela possui um espectro eletromagnético que vai do infravermelho ao ultravioleta. A radiação ultravioleta em pequenas doses é benéfica para o corpo fornecendo a vitamina D e em doses excessivas produz queimaduras, pintas na pele e a pior de todas as doenças: o câncer de pele.

Nesse contexto árvore e radiação ultravioleta se interligam num processo complexo e dinâmico de fornecimento e absorção de energia e em contrapartida, em sua sombra, pode ser que o homem esteja protegido dela. Por isso, o objetivo deste artigo é analisar a intensidade da radiação ultravioleta na sombra de duas espécies arbóreas mais utilizadas na arborização dos quintais de Cuiabá, através do índice popular ‘Índex’ que informa ao público a intensidade da radiação ultravioleta (Quadro 1). O Índice Ultravioleta (IUV) é uma medida da intensidade da radiação UV, relevante aos efeitos sobre a pele humana, incidente sobre a superfície da terra. O IUV representa o valor máximo diário da radiação ultravioleta. Isto é, tendo como referência o meio-dia solar, cujo horário é de máxima intensidade de radiação solar; explica o site do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).

Intervalo Índice UV

Classificação

<2

Baixo

3–5

Moderado

6–7

Alto

8 – 10

Muito Alto

>11

Extremo

Quadro 1 – Classificação dos índices UV FONTE: http://satelite.cptec.inpe.br

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A cidade de Cuiabá é conhecida pelo rigor climático cuja condição climática é desfavorável em função de sua localização geográfica no quadrilátero:15°10’ e 15°50’ de latitude sul e 50°50’ e 50°10’ de longitude oeste. Isso provoca altas temperaturas (média anual de 32°C, máx. de 41°C, mín. de 16,6°C) e baixa velocidade do vento. Está numa região tropical continental de clima quente-seco (junho a agosto) e quente-úmido (setembro a maio) e por isso a intensidade da radiação ultravioleta é elevada em todos os meses do ano entre 10h e 15h (CPTEC/ INPE, 2010).

A cidade faz parte de três importantes biomas brasileiros por ter seus limites nas regiões do Pantanal, do Cerrado e da Floresta Amazônica (SANTOS, 2012). Localiza-se numa área de sobreposição de biomas, sendo identificados aspectos ambientais característicos do bioma Pantanal, como também do bioma Cerrado. Sendo assim, Cuiabá possui vegetação típicas desses biomas que mantiveram por décadas desde a sua fundação (1719). Cuiabá sempre foi conhecida como a ‘cidade verde’ por ser uma cidade cuja população construíam suas casas em terrenos enormes que formavam grandes quintais totalmente arborizados com árvores frutíferas, frondosas, fornecedora de sombra e local para descanso, bate-papo, lazer, manifestações culturais, etc. (MAMEDE, DAVID, et al., 2015), (MOURA, VALENTINI, et al., 2011).

Devido a explosão demográfica a partir de 1970 (IBGE, 2010), Cuiabá passou por um processo de mudanças na estrutura da sua paisagem e do solo urbano. Todo esse crescimento e urbanização geraram grandes problemas que, juntamente com a falta de mecanismos de controle provocaram diversos impactos ambientais, destacando a falta de arborização e o mau uso e ocupação de solo. Como consequência modificou-se o microclima da cidade em função do desmatamento, modificações do relevo, invasões de áreas de proteção permanentes, construções de casas Coletânea física Ambiental

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e edifícios, pavimentação, traçados de ruas e avenidas, etc., que resultam em constatações graves como a formação de ilhas de calor, mudanças nos ritmos de chuvas, velocidade e direção do vento, aumento da radiação difusa e do albedo provocando o aumento da temperatura do microclima local, estresse e doenças de pele pela intensificação da radiação ultravioleta (SILVA e ROMERO, 2015). É nesse contexto que se destaca a importância deste estudo referente a arborização como elemento natural de controle das variáveis climáticas temperatura e umidade, atuando como reguladora do campo térmico urbano (GOMES e AMORIM, 2003), (OLIVEIRA, 2011), como protetora da população dos efeitos da radiação solar e da radiação ultravioleta (STAPLETON, 1992).

As árvores são elementos fundamentais na paisagem urbana, atuam como fator de atributo ambiental, melhorando a qualidade do ar e da água, do solo e do clima. Produz um efeito que equilibra a relação solo-clima-vegetação quanto ao aquecimento, balanço hídrico e a evapotranspiração. E também valoriza o espaço urbano pela ornamentação e pelo visual e constitui um elemento de interação entre o homem e a natureza (LOMBARDO, 2011), (ABREU-HARBICH, LABAKI e MATZARAKIS, 2015), (LAERA, 2005), (ABREU-HARBITCH, LABAKI e MATZARAKIS, 2012), (LIN, MATZARAKIS e HWANG, 2010), (OLIVEIRA, 2011). As plantas também podem aclimatizar-se às mudanças da radiação ultravioleta do meio ambiente e ajustar as alterações nas concentrações de compostos absorventes da radiação (BARNES, FLINT, et al., 2015), (BARNES, TOBLER, et al., 2016).

Estudos envolvendo a vegetação e a radição ultravioleta confirmam que as plantas são mais sensíveis a radiação UV-B e que conforme o comprimento de onda incidente pode provocar, morte das plantas, inibição do crescimento, interferência na elongação, floração, coloração dos frutos e germinação das 192

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sementes (CHANG, LENNOX e TUVESON, 1968), (ROZEMA, STAAIJ, et al., 1997), (JANSEN, GABA e GREENBERG, 1998). A atenuação da radiação ultravioleta incidente se dá por três fatores: transmitância, absortância e reflectância. Somente uma parcela da radiação ultravioleta é refletida pela folhas das plantas, o resto é absorvida ou transmitida. Um estudo em 25 espécies diferentes em formato, habitat e características expostas à radiação solar; a transmitância foi de 10% e a atenuação da radiação ultravioleta foi em torno de 95% a 99% em mais da metade das espécies. Cerca de 16 espécies atenuaram a radiação em 20% a 57% (ROBBERECHT e CALDWELL, 1978). Cada espécie devido a sua particularidade atenua a radiação solar em quantidade diferente. Um estudo que envolveu 14 espécie arbórea mostraram um resultado de 70% a 92% de atenuação (BUENO-BARTHOLOMEI e LABAKI, 2003). Embora as árvores atenuem a radiação ultravioleta incidente em sua sombra, o índice pode ser maior se levar em consideração a componente difusa. Medidas indicam que durante o verão, mesmo estando na sombra, 60% das queimaduras de pele provocadas é devido a componente difusa e indicam que 19% a 82%, 39% a 80% e 45% a 92% da radiação difusa estão presentes na sombra no período da manha, meio-dia e a tarde respectivamente (PARISI, KIMLIN, et al., 2000). Porém em locais onde as árvores formam um cogumelo tampam totalmente a visão do céu e do sol a radiação ultravioleta é muito intenso do que sugerido pelas aparências (Heisler grant 2000). Em fim há inúmeros trabalhos que relaciona a árvore com a saúde das pessoas referenciando a radiação ultravioleta e o cancer de pele (YSASI e RIBERA, 2013), (GRANT, HEISLER e GAO, 2004), (PARISI, KIMLIN, et al., 2000). A descrição da sombra da árvore vai além do sentido ecológico como um fenômeno que cria novas e complexas dinâmicas de comunidade e de ecossistemas (VALLADARES, LAANISTO, et al., 2016).

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2 Material e método 2.1 Área de estudo O estudo foi desenvolvido na Universidade Federal de Mato Grosso, na cidade de Cuiabá-MT (15° 35’ 45” S e 56° 05’ 49” O) a 165 m de altitude no centro-oeste do Brasil. O campus possui dentro da sua área: bosques (áreas verdes), zoológico que contém uma lagoa e vegetação, áreas expostas de solo nu, áreas impermeabilizadas como estacionamentos, vias pavimentadas, edificações horizontais e verticais (LUIZ, MOTA, et al., 2014). Tem um clima tropical de Cuiabá que de acordo com classificação de Köppen e Geiger o clima é tipo Aw. Cuiabá tem uma temperatura média de 32°C e a temperatura máxima pode chegar aos 40 °C nos meses mais quentes. Por ser uma cidade tropical Cuiabá é famosa por seu forte calor e também pela intensidade da radiação global e ultravioleta. Há muito menos pluviosidade no inverno que no verão. A pluviosidade média anual é de 1337 mm com chuvas que se concentram de outubro a abril com intensidade máxima em janeiro, fevereiro e março, enquanto que no resto do ano, entre maio e setembro, as massas de ar seco sobre o centro do Brasil inibem as formações chuvosas. Quando as frentes frias se dissipam, o calor, associado à fumaça produzida pelas constantes queimadas nessa época, faz com que a umidade relativa do ar caia a níveis impressionantes, às vezes abaixo de 15% (MACHADO, BIUDES, et al., 2015).

2.2 Espécies arbóreas Duas espécies arbóreas foram escolhidas para este estudo: a mangueira (Mangifera indica) e o oiti (Licania tomentosa) 194

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localizadas no campus da Universidade Federal de Mato Grosso – UFMT ao lado do centro de treinamento e salão de ginástica da UFMT conforme a Figura 1.

Figura 1 – Espécies arbóreas escolhidas: a) localização - UFMT campus Cuiabá, b) oiti (Licania tomentosa) e c) mangueira (Mangifera indica)

A mangueira é a espécie mais plantada nos quintais devido suas qualidades de produzir frutos e sombra e o oiti utilizado na arborização de praças e parques. O Oiti é uma árvore de porte grande, copa arredondada e fechada, folhagem densa, fornece excelente sombra e é uma espécie recomendada na arborização de praças e parques (OLIVEIRA, 2011). É usada na arborização de cidades no estado de Mato Grosso por se adaptar as condições locais e também devido as alterações microclimáticas em função do sombreamento (ALMEIDA JR., 2005). A mangueira Coletânea física Ambiental

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é uma planta exótica, originária da Índia com mais de 1000 variedades cultivadas em climas tropicais. É uma árvore frondosa que pode atingir até 30m de altura. Possui copa globosa, densa, com folhas aromáticas, fruto saboroso. Por isso é um atrativo para a fauna, mas um problema para o solo urbano compactado que são levantados pela raiz.

Para que algumas variáveis não interferissem nas medições, as condições necessárias para o estudo seriam que: as árvores fossem individuais, maduras, sem sofrerem podas durante sua vida, não estarem doentes, serem bem desenvolvidas, que estivessem em locais com a mínima interferência de outras árvores e de construções que pudessem produzir sombra sobre elas em qualquer parte do dia. Não poderiam ter interferências com passagens de transeuntes, estar perto de calçadas cimentadas, ruas pavimentadas. Deveriam estar em um terreno plano, limpo, e gramado, se isso não fosse possível pelo menos terra nua.

2.3 Método Para cada árvore individual a radiação global e a radiação ultravioleta foram coletadas na sombra de cada árvore e diretamente sob o sol durante o mês de agostos/2016 na estação inverno. O intervalo de medição foi de 10 em 10 minutos entre 8:00-17:00h. Foram realizadas as coletas durante todo o mês de agosto, mas somente 13 dias foram válidos em função da nebulosidade e friagem, pois os dias considerados válidos seriam aqueles em que houvessem céu claro ou com poucas nuvens no céu, ou seja, nebulosidade baixa em torno de 2 octas.

Foram utilizadas duas estações micrometeorológicas da Davis InstrumentsTM (Figura 2 - a) montadas em um tripé para as medições, equipadas com sensores e um sistema central ISS (transdutor e transmissor do sinal) para coletar os dados à sombra. Estas estações possuem sensores para medir a temperatura 196

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(°C) e umidade do ar (%), direção e velocidade do vento (m/s), radiação global (W/m2), radiação ultravioleta (Índex 0-14) e chuva (mm). Outra estação foi montada (Figura 2 – b) para medir a radiação global (W/m2) e radiação ultravioleta (W/m2) para coletar dados ao sol. Os sensores utilizados neste estudo foram: Piranômetro modelo #6450 para medir a radiação global (W/m2) e Sensor UV tipo #6490 para mediar a radiação ultravioleta (Índex 0 – 14); Termohigrômetro modelo #7346 para medir a temperatura do ar (ºC) e medir a umidade relativa do ar (%), todos os sensores são da Davis InstrumentsTM. A estação ao sol foi montada com um sensor modelo SU-100 da Apogee Instruments para medir a radiação ultravioleta (W/m2) e um Piranômetro modelo LP02 da Hulkseflux Brasil para medir a radiação global (W/m2).

Figura 2 – a) Estação Vantage Pro2 - colocada na sombra, b) Estação montada - colocada ao sol; c) posições das estações e das árvores Coletânea física Ambiental

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As coletas de dados da estação da Davis Instruments foram através de um console que recebiam os dados da central ISS via wireless. Para a estação montada a coleta de dados seria in loco através do datalogger modelo UX120-006M da Onset HOBO®.

Todos os sensores foram posicionados a uma altura de 1,1m do nível do solo para medir as variáveis à altura do peito de um homem adulto.

A distância tronco a tronco das duas espécies arbóreas era de 34m onde foram posicionadas duas estações na sombra e a estação ao sol foi posicionada na mesma distância formando um triângulo entre si, conforme mostra a Figura 2- c.

3 Análise de resultados O espectro eletromagnético é constituído pela banda visível (360 – 740nm), banda infravermelha (>740nm) e a banda ultravioleta (<360nm). A radiação ultravioleta é uma pequena faixa do espectro solar que compõe 8% a 9% da radiação incidente no topo da atmosfera. Por um lado, ela é muito importante para a estruturação da atmosfera e biosfera e por outro lado ela produz efeitos danosos à biosfera, no homem, queimaduras, câncer de pele e cataratas. A banda ultravioleta possui faixas sendo uma delas de efeito biológico: UV-A (320-400nm), UV-B (280-320nm) e UV-C (<280nm).

A radiação ultravioleta UV-B corresponde a 1,5% do espectro solar e por ser mais energético tem um efeito biológico em maior proporção na superfície terrestre.

A radiação global teve uma média no período de 600 W/m2 chegando a um máximo de 950 W/m2 no dia 22 onde foi mais intensa. A radiação ultravioleta teve uma média no período de 36,2 W/m2 com um máximo de 82,84 W/m2 no mesmo dia 22 (Figura 3).

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Figura 3 – Medida diária da Radiação Global (Radsol) e Radiação Ultravioleta (UVSol) ao sol

O comportamento da radiação ultravioleta não acompanha diretamente as variações da radiação global devido a fatores como aerossóis, nebulosidade, albedo de superfície e radiação difusa. Nessa época os aerossóis se intensificam e a nebulosidade está sempre presente com maior ou menor intensidade. Verificou-se que os dias 1-5 e 8 foram bem parecidos, a radiação ultravioleta variou com uma menor intensidade onde a máxima chegou a 50,9 W/m 2 e a média de 33,36 W/m 2. Mesmo com o céu limpo, sem nenhuma nuvem, a radiação global também não esteve tão intensa se comparado aos dias 22 e 23 onde a radiação global chegou a uma média diária de 719 W/m2 e a máxima chegou a 927 W/m 2. Ressalta-se que no dia 19 houve uma chuva das 1617h e as 21h com intensidade de 7mm e também choveu na madrugada do dia 21 entre 0-2h (0,8mm) e entre 4-6h (1,8mm) da manhã o que contribuiu muito para melhorar a atmosfera e intensificar a radiação global incidente como também a radiação ultravioleta que chegou a média de 57,4 W/m2 e a máxima de 83 W/m2.

A Figura 4 mostra o gráfico da variação da radiação global medida à sombra das duas árvores. Pode-se observar que houve uma redução da intensidade da radiação à sombra de 95% e de 92% para a mangueira e o oiti respectivamente, com um desvio padrão de 0,04 para a mangueira e 0,06 para o oiti. Enquanto que ao sol a radiação no período teve uma média diária de 604 W/m2, à sombra a radiação passou a ser em média de 23 W/m2 para a mangueira e de 37 W/m2 para o oiti. Observa-se então que a mangueira foi a espécie que mais atenuou a radiação global em sua sombra. Os picos de radiação que aparecem no gráfico são frestas, ou seja, pequenas aberturas na copa das árvores que deixam passar a radiação global nos sensores de medição. Essa radiação pode ser direta ou refletida pelas folhas e galhos. Por isso a radiação que incide pelas frestas nos sensores 200

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não se iguala aos valores da radiação ao sol. O maior pico de radiação à sombra chegou a 210, 280, 290 W/m2. Observa-se que a radiação teve uma maior oscilação em sua intensidade para o oiti e a radiação na sombra da mangueira pereceu mais comportada com leves oscilações. Pode-se dizer que a causa é a constituição da copa das árvores onde o oiti é uma árvore cujos galhos e folhas estão bem distribuídos, mas não denso, ao contrário da mangueira. Isso se confirma pela medida do índice de área foliar (IAF) cujo valor para o oiti foi de 4,88 e da mangueira 5,89.

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Figura 4 – Medida diária da Radiação Global à sombra da mangueira (RadMang) e à sombra do oiti (RadOiti)

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Figura 5 – Medida diária da Radiação Ultravioleta à sombra do oiti (UVÍndexOiti) e à sombra da mangueira (UV[IndexMang)

A Figura 5 mostra o gráfico de valores da intensidade da radiação ultravioleta em Índex na sombra das duas árvores. Como se observa, novamente o Oiti foi a espécie arbórea onde a variação do índice (Índex) ocorreu com maior frequência que na mangueira onde as oscilações ocorreram entre os dias 11 a 23.

A análise estatística dos dados coletados aponta que a radiação ultravioleta na sombra das duas árvores não chegou a valores intensos. Em média diária o Índex na mangueira chegou a 0,0053 com máximo de 0,5, variância de 0,001 e para o oiti, o Índex médio diário foi de 0,0134, máximo de 1,3, variância de 0,005. Isso indica que de acordo com o Quadro 1 o índice da radiação ultravioleta na sombra das árvores foi menor que 2 sendo classificado como baixo.

Tabela 1 – Medida de tendência central da radiação ultravioleta na sombra da mangueira e oiti e ao sol Medida Tendência Central UV Média

Local Mangueira (Índex)

Oiti (Índex) Sol (W/m2)

0,0053

0,0134

34,6603

Mediana

0

0

35,59

Variância

0,001

0,005

349,832

0,03552

0,06973

18,70379

Mínimo

0

0

0,12

Máximo

0,5

1,3

82,85

Assimetria

8,48

11,004

0,202

83,246

157,415

-0,582

Desvio Padrão

Curtose

A Tabela 2 mostra que há uma forte correlação entre as variáveis Índex na sombra das árvores. Esta correlação não é de causa e efeito, mas sim de concomitância. A relação de causa e efeito que estes índices possuem é com a variável UVSol porque o Índex é uma função da radiação ultravioleta na sombra das árvores.

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Tabela 2 – Correlação de Pearson da radiação ultravioleta UVÍndexMang

UVÍndexOiti

UVÍndexMang

1

UVÍndexOiti

0,999

1

UVSol

0,993

0,994

UVSol

1

O clima no período de medição estava quente e seco. De acordo com a Tabela 3 os dados ao sol indicaram a temperatura do ar chegando a uma média diária de 31,3°C com máxima de 41,3°C e mínima de 17,3°C. A umidade do ar teve uma média diária de 38% com máxima de 91% e mínima de 13%. A radiação em média ficou em 604,44 W/m2, máxima de 947,18 W/ m2. Quanto aos valores à sombra, a temperatura do ar foi igual para ambas as árvores com uma média de 30°C e a máxima de 38°C, ou seja, um grau a menos que a temperatura do ar ao sol.

Isso indica que as árvores atenuaram a temperatura também.

Quanto a umidade, na sombra da mangueira foi maior que na sombra do oiti com uma diferença de 5%. Os números da radiação confirmam-se com a discussão da Figura 4. A atenuação foi de 95% e de 92% para a mangueira e oiti respectivamente.

Enfim, pode-se dizer que as duas espécies arbóreas ofereceram nesse período em sua sombra, um índice de radiação ultravioleta menor que 2.

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205

206

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30,0

28,8

38,2

15,9

Media

Mediana

Máx

Mín

Mang*

16,1

38,5

28,9

30,1

Oiti*

17,3

41,3

31,6

31,3

Sol

Temperatura (°C)

25,0

78,0

46,0

46,2

Mang*

18,0

77,0

42,0

41,9

Oiti*

Umidade %

23,00

20,23

Mang*

Sol

37,00 604,44

31,81 548,76

Oiti*

0,00

* sombra

13,0

0,00

6,63

91,0 290,00 303,00 947,18

38,0

39,8

Sol

Radiação Global (W/m2)

Tabela 3 – Medida de tendência central da radiação ultravioleta na sombra da mangueira e oiti e ao sol

0,000

0,500

0,000

0,006

Mang* (Índex)

0,000

1,300

0,000

0,011

0,940

82,849

36,202

35,335

Oiti* Sol (W/ (Índex) m2)

Radiação Ultravioleta

4 Conclusão Sabe-se que as árvores oferecem a população o conforto, bem -estar e saúde. Sua influência no microclima urbano em minimizar o desconforto e o estresse provocado pela temperatura elevada é verdadeira comprovada por várias pesquisas nesse sentido. Trabalhos indicam que um ambiente como muita vegetação é mais agradável, pois a temperatura é amenizada formando uma ilha de frescor. Este artigo apontou que a mangueira e o oiti apresentaram resultados semelhantes, indicam que mesmo tendo características físicas próprias, possuem um comportamento em comum. Podese observar que ambas atenuaram a radiação ultravioleta com uma porcentagem expressiva e indicaram que em sua sombra a temperatura do ar foi atenuada e a umidade do ar elevada. Com base nos resultados comparando as duas espécies, a mangueira foi a árvore que ofereceu melhores efeitos na atenuação da radiação global e na radiação ultravioleta. O índice da radiação ultravioleta foi menor que 0,5 classificado como Índex baixo. Contudo, o oiti não deve ser descartado porque seus resultados são muito satisfatórios.

Por isso os resultados deste estudo podem contribuir para oferecer aos poderes públicos subsídios para planejamento urbano na conquista da melhor qualidade de vida e saúde da população na escolha dessas duas espécies arbóreas, pois em sua sombra temos uma melhor proteção da ação maléfica dos raios ultravioleta. Lembra-se que por estar na sombra de uma árvore a proteção da radiação ultravioleta não é total, alguns estudos apontaram um diferencial, pois existem outros fatores que devem ser estudados para que a proteção seja mais eficiente e segura.

Além disso os fatores ecológicos, os traçados urbanos devem ser considerados. As avaliações de diferentes espécies arbóreas formam um leque na escolha e diversificação da arborização constituindo um cenário rico e sustentável para meio ambiente das cidades.

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Marta Nogueira (org.)

PARTE 11 Análise climática e de percepção térmica: importância da arborização em área urbana de Cuiabá/MT Felipe Gustavo Capovilla dos Santos1; Laura Bello Rabelo1; Luis Tadao Hayakawa Ito1; Rodolfo José Gomes Campelo Prado1; Victor André Botelho Rodrigues dos Santos1; Vinicius Leandro Silva Oliveira2; Thamiris Amorim dos Santos3; Ivan Julio Apolônio Callejas4; Rafael Palácios5; Sérgio Roberto de Paulo6; Flávia Maria de Moura Santos7; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira7 ¹ Graduandos em Arquitetura e Urbanismo/ FAET, Alunos de Iniciação Científica PIBIC/ VIC, Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: felipe.capovilla@gmail.com E-mail: rabelo_laura@hotmail.com E-mail: ltadao.ito@gmail.com E-mail: rodolfocampelo@hotmail.com E-mail: victor.abotelho@gmail.com 2 Graduando em Engenharia Civil/ FAET, Aluno de Iniciação Científica PIBIC, Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: viniciusifro@gmail.com 3 Graduanda em Engenharia Florestal/ FENF, Aluna de Iniciação Científica PIBIC, Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: thamirisflorestal@gmail.com 4 Professor do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Engenharia de Edificações e Ambiental/ FAET/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: ivancallejas1973@gmail.com

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5 Professor do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: rafael.pgfa@gmail.com 6 Professor do Instituto de Física/ IF e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: sergioufmt@gmail.com 7 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: flavia-mms@hotmail.com E-mail: mcjanp@gmail.com

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1 Introdução Com o alto índice de expansão demográfica que vem ocorrendo nas últimas décadas grande parte da cobertura arbórea foi retirada para dar lugar a malha asfáltica. Para Nince (2013) o rápido crescimento urbano verificado no Brasil a partir da metade do século XX fez com que a ocupação das cidades ocorresse de acordo com interesses pessoais ou de grupos sem o devido planejamento para adequar-se à nova condição.

Este aumento populacional que gera grandes alterações no ambiente e no clima é mais perceptível em cidades de médio grande porte como por exemplo Cuiabá. Nince (2013) destaca que este crescimento demográfico, ocorrido especialmente nas cidades de médio e grande porte, desencadeou uma série de problemas ao ambiente, ocasionado pelo resultado do aumento sem medida da malha urbana, da verticalização, do uso intensivo do solo nas áreas centrais, da excessiva impermeabilização, da substituição de áreas verdes por áreas construídas, da proliferação de assentamentos que desconsideram as restrições do sítio físico, entre outros.

Segundo Paula (2016) com o aumento da absorção da radiação solar, baixo albedo dos materiais de construção e cobertura há alteração dentro da área urbana no que se refere ao balanço de energia. Em virtude da verticalização das cidades, bem como através da emissão de calor antropogênico e cobertura do solo, com a redução da evapotranspiração devido a diminuição da cobertura vegetal e extensão das superfícies impermeabilizadas nas áreas urbanas, elevando a temperatura do ar e a diminuição da umidade relativa do ar associada ao fenômeno de ilhas de calor, especialmente em cidades de clima tropical.

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Com base no que foi citado tem-se que um componente importante para o ambiente e que sofre diversas alterações e por consequência altera também outras características é o solo. A ocupação do solo apresenta uma relação forte com a temperatura do ar e a umidade relativa. O uso do solo no meio urbano é o grande responsável pela variação dos elementos do clima, em especial na escala microclimática (ALVES E BIUDES, 2012).

Também é importante conhecer como as variáveis do meio (temperatura, radiação, umidade e movimento do ar) atuam sobre a percepção térmica do homem (NINCE, 2013).

Além do solo, outro fator apresenta grande importância nas variações de temperatura do ar e umidade e respectivamente na qualidade climática do local: a vegetação, que possui uma influência no conforto térmico, principalmente em ambientes externos (GONÇALVES et al, 2012). Estudos científicos comprovam a capacidade que a vegetação possui em minimizar o calor e qualificar o microclima dos espaços públicos e, consequentemente, o conforto térmico nas praças e parques de uma maneira geral (OLIVEIRA, 2008).

A arborização urbana é uma alternativa que pode contribuir de diversas maneiras com a paisagem urbana, interagindo com os indivíduos a partir de benefícios físicos e climáticos. São características da vegetação a diminuição da incidência de radiação solar sobre a superfície, a atenuação do ruído, a diminuição da poluição do ar e a redução do consumo de energia em regiões quentes. As árvores resfriam o ambiente de forma direta mediante o sombreamento e de forma indireta através da evapotranspiração (MASCARÓ E MASCARÓ, 2005) Para Ribeiro (2016) a arborização, quando bem planejada, valoriza as áreas urbanas e as edificações do entorno imediato, estudos neste contexto mostram que locais com espaços públicos de qualidade tendem a favorecer a permanência dos indivíduos, aumentando assim a ocorrência de desenvolvimento de atividades sociais e consequentemente a vitalidade urbana, devido à sensação de bem-estar que eles proporcionam.

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Sendo assim, o objetivo geral desta pesquisa foi a análise da percepção térmica de usuários sob influência de espécies arbóreas, por meio da relação das variações microclimáticas de umidade relativa do ar e temperatura do ar na cidade de Cuiabá-MT.

2 Materiais e Métodos A pesquisa foi desenvolvida na cidade de Cuiabá, capital do estado de Mato Grosso, localizada na região Centro-Oeste do Brasil, mais precisamente nas coordenadas geográficas 15°35’56” latitude Sul e 56°06’01” longitude Oeste.

Segundo Sampaio (2006) o clima de Cuiabá é do tipo Aw de Koppën, (temperaturas elevadas, chuva no verão e seca no inverno), ou seja, Tropical semiúmido, com quatro a cinco meses secos e duas estações bem definidas, uma seca (outono-inverno) e uma chuvosa (primavera-verão).

De acordo com o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET, 2015), os dados coletados de 1961 a 1990 obtiveram os seguintes resultados: a maior temperatura máxima foi 34°C, enquanto que menor temperatura mínima foi de 17°C. Já a umidade relativa do ar variou entre 57% (no mês de agosto) e 82% (no mês de fevereiro).

Foi escolhido como área de estudo a Universidade Federal de Mato Grosso – Campus Cuiabá, em pontos amostrais no entorno do Bloco da Pós-Graduação em Física Ambiental – PGFA , com exemplares de espécies arbóreas comum na região e sem sombreamento, totalizando 3 pontos de medição.

2.1 Caracterização dos pontos A escolha dos pontos foi feita a partir da diferença da espécie arbórea (Pontos 01 e 02) mas com características semelhantes de índice de área foliar e outro ponto sem influência de vegetação (Ponto 03).

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2.1.1 Ponto 01 O primeiro ponto está localizado sob a copa da espécie Oiti (Licania tomentosa) pertence à família das Chrysobalanaceae. Caracteriza-se por ser uma árvore de porte grande com copa alongada, arredondada e fechada, tronco grosso e reto, com casca grossa, parcialmente lisa com folhas simples e densas (KAGI, 2014).

2.1.2. Ponto 02 O segundo ponto se encontra sob a copa da espécie Mangueira (Mangifera indica) pertencente à família Anacardiaceae, sendo uma árvore de grande porte, frutífera, podendo atingir até 30m de altura e possui copa globosa, densa, de até 25m de diâmetro, com folhas simples (RIBEIRO, 2016).

2.1.3 Ponto 03 O terceiro ponto se encontra em campo aberto, sem presença de espécies arbóreas em seu entorno, recebendo assim radiação solar direta pela parte da manhã, sofrendo influência do edifício da PGFA durante o período da tarde.

Figura 1 - Ponto 01 216

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Figura 2 - Ponto 02

Figura 3 - Ponto 03

Foram realizadas medições em cada um dos pontos no período Quente-úmido (estação verão) na região (30/01/2017 à 10/02/2017), em três horários do dia: 8h, 14h e 20h, conforme a recomendação da OMM (Organização Mundial de Meteorologia). Utilizou-se para coleta de dados de temperatura do ar e umidade relativa do ar um termo-higrômetro THAR -185H da marca Instrutherm.

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A percepção térmica dos usuários do campus da UFMT – Cuiabá foi feita por meio de questionários de sensações térmicas. Os questionários foram feitos próximo aos locais de coleta dos dados, sendo os entrevistados usuários do campus, na grande maioria alunos, servidores e praticantes de atividades físicas.

As perguntas abrangiam temas como: cor da roupa, idade, sexo, atividade, exposição ao sol, se era natural de Cuiabá, em caso negativo há quantos anos morando em Cuiabá, realizadas no questionário com base no modelo desenvolvido por Nince (2013).

3 Análise de Resultados Com base nos dados de umidade relativa do ar e temperatura do ar, foi possível a elaboração de gráficos com as médias gerais dos 3 (três) pontos de coletas do estudo. Foram elaborados também gráficos com as respostas aos questionários de conforto pelos usuários do Campus.

Conforme Figura 4, observa-se que os resultados obtidos nos três pontos de coleta apresentaram pequena variação de temperatura do ar e umidade do ar entre si, comparando-se nos mesmos horários, variando pouco mais de 2% para a umidade e em 2 °C para a temperatura do ar. (a)

218

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(b)

(c)

Figura 4 - Temperatura do ar e umidade relativa do ar no ponto 01 (a), ponto 02 (b) e ponto 03 (c)

Entretanto nos diferentes horários foi possível observou-se maior variação nos 3 pontos de medição, principalmente no período de coleta das 14h, tanto para temperatura do ar quanto para umidade relativa do ar. Outro dado importante observado foi que a temperatura se mostrou maior no ponto 3 em todos os horários de medição, onde foram coletados os dados em local sem sombreamento vegetal, os, dados de umidades também se mostraram menores no ponto exposto ao sol.

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Os melhores resultados térmicos e de umidade do ar foram obtidos no ponto de 2, localizado sobre a copa dá espécie Mangueira (Mangifera indica), o que demostra a eficácia no sombreamento proporcionado por essa espécie vegetal, com o melhor resultado térmico obtido na medição das 8h, enquanto a maior umidade relativa do ar foi registrada no período noturno 84,10 % de umidade relativa do ar, fato que pode estar relacionado também com os processos biológicos da planta.

Os questionários realizados com usuários do espaço do Campus da UFMT, foram realizados com oito perguntas objetivas, coletadas nos períodos da manhã e tarde. Deixou-se de realizar a pesquisa no período noturno por questões de segurança e pelo reduzido número de usuários nesse período.

Figura 5 - Questão 1: Neste exato momento você está sentindo?

Os dados obtidos serviram para evidenciação a importância da temperatura do ar e da umidade relativa do ar na sensação de conforto térmico das pessoas que transitam próximo aos locais de coleta de dados dessa pesquisa. As respostas dos questionários indicam um maior desconforto térmico relatado no período da tarde, conforme Figura 6.

220

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Figura 6 - Questão 2: Neste exato momento, com relação às condições climáticas, você está sentindo?

As demais perguntas (Figuras 7 e 8) questionaram sobre a sensação térmica quanto as variáveis climáticas analisadas, e novamente as respostas obtidas no período vespertino indicaram maiores desconfortos nos transeuntes.

Figura 7 - Questão 3: Em relação à temperatura do ar, você preferia que o ar estivesse?

Coletânea física Ambiental

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Figura 8 - Questão 4: Em relação à umidade relativa do ar, você preferia que o ar estivesse?

Com base nesses dados observa-se como a percepção térmica das pessoas é afetada pela umidade relativa e pela temperatura do ar. É notório a importância do sombreamento arbóreo, já que os pontos sob as copas das árvores registraram os menores valores para temperatura do ar e maiores valores de umidade relativa (ponto 2, Mangueira). Com os resultados obtidos, foi possível também comparar a eficiência no resfriamento da temperatura de duas espécies arbóreas distintas, a espécie Oiti e Mangueira, que dentre elas a Mangueira apresentou melhor desempenho na amenização da temperatura do ar, entretanto cabe ressaltar que as diferenças entre as duas espécies não foram perceptíveis, quando comparados com a diferença com o ponto de medição sem influência da vegetação arbórea (ponto 3).

4 Conclusões Nas análises do comportamento da temperatura e umidade do ar entre os ambientes sombreados pelas espécies arbóreas oiti (Licania tomentosa) e mangueira (Mangifera indica), em relação ao local não sombreado, observou-se que a vegetação amenizou a temperatura do ar sob as árvores. A umidade relativa também apresentou o mesmo comportamento.

222

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Os resultados mostraram melhores desempenhos térmicos nas áreas com sombreamento arbóreo. Cabe ressaltar a importância da arborização nas cidades para proporcionar melhor conforto térmico aos usuários, pois ao utilizar-se da arborização urbana, as contribuições e benefícios são de estratégias de resfriamento evaporativo, umidificação, melhoramento do microclima e o seu entorno, que resultará em um ambiente externo mais atrativo e adequados ao uso, principalmente em região com temperatura elevadas.

Quanto às preferências térmicas, observou-se que os usuários se sentiram desconfortáveis nas condições climáticas locais, o que pode ser amenizado com uso de estratégias para amenizar o rigor climático da região, como sombreamento, por meio de vegetação.

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PAULA, D. C. J. Análise termohigrométrica pós intervenções urbanas em Cuiabá-MT. Cuiabá, 2016, 104f. Dissertação (Mestrado em Física Ambiental) – Instituto de Física, Universidade Federal de Mato Grosso.

RIBEIRO, K. F. A. Análise da influência da vegetação arbórea no comportamento térmico dos diferentes tipos de revestimento do solo. Cuiabá, 2016. 156f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-graduação em Física Ambiental, Universidade Federal de Mato Grosso.

SAMPAIO, M.M.A. Análise do desempenho térmico e lumínico de habitações populares em Cuiabá-MT. 110 f. Dissertação (Mestrado em Física e Meio Ambiente) – Departamento de Física, Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá, 2006.

AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao auxílio e apoio financeiro da FAPEMAT.

224

Marta Nogueira (org.)

PARTE 12 Analise microclimática do parque Massairo Okamura em Cuiabá/ MT ao nível do pedestre Florencio Beserra Filho (IN MEMORIAN)1; Juliana Barbosa Amorim2; Flávia Maria de Moura Santos3; Luciana Sanches4; Osvaldo Borges Pinto Júnior5; Carlo Ralph De Musis6; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira3 1 Mestre do Programa de Pós-graduação em Ciências Ambientais da Universidade de Cuiabá/ MT (IN MEMORIAN), Cuiabá/ MT 2 Graduanda em Arquitetura e Urbanismo, Aluna de Iniciação Científica PIBIC, Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: julianaamorim.arq@gmail.com 3 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: flavia-mms@hotmail.com E-mail: mcjanp@gmail.com 4 Professora do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: lsanches@hotmail.com 5 Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e Coordenador do Programa de Pós-graduação em Ciências Ambientais da Universidade de Cuiabá/ UNIC, Cuiabá/ MT E-mail: osvaldo.borges@gmail.com 6 Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e da Universidade de Cuiabá/ UNIC, Cuiabá/ MT E-mail: carlo.demusis@gmail.com Coletânea física Ambiental

225

1 Introdução A cidade de Cuiabá, localizada no Estado de Mato Grosso, teve um processo de crescimento lento até a década de 1950.

Entretanto, após a fundação de Brasília (1960) e com a expansão urbana voltada para o interior do país, a capital mato-grossense passou a crescer a uma velocidade acima da média brasileira, sobretudo nas décadas de 1970 e 1980. (SIQUEIRA, 2002) Devido a essa explosão demográfica, a configuração do tecido urbano sofreu mudanças, e locais onde se predominava uma cobertura vegetal passaram a abrigar inúmeros edifícios e pavimentação asfáltica.

A intervenção do homem no meio ambiente através da remoção de áreas verdes, aumento da pavimentação do solo, poluição gerada pelo uso de automóveis e por indústrias, contribuem para aumentar a temperatura local, e alterar o microclima urbano, causando desconforto ambiental a todos os habitantes da cidade. Esses fatores são agravados quando essa intervenção se dá de maneira irregular e sem planejamento.

Estudos como o de Maciel (2011) comprovam que os materiais que compõem o revestimento do solo se comportam de maneiras diferentes quando expostos à radiação solar, influenciando diretamente na temperatura superficial do ambiente.

Locais que possuem condições climáticas rigorosas, como a cidade de Cuiabá, necessitam que projetos arquitetônicos e urbanísticos estejam atrelados às condições ambientais da região em que se inserem, objetivando uma diminuição dos efeitos negativos na natureza, provocados pela ação humana.

Coletânea física Ambiental

227

Atualmente vem aumentando a importância dada a um desenvolvimento sustentável das cidades, que não prejudique o patrimônio natural para futuras gerações e que propicie conforto ambiental aos seus cidadãos.

Devido a isso, inúmeras áreas do conhecimento estão buscando medidas que possam diminuir os impactos causados ao meio ambiente, entre elas, a inserção de espaços livres no interior das cidades, como parques, praças e jardins arborizados.

De acordo com BRANCO, ZANELLA & SALES (2012) apud NUCCI (2001) são muitos os benefícios que a vegetação propicia ao ambiente urbano: proteção de mananciais e qualidade das águas, filtração do ar e diminuição da poeira em suspensão, diminuição dos ruídos urbanos, redução das amplitudes térmicas, redução da insolação direta, áreas de recreação e lazer, valorização estética, melhoria da saúde e qualidade de vida da população.

Shinzato (2009) pesquisou sobre os efeitos da vegetação nas condições microclimáticas urbanas, constatando que o uso das árvores é uma estratégia para amenizar o efeito de ilha de calor nas metrópoles.

Este trabalho, portanto, tem por objetivo geral estudar as relações entre as temperaturas superficiais em diferentes coberturas do solo num parque urbano de Cuiabá. Para alcançar esse objetivo será necessário avaliar a relação entre a arquitetura urbana e os diferentes tipos de coberturas do solo nos vários meses pesquisados, onde foram coletados e analisados dados de temperatura superfial, umidade e temperatura do ar e velocidade dos ventos.

Assim será possível verificar as interferências que a utilização de uma cobertura verde ou pavimentada provoca no microclima da área analisada.

228

Marta Nogueira (org.)

2 Materiais e Métodos 2.1 Área de Estudo Segundo Duarte (2000) apud Santos (2008) no Brasil, o clima tropical continental predomina na região centro-oeste, sendo o clima do estado de Mato Grosso classificado como quente semi-úmido, na faixa Tropical Brasil Central, com 4 a 5 meses secos. Uma característica importante é o ritmo sazonal de precipitação bastante marcado, com uma nítida estação seca, no período de inverno, além de apresentar temperaturas constantemente altas, com poucas variações ao longo do ano.

Cuiabá fica próxima a linha do Equador, localizado na Zona Intertropical, está situada entre as coordenadas geográficas 15º10’, 15º50’ de latitude sul e os meridianos de 50º50’, 50º10’ a oeste de Greenwich, na região central do Brasil e centro-sul do estado, Figura 1.

Figura 1 - Cuiabá - Mato Grosso - Brasil Fonte: http://migre.me/r4w8x - modificada. Acesso em: 06 de agosto de 2015 Coletânea física Ambiental

229

A área escolhida para realizar esta pesquisa foi o Parque Estadual Massairo Okamura, situa-se em área de proteção ambiental de 54 hectares, tendo em seus limites nascentes que constituem a cabeceira dos córregos do Barbado e Moinho, tributário dos Rios Coxipó e Cuiabá.

Por isso foram evitadas quaisquer intervenções nas suas proximidades sendo mantida a cobertura vegetal nativa. A vegetação do Parque é típica de cerrado.

A área urbanizada do Parque, destinada ao lazer, é composta por cerca de 2 Km de trilhas, sanitários públicos e centro para educação ambiental, Figura 2. Abriga também: passagem de água, mirante, espelho d´água e a praça “Boé Bororo”, instalações administrativas e um palco para atividades comunitárias (CUIABÁ, 2015).

Figura 2 - Vista aérea do Parque Estadual Massairo Okamura Fonte: Google Earth, 2014

A escolha do Parque Urbano foi uma opção interessante, pois enfatiza a importância que áreas verdes dentro da cidade exercem para a melhoria do microclima urbano e consequentemente, no conforto térmico ambiental, já que a vegetação funciona como elemento amenizador da poluição atmosférica e visual e também da temperatura do ar no microclima urbano.

230

Marta Nogueira (org.)

3.2 Materiais Para a coleta de dados, foram utilizados três instrumentos: a) Sensor do tipo Datalogger, marca ONSET Esse Sensor do tipo Datalogger, marca ONSET, registrou a temperatura do ar e umidade relativa do ar. Foi construído um abrigo no laboratório de instrumentação do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ UFMT utilizando um tubo de PVC branco para refletir a radiação. O tubo foi perfurado para permitir a passagem de ar e, na parte superior do tubo, foi colocado um funil branco para proteger o sensor da radiação solar direta e precipitações. Este sensor do tipo Datalogger foi acoplado e protegido dentro desse abrigo adaptativo de PVC durante a coleta de dados no transecto móvel e ficou localizado a uma altura aproximadamente a 1,50m do solo, Figura 3.

Figura 3 - Sensor do tipo Datalogger e Abrigo Adaptativo

Fonte: FRANCO (2010) Coletânea física Ambiental

231

b) Termo-Higro-Anemômetro digital portátil, Modelo THAR - 185H, marca Instrutherm Esse instrumento mede a temperatura do ar, umidade relativa do ar e velocidade do ar, Figura 4.

Figura 4 - Termo-higro-anemômetro Fonte: FRANCO (2010)

c) Termômetro de Mira Laser, modelo TI-800, marca Instrutherm Esse instrumento é utilizado para realizar a coleta dos dados da temperatura superficial em diferentes superfícies.

Figura 5 - Termômetro infravermelho Fonte: FRANCO (2010) 232

Marta Nogueira (org.)

3.3 Método Foram feitas medições em dois horários do dia, sendo às 08h e às 14h, conforme indicação da Organização Mundial de Meteorologia (OMM), no período quente-úmido (de março e abril de 2015) e período quente-seco (maio, junho e julho de 2015) sendo por cinco dias consecutivos em cada mês.

Para o levantamento das variáveis microclimáticas do Parque Massairo Okamura foram utilizadas variáveis micrometeorológicas que pudessem mostrar a real situação térmica nesse ambiente externo.

A metodologia utilizada foi o sistema de transecto móvel, realizado num tempo máximo de até 1 hora, onde foram escolhidos pontos que mostram os diferentes tipos de revestimento do solo, as áreas sombreadas e as desprotegidas, entre outras características. É um tipo de coleta de dados que permite realizar medições de vários pontos e tipos de revestimentos do solo.

Sendo assim, estabeleceu-se 18 pontos com diferentes coberturas de solo, sendo o último ponto coincidente ao ponto 1, ao longo de percurso definido em trilhas existentes no parque, Figura 6 e Tabela 1.

Figura 11 - Pontos de medições no parque Coletânea física Ambiental

233

Tabela 1 – Coordenadas dos Pontos Medidos Número dos Pontos

Latitude

Longitude

Altitude

1 - 18

15°34’0,99” S

56°3’56,58” O

212,57

2

15°33’59,46” S

56°3’57,01” O

215,78

3

15°33’58,79” S

56°3’57,46” O

218,96

4

15°33’55,61” S

56°3’56,43” O

219,19

5

15°33’54,57” S

56°3’55,73” O

220,29

6

15°33’54,55” S

56°3’54,54” O

220,97

7

15°33’52,93” S

56°3’52,77” O

226,24

8

15°33’52,58” S

56°3’52,49” O

226,55

9

15°33’51,54” S

56°3’51,22” O

228,08

10

15°33’52,89” S

56°3’50,58” O

227,30

11

15°33’53,51” S

56°3’51,00” O

227,04

12

15°33’54,67” S

56°3’51,13” O

225,78

13

15°33’59,49” S

56°3’50,91” O

222,41

14

15°34’2,34” S

56°3’52,44” O

220,33

15

15°34’3,56” S

56°3’53,62” O

216,91

16

15°34’2,93” S

56°3’54,93” O

211,21

17

15°34’2,41” S

56°3’55,87” O

208,84

Em cada ponto do transecto móvel foram registradas in loco a temperatura superficial (°C), temperatura do ar (°C), umidade relativa do ar (%) e velocidade do vento (m/s) em diferentes materiais que revestiam os pontos num raio de 30 cm.

Dessa forma a pesquisa vem a ser a avaliação dos dados coletados, buscando identificar situações distintas nesse microclima, identificando ilhas de calor e ilhas de frescor e justificando 234

Marta Nogueira (org.)

essa avaliação através de bibliografia estudada, assim verificar as interferências das variáveis microclimáticas para a melhoria do clima urbano na cidade de Cuiabá/ MT.

4 Apresentação e análise dos resultados Neste item serão apresentados os resultados das medições no período quente-seco e quente-úmido das influências para as diferentes características quanto à cobertura do solo de maneira a atender com uniformidade as diferenças de materiais, áreas sombreadas, áreas ao sol, áreas permeáveis e as pavimentadas, opiniões dos usuários do parque e as variáveis termo-higrométricas.

4.1 Temperatura superficial A partir da análise da temperatura superficial dos revestimentos do solo nos pontos do transecto, tornam-se nítidas as vantagens da cobertura vegetal. Foram analisados cinco tipos diferentes de revestimentos: concreto, pedra, folha seca, terra e grama, sendo o concreto, terra e grama elementos fixos e pedra e folhas secas elementos alteráveis. Áreas em que o solo recebia algum tipo de sombreamento ou não possuía materiais orgânicos (folhas e pedras) em sua composição apresentaram temperaturas mais favoráveis do que outras áreas desprovidas de cobertura arbórea ou com revestimento em concreto. Nos pontos 8 e 14 (Figuras 12 e 13), que não possuíam sombreamento registrou-se as maiores médias de temperatura. O mesmo ocorreu com o ponto 10 (Figura 14), que possuía apenas 25% de cobertura arbórea. As menores temperaturas superficiais eram dos pontos 9 e 11 (Figura 15 e 16), que possuíam 100% de cobertura arbórea, assim como o ponto 12, com 75% de sombreamento.

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235

Figura 12 - Ponto número 08 - sem cobertura arbórea

Figura 13 - Ponto número 14 – sem cobertura arbórea

Figura 14 – Ponto número 10 - com apenas 25% de cobertura arbórea 236

Marta Nogueira (org.)

Figura 15 – Ponto número 09 - com 100% de cobertura arbórea

Figura 16 – Ponto número 11 - com 100% de cobertura arbórea

Nota-se que a temperatura superficial encontra-se mais elevada nos períodos vespertinos, que já a superfície recebeu energia desde o nascer do sol até o horário de medição, compreendendo um maior numero de horas, diferentemente do turno matutino, em que essa incidência ocorreu durante um período de aproximadamente 2 horas.

Em relação aos meses do ano, é clara a diferença nas temperaturas referente aos meses quente-úmido e quente-seco. Enquanto o mês de março (período quente-úmido) a temperatura se mantém mais baixa, os meses de maio e junho (período quente-seco) a temperatura começa a se elevar, até alcançar um pico de 56 ºC no mês de julho nos locais revestidos por concreto.

Coletânea física Ambiental

237

Para uma melhor visualização dos dados, as Figuras 17 a 20, a seguir, mostram a média das temperaturas superficiais de todos os tipos de recobrimento de solo em relação aos pontos do transecto, no período matutino e vespertino. Assim, é possível observar os picos de temperatura nos pontos 8 e 14, em que não há sombreamento, e os locais em que a temperatura encontra-se mais agradável, com pouca ou nenhuma variação de temperatura são nos pontos 9 e 11, que possuíam 100% de cobertura arbórea.

A partir das Figuras a seguir, também é possível perceber o quanto aumentou gradativamente a diferença de temperatura entre os períodos matutino e vespertino no decorrer dos meses. Isso significa que a temperatura superficial aumentou proporcionalmente a queda de umidade, pois nos meses quente-úmido a diferença de temperatura era menor do que nos meses quente-seco.

A seguir são mostradas a relação existente entre a temperatura superficial e o tipo de recobrimento de solo, em que é possível reafirmar os resultados apresentado no trabalho de pesquisa realizado por Maciel (2011) sobre os materiais de cobertura do solo se comportarem de maneira diferenciada à insolação, influenciando no microclima urbano.

Nota-se que o concreto foi o material que mais absorveu energia ao longo do dia, possuindo uma grande diferença entre o período matutino e vespertino, diferentemente da terra, que pouco alterou a temperatura superficial ao longo do dia.

Figura 17 - Média das temperaturas superficiais para cada tipo de revestimento do solo-Março/2015 238

Marta Nogueira (org.)

Figura 18 - Média das temperaturas superficiais para cada tipo de revestimento do solo-Maio/2015

Figura 19 - Média das temperaturas superficiais para cada tipo de revestimento do solo-Junho/2015

Figura 20 - Média das temperaturas superficiais para cada tipo de revestimento do solo-Julho/2015

Através das medições em meses consecutivos foi possível notar que a baixa umidade do ar, responsável pelos meses do período quente-seco, associada à ausência de sombreamento em Coletânea física Ambiental

239

determinados pontos, foram desfavoráveis ao microclima local.

Assim, torna-se ainda mais clara a importância do uso da vegetação como forma de amenizar o clima severo de Cuiabá e proporcionar espaços de convívio para a população.

4.4 Variáveis microclimáticas no período quenteseco e quente-úmido De acordo com os dados coletados nas medições do período quente-seco e quente-úmido, foi possível realizar os registros dos picos entre os períodos e horários (08h e 14h) coletados no Parque Massairo Okamura. A partir dessas variáveis foi possível identificar os meses com maiores e menores variáveis microclimáticas da área estudada. A seguir serão apresentados os resultados dos dados de temperatura do ar e umidade relativa do ar.

Figura 20 – Análise dos meses quente-seco e quente-úmido e as variáveis microclimáticas de temperatura do ar e umidade relativa do ar 240

Marta Nogueira (org.)

Quando foi realizada a análise por período quente-seco e quente-úmido foi verificado que para temperatura do ar, Figura 40 A, no período matutino apresentou menores valores e para o período vespertino maior valores confirmando as informações bibliográficas. Para a umidade relativa do ar, Figura 40 B, também confirma o que a bibliografia recomenda que quando a temperatura esta elevada a umidade diminui e quando a temperatura esta baixa a umidade aumenta. Isso foi observado para os períodos quente-seco e quente-úmido.

5 Considerações finais O estudo realizado no parque Massairo Okamura mostrou implicações que possibilitaram sua caracterização em relação ao conforto térmico dos pedestres. A partir dessa pesquisa, analisamos as relações entre o ambiente e seus diferentes tipos de recobrimento de solo, varáveis climáticas de temperatura e umidade, velocidade do ar e temperatura superficial.

Com base nos resultados obtidos, observou-se a importância de áreas verdes com cobertura arbórea, que possuíam valores de temperatura superficial mais baixo em relação aos sítios sem esta cobertura. O mesmo ocorre com o tipo de revestimento de solo, que interfere diretamente no conforto térmico: áreas com recobrimento de terra pouco variou sua temperatura superficial ao longo do dia, diferentemente do concreto, que sofreu um ríspido aumento de temperatura no período vespertino com relação ao período matutino do mesmo dia.

Analisando o comportamento termo-higrométrico pelos dois períodos estudados, constata-se a tendência de variação já registradas em outros trabalhos, como temperaturas altas o ano todo, a diferença nas médias de temperatura e umidade que são determinadas pelas características climatológicas de cada períoColetânea física Ambiental

241

do, onde constatou-se que o período quente-úmido interfere mais na temperatura, que o período quente-seco, que e o mais adequadas para determinação de estudos de anomalias climáticas, pois apresentam menor influência da umidade na regulação da temperatura.

Sendo assim, percebe-se que a influência sem discriminação do homem no espaço urbano é uma das principais causas do aumento da temperatura. A pavimentação asfáltica junto a grande quantidade de obras sem a preocupação com espaços verdes interfere diretamente no microclima urbano. Com isso, a vegetação é capaz de controlar a radiação solar e aumentar a umidade do ar e a sua substituição por concreto e asfalto provoca o aumento das ilhas de calor e inversão térmica, prejudicando consideravelmente a qualidade de vida da população.

Diante dos dados coletados, das análises dos mesmos e das conclusões finais, tem-se a indicação que a arborização contribui de forma significativa na melhoria do conforto térmico de ambientes urbano, onde todos os pontos que foram registrados as máximas, eram pontos desprovidos de arborização, ou a arborização não era suficiente para atenuar a radiação solar incidente realizada no local, e através dessa constatação a arborização tem papel fundamental na redução das temperaturas.

Outros elementos também interferem na qualidade térmica dos espaços, como a presença de áreas permeáveis, tipologia das edificações e materiais construtivos. Como foi identificado na análise dos dados, há uma “ilha de calor” no parque justamente nas proximidades de edificações e materiais construtivos diversos (concreto e alvenaria).

Diante disso, evidencia-se a necessidade de planejamento do uso e ocupação do solo e da implantação de cada vez mais vegetação no meio urbano, para melhorar a qualidade de vida, evitar a formação de fenômenos microclimáticos como as “ilhas de calor”, qualidade estética da paisagem, entre outras melho242

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rias. Assim evidencia-se a importância da implantação de parques urbanos em locais de clima semelhantes ao de Cuiabá, para conscientizar da relevância e necessidade dos espaços verdes e bem arborizados na obtenção de melhores condições térmicas favoráveis ao conforto e bem-estar da população e da cidade.

Agradecimentos Agradecemos aos alunos Bolsistas de Iniciação Científica, à ELETROBRAS/PROCEL, CNPq, CAPES e FAPEMAT pelo apoio financeiro desta pesquisa.

6 BIBLIOGRAFIAS ALVES, E. D. L. Caracterização Microclimática do Campus de Cuiabá da Universidade Federal de Mato Grosso. Cuiabá, 2010. 91 f. Dissertação (Mestrado em Física Ambiental) Instituto de Física, Universidade Federal de Mato Grosso.

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Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Pós-Graduação em Física Ambiental, 2009.

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Coletânea física Ambiental

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NINCE, P. C. C. Vegetação e revestimentos urbanos: Implicações na sensação térmica dos usuários do Campus da UFMT em Cuiabá-MT 2013. 108f. Tese (Doutorado), Instituto de Física, Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá, 2013.

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ZANIN, E. M. Caracterização ambiental de um parque urbano. Erechim, Rio Grande do Sul. Edifapes, 2012.

244

Marta Nogueira (org.)

PARTE 13 Comportamento térmico dos revestimentos do solo e as interferências dos diferentes arranjos espaciais da vegetação urbana de praças públicas em Cuiabá/MT Ivan Tocantins 1; Ana Clara Matias Alves1; Iramaia Jorge Cabral de Paulo²; Flávia Maria de Moura Santos3; Luciana Sanches4; Sergio Roberto de Paulo5; Karyna de Andrade Carvalho Rosseti6; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira3 1 Doutorandos do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: ivan_tocantins@yahoo.com.br E-mail: clarasevla@gmail.com 2 Professora e Diretora do Instituto de Física/ IF e Professora do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: iramaiaj@gmail.com 3 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: flavia-mms@hotmail.com E-mail: mcjanp@gmail.com 4 Professora do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: lsanches@hotmail.com 5 Professor do Instituto de Física/ IF e Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: sergioufmt@gmail.com 6 Professora do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Engenharia de Edificações e Ambiental/ FAET/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: karyna.rosseti@gmail.com Coletânea física Ambiental

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1 Introdução A crescente escalada de crescimento populacional e, por conseguinte, os ônus e os bônus desta urbanização têm comprometido sobremaneira a qualidade ambiental das áreas urbanas, seja de pequeno, médio ou grande porte. Quanto mais habitantes existe numa determinada área, além de suas peculiaridades locais como relevo, hidrografia, vegetação, dentre inúmeros outros fatores, fazem com que a meteorologia dos aglomerados urbanos e, por conseguinte, sua integração estatística denominada de clima urbano, seja um grande exemplo de complexidade, obviamente um dificultador para aqueles que se oferecem a ter que indiretamente geri-lo, como nossa classe política.

As condições climático-meteorológicas interurbanas diretamente ligadas ao conceito de caoticidade e heterogeneidade, seja do local, da estruturação, das funcionalidades urbanas ou da sua morfologia, geram microclimas urbanos, propiciam ilhas de calor e de frescor, todos estes que urgem ser diagnosticados.

De acordo com Oke (1989) o processo de crescimento urbano impõe um caráter peculiar à baixa troposfera a ponto de produzir condições atmosféricas locais distintas das encontradas em suas áreas adjacentes. Dessa forma, a cidade acaba por gerar um clima próprio, denominado de clima urbano, este, fruto da interferência de atributos como capeamento do solo, material empregado nas edificações, rugosidade e topografia da cidade, emissão de aerossóis, além da geração artificial de calor sobre a camada limite, que se processa desde a abrangência microclimática até a mesoclimática.

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Como objetivo geral, avaliar o comportamento térmico dos revestimentos do solo e as interferências dos diferentes arranjos espaciais da vegetação urbana em duas praças públicas no bairro Boa Esperança em Cuiabá/ MT, via análise do comportamento espacial das variáveis de temperatura do ar, temperatura da superfície e da umidade atmosférica.

Inserir a vegetação em áreas urbanas é uma das principais estratégias para reduzir o efeito de ilha de calor, uma vez que as plantas representam um importante papel de regular o clima urbano. Para ser mais preciso, a vegetação reduz o efeito de ilha de calor não por meio do resfriamento do ar, mas pelo fato de aquecer menos o ar, (DIMOUNDI e NIKOLOPOULOU, 2000).

Romero (2001) afirma que desenhar espaços públicos não é dispor massas de edifícios ou fachadas dos mesmos, mas criar uma experiência de espaço envolvente, articulado entre si e apto para o uso comum a que se destina.

2 Materiais e método 2.1 Área de estudo As alterações na infraestrutura urbana mesmo tendo escala bastante localizada, influem significativamente no microclima dos entornos, onde a inserção de elementos de concreto, revestimentos asfálticos, bem como a remoção de inúmeras espécies arbóreas, constituem alguns dos muitos fatores que interferem no microclima de cada região. Assim se optou por duas praças localizadas no bairro Boa Esperança, distrito do Coxipó, na zona leste da cidade de Cuiabá, capital do estado de Mato Grosso, conforme Figura 1. São elas as Praças Anita Negrão e Assunta S. Silva, conforme Figura 2.

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Marta Nogueira (org.)

Figura 1 – Localização referencial no Brasil, Estado de Mato Grosso, cidade de Cuiabá e bairro Boa Esperança na posição central do mapa da Capital, onde cada 1cm representa cerca de 10km.

Fonte: Prefeitura de Cuiabá - Regiões Administrativas – Disponível e adaptado do site institucional http://www.cuiaba.mt.gov.br/upload/arquivo/regioes_ administrativas_perfil_iv.pdf

Figura 2 – Vista superior das praças triangulares Assunta Silva a esquerda, pouco arborizada e Anita Negrão a direita, maior e plenamente arborizada em seu perímetro externo Fonte: Adaptado do Google Earth – data da imagem: 07/04/2014 – elevação 181m – altitude do ponto de visão 445m Coletânea física Ambiental

249

2.2 Área de estudo A realização se deu por intermédio de transectos móveis percorridos a pé tendo sido empregados três instrumentos termométricos, quais sejam, o termo-higro-anemômetro digital portátil, modelo THAR 185H, o termômetro infravermelho, modelo TI-870, ambos do fabricante Instrutherm, além do termovisor com câmera espectral FLIR i3 do fabricante Flir Systems. O primeiro aparelho mediu a temperatura e a umidade relativa e os dois outros instrumentos infravermelhos forneceram dados da temperatura de superfície de cada ponto. Utilizou-se nos transectos um abrigo todo em material branco, a exceção do cabo de transporte, para proteção do equipamento THAR 185H, o qual fora confeccionado no laboratório de instrumentação do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental. Tal defensa empregou tubo sanitário de PVC, de modo que a radiação solar direta fosse refletiva e não influenciasse ficcionalmente nos valores colhidos. O PVC foi perfurado para permitir a passagem de ar e, na parte superior do tubo, foi inserido um funil com a mesma coloração do conjunto para completar a proteção do sensor térmico.

Para o levantamento das fontes de estudo climático das praças urbanas foram utilizadas variáveis micrometeorológicas que pudessem mostrar a real situação térmica do usuário nesses ambientes externos. Foram feitas coletas de dados de temperatura do ar (°C), umidade relativa do ar (%) e temperatura superficial (°C), todos colhidos in loco.

Para caracterizar o microclima procedeu-se sob a égide da Organização Mundial de Meteorologia (OMM), com o registro dos dados coletados nas praças em um período de três meses consecutivos durante uma semana ininterrupta em cada um dos meses de agosto, setembro e outubro de 2013, nos horários de 7, 14 e 17 horas, segundo a hora legal brasileira.

250

Marta Nogueira (org.)

Na Praça Assunta S. Silva, visualizada na Figura 2 e popularmente designada pracinha ou praça do Master, foram marcados quatorze pontos de medição, sendo oito sobre a grama, destes apenas um ponto com cobertura arbórea, outros cinco pontos sobre revestimento de concreto, destes apenas um com cobertura arbórea e finalmente um ponto sobre revestimento asfáltico.

2.3 Método Consiste no desenvolvimento de mapas urbanos e que relacionem as temperaturas com o uso e ocupação do solo, conforme se ve à figura 3(a) e figura 3(b). Com relação à coleta de dados, o mais importante é traduzir os dados medidos para facilitar o trabalho de planejamento urbano, além de elaborar uma análise bioclimática do ambiente externo.

O procedimento adotou a seguinte ordem: elaboração de mapas, análise qualitativa dos mapas, definição dos pontos de medida, medição das variáveis ambientais e análise quantitativa comparativa dos dados. A partir das características urbanas foram escolhidos os pontos das medidas de temperatura do ar, umidade relativa do ar e temperaturas superficiais, ao final, foram realizadas as análises para a verificação dos dados e seu comportamento térmico segundo as características urbanas.

a)

b)

Figura 3 - (a) Ilustração da Praça Assunta Silva e o posicionamento de seus 14 pontos de medição e (b) com representação da Praça Anita Negrão e o posicionamento de seus 19 pontos de medição Coletânea física Ambiental

251

3 Apresentação e análise dos resultados Com relação à cobertura arbórea, na Praça Anita Negrão a arborização é composta por fícus e mangueiras. Esta praça abriga a feira-livre a manhã e à noite, períodos em que a temperatura é mais amena. Na Praça Assunta S. Silva há duas sibipirunas e um fícus, sendo dotada de certa aparelhagem fixa para ginástica. Os benefícios da cobertura vegetal urbana são claramente notados por ocasião das medições, todas elas constantes nas Tabelas 1 a 4, todas tendo como fonte as médias horárias dos dados obtidos nas medições durantes os horários das 7h, 14h e 17h.

Onde há a predominância de plantas as variáveis climáticas foram mais favoráveis do que pontos de concreto ou asfalto, próximos ao canteiro de obras. A disparidade encontrada nos resultados foi bastante considerável, principalmente nos horários de maior inércia térmica, período em que há incidência muito maior de radiação solar.

Tabela 1 - Valores médios da temperatura do ar e da umidade relativa do ar, obtidos nos meses de agosto, setembro e outubro de 2013 na Praça Assunta S. Silva, Bairro Boa Esperança, Cuiabá, Mato Grosso

PONTO

252

Temperatura do Ar (°C)

Umidade do Ar (%)

7 horas

14 horas

17 horas

7 horas

14 horas

17 horas

1

23.82

33.92

31.86

51.48

30.77

32.28

2

23.94

33.17

26.74

53.88

31.61

32.76

3

24.20

34.19

31.90

50.57

29.68

33.12

4

24.15

34.13

31.93

51.48

29.89

32.64

5

24.13

34.29

31.95

51.58

30.28

32.58

6

24.03

34.25

31.90

51.25

29.52

32.85

Marta Nogueira (org.)

7

24.10

34.31

31.85

51.27

29.32

32.15

8

24.21

34.19

31.73

51.14

29.64

32.95

9

24.22

34.32

31.77

51.05

29.39

33.00

10

24.18

34.32

31.73

51.03

29.64

32.64

11

24.30

34.22

31.74

50.99

29.40

32.77

12

24.35

34.33

31.74

50.70

28.76

32.69

13

24.36

34.50

31.75

50.66

29.17

32.81

14

24.45

34.68

31.73

50.80

28.86

33.12

Figura 4 - Análise das médias das temperaturas do ar e umidades relativas do ar da Praça Assunta S. Silva referentes aos meses de agosto, setembro e outubro de 2013

Durante a realização do transecto nas Praças Anita Negrão (Feira Boa Esperança) e Assunta S. Silva (Master) foram registrados os valores das temperaturas do ar (°C) e umidade relativa do ar (%) nas Tabelas 1 e 2 e nas Figuras 4 e 5 são apresentados os valores das médias horárias registados às 7 horas, 14 horas e 17 horas.

Observa-se que na Praça Assunta S. Silva a menor temperatura foi registrado no Ponto 1 às 7 horas com valor de 23.82 °C e o maior valor foi de 34.68 °C no Ponto 14 às 14 horas, ambos encontram-se nas extremidades das Praças e próximos das calçadas e ruas asfaltadas, não há presença de árvores ou qualquer tipo de sombreamento.

Coletânea física Ambiental

253

Para a umidade foi registrado o menor valor no Ponto 12 às 14 horas com 28.76 % e presença de grama rasteira no solo já o maior valor no Ponto 5 às 7 horas com 51.58 % e o solo esta revestido por calçamento de concreto. Pode-se observar que, durante o período da manhã, houve menor amplitude térmica, com relação às médias da umidade relativa do ar, que é mais alta durante a manhã, devido ao acúmulo de umidade durante a noite; no período da tarde comporta-se de maneira inversa e apresentam temperaturas maiores do que em pontos que não são arborizados, de forma que as médias de umidade também caem devido ao calor excessivo.

Tabela 2 – Valores médios das temperaturas superficiais dos revestimentos do piso na Praça Assunta S. Silva e o posicionamento de seus 14 pontos de medição no transecto móvel Pontos

254

Valores Médios das Temperaturas Superficiais (°C) 7 horas

14 horas

17 horas

1

21,3

41,9

29,8

2

23,7

42,9

29,0

3

22,3

42,9

30,2

4

21,0

47,7

33,6

5

23,3

50,9

36,7

6

25,0

49,2

35,9

7

25,7

48,3

37,5

8

24,8

49,2

37,5

9

24,7

49,0

38,5

10

22,1

41,7

28,5

11

23,5

45,4

29,6

12

24,2

47,7

29,5

13

22,8

41,8

28,6

14

23,1

40,2

29,1

Marta Nogueira (org.)

Figura 5 – Legenda ao centro com os tipos de revestimentos superficiais encontrados tanto na Praça Assunta S. Silva e relacionados a seus 14 pontos de medição no transecto como na Praça Anita Negrão e relacionados a seus 19 pontos de medição no transecto

Figura 6 – Mapa térmico das temperaturas superficiais dos revestimentos do piso na Praça Assunta S. Silva plotado com dados do termovisor com câmera espectral Flir i3 nos diferentes horários de coleta, sendo (a) 7 horas, (b) 14 horas e (c) 17 horas

No transecto visto à Tabela 2, da Praça Assunta S. Silva foi registrado o menor valor de 21.0°C da temperatura superficial no Ponto 4 às 7 horas e o maior valor de 50.90°C da temperatura superficial no Ponto 5 às 14 horas.

Coletânea física Ambiental

255

Os Ponto 4 e 5 estão sobre o concreto mas, o Ponto 4 encontra-se próximo de uma árvore da espécie sibipiruna de porte alto e o Ponto 5 está próximo ao asfalto da rua sem presença de árvores em seu entorno, visto à Figura 5 e Figura 6 (a), (b) e (c).

As maiores temperaturas foram registradas nos trechos 5 a 9 e todos se encontram próximos ao asfalto e o piso revestido por concreto e ocorre a influência do calor antropogênico proveniente principalmente o fluxo de veículos automotores. Callejas (2012) em sua pesquisa registrou a presença do calor antropogênico dissipado dentro do dossel urbano pela ação antrópica e verificou que chegava até 33% da energia disponível no meio durante a noite, devido à supressão de radiação solar direta.

Nesta Praça, Figura 6, por apresentarem grande quantidade de superfície impermeabilizada por concreto e asfalto entre os pontos 4 a 9, às 14 horas o fluxo de calor armazenado na superfície foram maiores que os demais pontos, já nos demais pontos onde apresenta revestimento de grama e vegetação os valores das temperaturas superficiais foram menores tanto às 7 horas como às 17 horas devido a maior quantidade de superfícies ativas como áreas permeáveis (grama e vegetação).

Tabela 3 – Valores médios da temperatura do ar e da umidade relativa do ar, obtidos nos meses de agosto, setembro e outubro de 2013 na Praça Anita Negrão, Bairro Boa Esperança, Cuiabá, Mato Grosso PONTO

256

Temperatura do Ar (°C)

Umidade do Ar (%)

7 horas

14 horas

17 horas

7 horas

14 horas

17 horas

1

25,29

32,28

32,24

45,90

31,78

38,40

2

25,19

32,34

32,14

46,75

32,62

38,51

3

24,99

32,44

32,32

47,35

32,73

38,96

4

24,86

32,65

32,15

47,57

32,63

39,26

Marta Nogueira (org.)

5

24,86

33,03

31,94

47,94

32,38

39,47

6

24,52

33,21

31,90

47,58

31,85

39,43

7

24,32

33,28

31,82

48,50

31,54

39,44

8

24,02

33,15

31,76

48,74

31,40

39,44

9

24,08

32,78

31,96

49,27

30,84

39,68

10

24,03

33,04

31,66

49,68

31,36

39,78

11

23,99

33,43

31,62

50,00

31,74

39,97

12

24,03

33,67

31,18

50,10

31,45

39,98

13

23,90

33,59

31,57

50,24

30,75

39,88

14

23,93

33,61

30,06

50,30

30,82

42,85

15

23,89

33,64

31,43

50,42

30,7

40,24

16

23,95

33,51

31,42

50,63

30,7

38,89

17

23,90

33,57

30,76

50,61

31,22

40,24

18

23,85

33,44

31,50

50,78

30,7

40,02

19

23,78

33,42

30,08

50,89

30,73

42,95

Figura 7 - Análise das médias das temperaturas do ar e umidades relativas do ar da Praça Anita Negrão referentes aos meses de agosto, setembro e outubro de 2013

Observa-se que na Praça Anita Negrão a menor temperatura foi registrado no Ponto 18 às 7 horas com valor de 23.85 °C e o maior valor foi de 33.67 °C no Ponto 12 às 14 horas, ambos Coletânea física Ambiental

257

encontram-se nas extremidades das Praças e próximos das calçadas e ruas asfaltadas, não há presença de árvores ou qualquer tipo de sombreamento.

Para a umidade foi registrado o menor valor nos Pontos 15, 16 e 18 às 14 horas com 30.7 % e presença de grama rasteira no solo e sombreamento arbóreo com a espécie Ficus, já o maior valor no Ponto 19 às 7 horas com 50.89% onde o mesmo encontrase sombreado, mas o revestimento do solo está com calçamento de concreto. Pode-se observar que, durante o período da manhã, houve menor amplitude térmica, com relação às médias da umidade relativa do ar, que é mais alta durante a manhã, devido ao acúmulo de umidade durante a noite; no período da tarde comporta-se de maneira inversa a apresentar temperaturas maiores do que em pontos que não são arborizados, de forma que as médias de umidade também caem devido ao calor excessivo.

Tabela 4 – Valores médios das temperaturas superficiais dos revestimentos do piso na Praça Anita Negrão e o posicionamento de seus 19 pontos de medição no transecto móvel Pontos

258

Valores Médios das Temperaturas Superficiais (°C) 7 horas

14 horas

17 horas

1

24,8

32,1

29,1

2

23,1

36,4

30,7

3

22,1

44,5

30,2

4

22,2

30,3

27,6

5

21,5

44,7

29,0

6

23,5

45,1

37,7

7

21,9

37,4

29,3

8

22,4

29,2

28,3

9

23,5

30,0

29,1

10

24,0

49,7

36,1

11

23,5

53,6

37,6

Marta Nogueira (org.)

12

22,9

49,2

27,6

13

22,6

30,3

28,3

14

22,3

34,1

29,5

15

23,2

49,4

35,0

16

23,6

39,5

29,0

17

22,0

32,6

28,7

18

21,7

29,5

28,7

19

22,6

33,2

29,0

Figura 8 – Mapa térmico das temperaturas superficiais dos revestimentos do piso na Praça Anita Negrão plotado com dados do termovisor com câmera espectral Flir i3 nos diferentes horários de coleta, sendo (a) 7 horas, (b) 14 horas e (c) 17 horas Coletânea física Ambiental

259

No transecto descrito na Tabela 4, da Praça Anita Negrão foi registrado o menor valor de 21.5°C da temperatura superficial no Ponto 5 às 7 horas e o maior valor de 53.60°C da temperatura superficial no Ponto 11 às 14 horas. O Ponto 5 está sobre a grama mas, o Ponto 11 encontra-se sobre o concreto e ambos sem a presença de sombreamento da espécie Ficus, árvore de porte alto, conforme Figura 5 e Figura 8.

As maiores temperaturas foram registradas nos trechos 10 e 11 o piso está revestido por concreto, no ponto 12 o piso está revestido por grama, mas encontra-se muito próximo do concreto e ponto 15 encontra-se sombreado, mas o revestimento do piso é concreto e muito próximo do asfalto, ocorre a influência do calor antropogênico proveniente principalmente o fluxo de veículos automotores.

Nesta Praça, Figura 8, por apresentarem grande quantidade de superfície impermeabilizada por concreto mas tendo a presença de sombreamento nos pontos 10, 11 e 12, às 14 horas o fluxo de calor armazenado na superfície foram maiores que os demais pontos, já nos demais pontos onde apresenta revestimento de grama e vegetação os valores das temperaturas superficiais foram menores tanto às 7 horas como às 17 horas devido a maior quantidade de superfícies ativas como áreas permeáveis (grama e vegetação).

4 Comentário final O trabalho visou correlacionar os ambientes com diferentes usos de solo e revestimentos, com as variáveis de temperatura do ar, umidade relativa do ar e temperaturas das superfícies.

Tendo em vista os resultados obtidos, observa-se que nos locais com presença de áreas vegetadas ou pisos revestidos por grama apresentaram resultados favoráveis durantes as realizações 260

Marta Nogueira (org.)

das medições de temperaturas do ar, umidade relativa do ar e temperaturas, as temperaturas superficiais dos revestimentos, principalmente as áreas sombreadas ficaram reduzidas.

Na Praça Assunta S. Silva, que é carente de arborização, quase não é utilizada de modo permanente pela coletividade, sendo mais um trajeto - um meio - e não um fim. Na hipótese se ser mais vegetado, com certeza seu uso contínuo se apresentaria com visibilidade.

A Praça Anita Negrão, pelo contrário, é farta em arborização e presença de gramas e arbustos propicia permeabilidade do solo, logo demonstra maiores interesses de permanência por parte dos usuários. De fato a coletividade a usufrui diuturnamente, sendo referência de utilização gastronômica na capital.

A remoção de plantas para realização de obras, ampliações, manutenções e demais serviços em vias públicas interfere sem dúvida no microclima adjacente. As presenças de árvores e solos revestidos por grama são responsáveis pelo abatimento da radiação solar, além da forte influência na temperatura do ar, umidade relativa do ar e temperaturas superficiais.

Agradecimentos Os autores sentem-se honrados e gostariam de agradecer aos revisores pelas importantes contribuições, sugestões e críticas construtivas. Aos dedicados graduandos e discentes do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica – PIBIC pelo incansável auxílio na coleta dos dados, em especial aos então alunos Adriano Ávila, Francine Antunes, Gabriela Brey, Juliana Barbosa, Lumena Bissi e Natália Magalhães. À ELETROBRAS/ PROCEL, CNPq e FAPEMAT pelo apoio financeiro desta pesquisa. Às Instituições CAPES e CNPq pela concessão de bolsa de estudo. Ao Coordenador do Programa de Pós-graduação em Coletânea física Ambiental

261

Física Ambiental da UFMT, Prof. Dr. José de Souza Nogueira “Professor Paraná” pela hábil condução e constante aperfeiçoamento do Programa.

Referências CALLEJAS, IJA. Avaliação temporal do balanço de energia em ambientes urbanos na cidade de Cuiabá-MT [thesis]. Cuiabá: Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/UFMT; 2012.

265 p.

DIMOUDI A, NIKOLOPOULOU M. Vegetation in the urban environment: microclimatic analysis and benefits. In: PLEA 2000 (17th International Conference on Passive and Low Energy Architecture). Cambridge, UK. Proceedings. Cambridge. James & James (Science Publishers) Ltd. 2000; 489-494.

OKE TR. The micrometeorology of the urban forest, Philosophical Transactions of Royal Society of London B. London, GB. 1989; 324: 335-350.

ROMERO MB. Arquitetura Bioclimática do Espaço Público.

Brasília: UnB; 2001.

SANTOS FMM. Influência da ocupação do solo na variação termo-higrométrica na cidade de Cuiabá-MT. [thesis]. Cuiabá: Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/UFMT; 2012.

87 p.

262

Marta Nogueira (org.)

PARTE 14 Caracterização termo-higrométrica no início do período quente-úmido na cidade de Cuiabá-MT Juliana Q. B. M. Chegury1; Flávia R. P. S. Siqueira1; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira2; Flávia Maria de Moura Santos2; Carlo Ralph De Musis3; José de Souza Nogueira4 1 Doutorandas do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: julianaqbchegury@gmail.com E-mail: frpsantos@hotmail.com 2 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: mcjanp@gmail.com E-mail: flavia-mms@hotmail.com 3 Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e da Universidade de Cuiabá/ UNIC, Cuiabá/ MT E-mail: carlo.demusis@gmail.com 4 Professor do Instituto de Física/ IF e Coordenador do Programa de Pósgraduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: nogueira@ufmt.br

Coletânea física Ambiental

263

1 Introdução A forma como as cidades brasileiras têm sido urbanizadas nos últimos anos, tem sido apontada como uma das questões socioambientais mais críticas verificadas nas cidades. A remoção indiscriminada da cobertura natural do solo, a ocupação de áreas sujeiras a inundações e a consequente modificação das condições climáticas no espaço urbano impactam significativamente a qualidade de vida dos habitantes das cidades.

Segundo dados das Nações Unidas (2014), grande parte da população mundial está localizada nas áreas urbanizadas e esta proporção deverá aumentar significativamente nos próximos anos. Acredita-se que até 2030, a ocupação dos continentes seja quase triplicada com relação às áreas urbanas e a população mundial estará cada vez mais exposta a mudanças climáticas intensificadas por ações antropogênicas nas áreas urbanizadas.

(CHAPMAN, 2017).

No que se referem às questões climatológicas, pesquisadores afirmam existirem diferenças significativas entre dados climáticos do ambiente urbano comparado com o rural, demonstrando que o clima nas cidades sofre influência do conjunto complexo da estrutura urbana. Para Oke (1982), os impactos da urbanização não podem ser desconsiderados, uma vez que reduz o espaço verde, aumenta as superfícies impermeáveis, altera o albedo e a geometria em relação às superfícies rurais.

Trabalhos recentes enfatizam a preocupação com o aquecimento e desconforto causado pelo aumento da temperatura nas áreas urbanas, principalmente no período noturno. Chapman et al (2017); Hu et al (2017); Koomen e Diogo (2017); Richter Coletânea física Ambiental

265

(2016); Du et al (2016) e Hua et al (2016) ressaltam que o efeito negativo da ilha de calor em áreas urbanas é uma das questões ambientais mais críticas para as cidades contemporâneas de maior porte e que estudos anteriores mostram que existe uma forte correlação entre a ilha de calor e o fator de visão do céu, que demonstra uma ligação potencial entre a morfologia urbana e as ilhas de calor.

Percebe-se que os impactos combinados da urbanização, das alterações climáticas e da ausência de um planejamento integrado por parte dos governos municipais, além de trazer danos irreversíveis ao meio ambiente, terão grandes impactos nas temperaturas das cidades no futuro. Podem trazer como consequência, o agravamento do estresse térmico existente, particularmente em países de baixa renda com pouca capacidade de adaptação ao aumento das temperaturas. (ALTHOR et al., 2016; CHAPMAN et al, 2017 ).

Conhecer as especificidades do clima nas cidades é de suma importância para pesquisadores e planejadores, para que ações mitigadoras possam ser analisas e implantadas com o intuito de melhorar a qualidade de vida para população das cidades. Para Leal (2012), estudos sobre o clima urbano devem ser estimulados não somente pela necessidade de adquirir conhecimento sobre os numerosos efeitos da excessiva urbanização, mas também em diversas decisões de planejamento ambiental e reabilitação de áreas urbanas.

Referindo-se especificamente ao objeto de estudo do presente trabalho, a cidade de Cuiabá é conhecida nacionalmente como uma das cidades mais quentes do Brasil, fato atribuído às características geomorfológicas da região, pouca ventilação, baixa altitude e estações bem definidas. Com clima Tropical Continental Semiúmido (tipo AW de Koppen), nos dias mais quentes, Cuiabá registra temperaturas superiores a 40ºC e a mí266

Marta Nogueira (org.)

nima varia entre 12° e 14ºC e a direção do vento predominante é norte e noroeste durante grande parte do ano, e sul no período do inverno. (MAITELLI, 1994).

Nesse sentido e diante do exposto, o presente artigo tem como objetivo geral analisar a variação termo-higrométrica no inicio do período quente-úmido da cidade de Cuiabá – MT, por ser uma das estações bem definidas da cidade.

2 Materiais e métodos 2.1 Área de estudo O presente estudo foi desenvolvido na cidade de Cuiabá, capital do Estado de Mato Grosso, que se localiza na região Centro-Oeste do Brasil. A cidade de Cuiabá está localizada numa região do estado de Mato Grosso denominada “depressão Cuiabana”, com coordenadas entre 15º10’ e 15º 50’ de latitude sul e 50º50’e 50º10’ de longitude oeste e altitude média de 165 metros acima do nível do mar. Segundo a classificação de Köppen-Geiger, o perfil climático cuiabano é tropical continental semiúmido do tipo Aw, com duas estações bem definidas representadas por chuvas nas estações primavera-verão e por estiagem no outono-inverno.

A área definida para realização do estudo apresenta grande potencial de crescimento no sentido norte da cidade de Cuiabá, já que no sentido sul, encontra-se uma barreira natural formada pelo Rio Cuiabá, que é a divisa da capital com a cidade de Várzea Grande. Além disso, até o presente momento não foram realizados estudos referentes às condições do clima urbano nessa região (FIGURA 1).

Coletânea física Ambiental

267

Figura 1- Localização da área de pesquisa no município e área urbana de Cuiabá.

A pesquisa foi realizada numa área territorial que abrange cinco bairros de Cuiabá, sendo um (Bairro Alvorada) deles na região oeste, próximo à rodoviária e outros quatro na região norte (Bairros Paiaguás, Jardim Florianópolis, Jardim Vitória e Centro Politico Administrativo). Por ser uma região ainda em expansão da área urbana de Cuiabá, no entorno da rodovia (BR251), na saída para o município de Chapada dos Guimarães já se encontram loteamentos consolidados, condomínios fechados, atividades comerciais e institucionais, como a escola pertencente à Fundação Bradesco. Segundo Cuiabá (2012), o inicio da urbanização dessa região foi na década de 1960 e tendo um maior incentivo nos últimos dez anos.

A presença de áreas verdes e espaços urbanos sem ocupação é uma das características dessa região que não podem ser desconsideradas. No interior da delimitação da área de análise, além das áreas verdes pertencentes à mata ciliar de cursos d’água e a vegetação remanescente, das áreas publicas e das edificações, há 268

Marta Nogueira (org.)

o Parque das Águas, o mais recente de Cuiabá e o Parque Massairo Okamura, ambos com vegetação preservada.

Outro fator que motivou a realização desse estudo foi a perceptível a sensação de frescor sentida pela população à medida que se distancia da área central de Cuiabá, principalmente no deslocamento para o sentido norte. Entre outros motivos, como as diferenças de altitude, essa sensação pode estar relacionada à formação de anomalias climáticas, como as ilhas de calor e frescor.

2.2 Coleta dos dados Para avaliação das variáveis microclimáticas nos pontos fixos para o mês de novembro de 2017, foram utilizados dados referentes à temperatura e umidade relativa do ar coletados por estação fixa, localizada no Bloco do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental da Universidade Federal de Mato Grosso.

Registrou-se a temperatura e umidade relativa do ar com intervalo de registro de dados programado para 05 minutos nas 24 horas dos dias 07, 12 e 24 do mês de novembro de 2017.

Além dos dados coletados nas estações fixas, foram coletados dados de temperatura e umidade do ar por meio do método do transecto móvel. Os dias de coleta dos dados foram definidos tendo como base as recomendações de Oke (1982), com condições de tempo atmosférico ideal, ou seja, céu limpo e ventos fracos. A coleta dos dados de temperatura e umidade do ar consistiu de um transecto móvel utilizando um automóvel para chegar a pontos pré-definidos (FIGURA 2).

Utilizou-se um datalogger de temperatura e umidade do ar da marca Onset, modelo U12-013, protegido por abrigo, acoplado na lateral de um veículo, a aproximadamente 2,00 metros do solo. Os dados do datalogger podem ser importados e exportados para o programa Excel, através da utilização do software Coletânea física Ambiental

269

BHW-PRO, que é disponibilizado em conjunto ao dispositivo.

As medições foram realizadas com velocidade do veículo de no máximo 40 km/h, não ultrapassando uma hora de coleta, no horário de 20 horas, no qual as temperaturas não apresentam mudanças rápidas pela ausência da radiação solar. Além disso, Oke (1982), explica que após o pôr do sol que a ilha de calor atinge sua intensidade máxima.

Foram definidos 16 pontos para coleta dos dados de temperatura e umidade, parando o veículo em cada ponto por 2 minutos, obtendo-se 12 dados instantâneos no local, dos quais foram considerados 10 dados, descartando-se os dois primeiros para estabilização do aparelho. O trajeto do transecto móvel se iniciou na Avenida Marechal Deodoro em frente à rodoviária de Cuiabá (Ponto 1), seguindo sentido Chapada dos Guimarães até onde se localiza a Escola da Fundação Bradesco. Em seguida, atravessou-se o Bairro Jardim Vitória até a Avenida Historiador Rubens de Mendonça, na qual se seguiu até a Avenida Miguel Sutil, finalizando o trajeto no mesmo local onde o mesmo se iniciou.

No total o trajeto do transecto móvel teve a extensão total de 15,6 km, passando por bairros das regiões oeste (Bairro Alvorada) e norte de Cuiabá (Bairro Paiaguás, Jardim Florianópolis, Jardim Vitória e Centro Político Administrativo).

De acordo com a ocupação do solo do entorno de cada um dos pontos foi realizada a divisão dos mesmos em dois grupos distintos: Grupo A, com áreas densamente urbanizadas e Grupo B, com áreas pouco urbanizadas. O Grupo A correspondente aos pontos 1, 3, 8, 12, 13, 14, 15 e 16; já o Grupo B corresponde aos pontos 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10 e 11.

A divisão dos pontos em grupos por similaridade permite a análise da variação termo-hidrométrica de acordo com configuração urbana, o que é relevante em estudos inerentes ao clima em áreas urbanizadas.

270

Marta Nogueira (org.)

Figura 2 – Percurso do transecto móvel e pontos aferidos.

Fonte: Google Maps (2017)

3 Resultados Os dados de temperatura e umidade relativa do ar foram obtidos através da metodologia do transecto móvel e também por uma estação fixa localizada na UFMT. Avaliaram-se as condições microclimáticas dos com os dados dos pontos definidos no percurso do transecto móvel e os dados provenientes das medições da estação fixa automática, para os dias 07, 12 e 24 do mês de novembro de 2017. Para Elagib (2011), Murphy et al (2011), Półrolniczak et al (2015), Theophilou e Serghides (2015), a utilização de estações meteorológicas fixas, associadas às medições móveis na investigação das variações de temperatura e umidade relativa do ar em áreas proporciona uma grande vantagem: as medições estão disponíveis por mais tempo e a exatidão é alta.

Coletânea física Ambiental

271

No que se refere ao clima e estações do ano, de acordo com Maitelli (1994), a cidade de Cuiabá possui duas estações bem definidas, sendo uma quente-seca (outono-inverno) e uma chuvosa (primavera-verão). O mês de novembro representa o inicio do período chuvoso e nesse sentido, objetivou-se caracterizar a variação termo-higrométrica para verificar o comportamento das variáveis de temperatura e umidade nesse período.

Para análise das variáveis microclimáticas de temperatura e umidade relativa do ar coletadas por meio da estação fixa, foram elaborados gráficos com as medições na mesma hora analisada no transecto. A diferença entre as medições está no fato do equipamento para medição no transecto ter sido programado para efetuar o registro a cada 10 segundos e a estação fixa, a cada 5 minutos.

Especificamente no dia 07 (Figura 3a), verificou-se que a temperatura do ar apresentou médias entre 31,15°C (P1) e 28,63°C (P7), e a umidade relativa do ar apresentou médias entre 71,26% (P7) e 57,15% (P1), confirmando o fato das variáveis analisadas serem na maioria dos casos, inversamente proporcionais. O ponto 1 se localiza na Avenida Marechal Deodoro em frente à rodoviária da cidade de Cuiabá e o ponto 7, se localiza na Avenida José Estevão Torquarto da Silva, no Bairro Jardim Vitória e em frente a Escola da Fundação Bradesco.

A temperatura do ar no dia 07 de novembro (Figura 3b) apresentou a mesma tendência dos dados coletados pelo método do transecto móvel, sendo que a temperatura média variou entre 33,03°C às 20h50min e 29,16°C às 20h10min. Com relação à umidade relativa do ar (Figura 3b), o dia 07 apresentou as maiores médias, tanto na maior quanto na menor taxa que variaram entre 77,4% às 20h10min e 65,6% às 20h50min.

272

Marta Nogueira (org.)

(a)

(b) Figura 3 - Variação da temperatura e umidade relativa do ar no dia 07/11/2017, com dados coletados no transecto móvel (a) e na estação fixa (b).

No dia 12 (Figura 4a), a maior média de temperatura foi verifica no ponto 1, de 30,24°C e a menor média, de 27,02°C o ponto 11, que se localiza na Avenida Historiador Rubens de Mendonça em frente ao Parque Massairo Okamura, o que justifica a menor média de temperatura, pela influencia da área vegetada preservada. Com relação a umidade relativa do ar, a maior média foi verificada no ponto 7, de 72,81% e 56,64% no Coletânea física Ambiental

273

ponto 1, a mesma tendência verificada no dia 07. Pela estação fixa, no dia 12 a temperatura variou entre 31,17°C às 20h55min e 29,31°C às 20h25min e com relação à umidade apresentou à mesma tendência verificada no dia 07, variando entre 70,9% às 20h00min e 60,2% às 21h05min.

(a)

(b) Figura 4 - Variação da temperatura e umidade relativa do ar no dia 12/11/2017, com dados coletados no transecto móvel (a) e na estação fixa (b).

274

Marta Nogueira (org.)

Já no dia 24 (Figura 5a), na ultima semana do mês do mês de novembro, verificou-se que as médias de temperatura foram de 32,15°C no ponto 1 e 29,55°C no ponto 8, sendo este também localizado na Avenida José Estevão Torquarto da Silva, no Bairro Jardim Vitória. A umidade relativa do ar variou de 63,65% no ponto 7, e 59,54% no ponto 1, que possui a mesma localização do ponto 16, que é o último ponto mensurado.

Pela estação fixa, no dia 24 a temperatura ficou entre 34,20°C às 20h55min e 32,17°C às 20h00min. Foi possível verificar que no dia 24 verificaram-se as menores taxas relativas à umidade relativa do ar, o que era esperado uma vez que nesse mesmo dia, foram verificados os maiores valores referentes à temperatura do ar. A umidade no dia 24 variou entre 63,1% às 20h00min e 54,1% às 21h00min.

(a)

Coletânea física Ambiental

275

(b) Figura 5 - Variação da temperatura e umidade relativa do ar no dia 24/11/2017, com dados do transecto móvel (a) e da estação fixa.

O dia 07 apresentou a maior amplitude térmica, seguida pelos dias 24 e 12, respectivamente. Foi possível observar que o dia 24 apresentou tendência ligeiramente distinta dos dias 07 e 12/11, fato que pode ser explicado pela temperatura mais alta. Na figura 6 observa-se que o dia 24 coincide com um dia de aumento da T e baixa da UR médio durante o dia. Nos dias 7 e 12 foram dias com T médias menores do que os dias adjacentes. Segundo Varejão-Silva (2006), uma explicação está relacionada a variação diária da temperatura em resposta a radiação solar incidente durante o dia quando a mesma apresenta valores máximos e mínimos. Em situações normais, o valor máximo ocorre cerca de duas horas depois da culminação do sol e o mínimo acontece um pouco antes do nascer do sol. Neste último caso, correspondente ao resfriamento radiativo da superfície terrestre. No mês de novembro, o dia com T média maior foi o dia 15 com 33,02°C 276

Marta Nogueira (org.)

e menor média registrada no dia 11, com 25,56°C. Quanto à umidade relativa do ar, a maior média foi verificada no dia 11, com 90,86% e a menor média, no dia 14, com 51.33%.

Figura 6 - Variação da temperatura e umidade relativa do ar médios no mês de novembro com dados da estação fixa.

Os dados foram submetidos a uma análise estatística para o entendimento de seu comportamento (com os dados dos 16 pontos), como pode ser verificado na Tabela 1 e depois dos dois grupos A e B (Tabela 2), fazendo testes para amostras independentes. As medidas de tendência central e dispersão da temperatura do ar e umidade relativa do ar foram obtidas a partir das estatísticas descritivas (Tabela 1), a maior média de temperatura do ar ocorreu no dia 24 e a maior média de UR ocorreu 7. Os testes de normalidade (Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilk, Tabela 1) indicam que não podemos rejeitar a hipótese do conjunto de dados aderirem à distribuição normal.

Nos testes para amostras independentes realizados (Tabela 1) os conjuntos de dados foram avaliados quanto à homogeneidade de variância por meio da aplicação do teste de Levene.

Coletânea física Ambiental

277

Como resultado para todos os grupos dos três dias não se rejeitou a hipótese nula. O teste-T (Tabela 1), usado para comparar as médias das duas amostras independentes A e B, em nível de significância de 0,05. Indicou que a variável umidade relativa do dia 12/11/2017 a média dos grupos não pode ser considerada igual, ou seja, há diferença significativa das médias dos dois grupos. Para todos os outros dias os grupos não tiveram diferença significativa de média.

Na tabela 2 são mostradas as estatísticas descritivas dos grupos A e B de cada transecto. Pode-se ver que a variável UR do dia 12 é a que os dois grupos apresentam maior diferença de média, o grupo A apresenta 61% e o B 66,5 %. Em seguida, com menor diferença entre os grupos estão os valores de UR do dia 7. Para todos os outros grupos de dados a diferença é menor que o desvio padrão e, por isso, observa-se que essa separação de áreas com densa vegetação próximas às vias urbanas das áreas altamente urbanizadas influenciaram pouco na T e UR nos resultados nesta época do ano.

Tabela 1 - Estatística descritiva dos dados dos três dias de transecto, realizado com N=16, testes de normalidade para o conjunto total de dados de cada transecto (Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilk) e testes de amostras independentes (teste de Levene e teste T) para os grupos A e B. Teste de Normalidade Data

Variável

Média

Desvio padrão

Teste de amostras independentes

Kolmogorov -Smirnov

ShapiroWilk

Teste de Teste T Levene

p-valor

p-valor

p-valor

p-valor

07/11/2017

T

29,81

0,727

,200

,834

,819

,248

07/11/2017

UR

64,15

3,871

,200

,789

,759

,106

12/11/2017

T

28,56

0,953

,200

,912

,728

,344

278

Marta Nogueira (org.)

12/11/2017

UR

63,75

4,689

,200

,724

,172

,013

24/11/2017

T

30,79

0,753

,200

,833

,981

,304

24/11/2017

UR

57,52

1,544

,200

,317

,116

,012

Tabela 2 - Estatística dos grupos A e B nos três dias de transecto.

Estatística dos Grupos

T-07/11 UR-07/11 T-12/11 UR-12/11 T-24/11 UR-24/11

Classes

N

Média

Desvio padrão

A

8

30,03

,718

B

8

29,60

,715

A

8

62,58

3,516

B

8

65,72

3,758

A

8

28,79

,99041

B

8

28,33

,91709

A

8

61,00

3,23972

B

8

66,50

4,39094

A

8

30,99

,78908

B

8

30,59

,70893

A

8

56,61

1,45384

B

8

58,43

1,04551

Chapman et al. (2017) fizeram uma revisão bibliográfica sistemática através de trabalhos científicos publicados entre 2000 e 2016 acerca das diferenças de temperatura entre áreas urbanas e rurais. Os autores verificaram como a intensidade de anomalias microclimáticas é maior que nas áreas mais distantes da região central das cidades e encontraram aspectos importantes das áreas urbanas, como a densidade e o calor antropogênico, que muitas vezes são igColetânea física Ambiental

279

norados, o que poderia resultar em temperaturas subestimadas nas partes mais densas e mais quentes da cidade. Os autores ressaltaram que houve poucas pesquisas em regiões mais vulneráveis ​​às mudanças climáticas, como na América do Sul e na África e afirmaram que trabalhos futuros devem incorporar o crescimento urbano em avalições de mudanças climáticas e focar em regiões que serão mais afetadas pelas altas temperaturas, o que melhorará a compreensão dos riscos do desconforto térmico e a capacidade de adaptação ao aumento das temperaturas, pelos habitantes das cidades.

4 Conclusões De acordo com os resultados obtidos pode-se observar que na área estudada, a temperatura do ar e a umidade relativa do ar variaram espacialmente ao longo de todo o trajeto do transecto móvel. Os dados mensais da estação fixa permitiram entender o comportamento diário da variação de T e UR, e assim, verificar os resultados proporcionais no horário do transecto a cada dia. Os dias com maiores médias de temperatura coincidiram com a maior média de T à noite e a UR menor em detrimento disso. Foi constatado que de acordo com a configuração do espaço a temperatura do ar não teve diferença significativa entre os grupos quando divididos em relação a proximidades das áreas densamente urbanizadas e em áreas com vegetação preservada e menos urbanizadas, com exceção a média de UR no dia 12/11.

A umidade relativa do ar mostrou maior influência quando há presença da vegetação, apresentando valores maiores para os pontos localizados próximos as áreas verdes.

Nesse sentido, evidencia-se a premente necessidade da realização de estudos mais aprofundados com relação ao clima das cidades, especialmente em locais mais suscetíveis ao aumento da temperatura e futuros riscos com estresse térmico, como Cuiabá – MT. 280

Marta Nogueira (org.)

Agradecimentos Os agradecimentos se restringem ao Programa de Pós-graduação em Física Ambiental - PGFA da Universidade Federal de Mato Grosso - UFMT, por toda a estrutura cedida para elaboração do presente artigo.

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Coletânea física Ambiental

283

PARTE 15 Estudo da temperatura interna em diferentes superfícies urbanas sob o sombreamento arbóreo na cidade de Cuiabá-MT Karyn Ferreira Antunes Ribeiro1; Marcos de Oliveira Valin Jr1; Flávia Maria de Moura Santos2; Carlo Ralph De Musis3 1 Doutorandos do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: karyn.ribeiro@cba.ifmt.edu.br E-mail: marcos.valin@cba.ifmt.edu.br 2 Professora do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT 3 Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e da Universidade de Cuiabá/ UNIC, Cuiabá/ MT E-mail: carlo.demusis@gmail.com

Coletânea física Ambiental

285

1 Introdução Os espaços públicos urbanos (ruas e praças) são caracterizados como todo o espaço físico que pode ser utilizado para promover a circulação de ideias e a diversificação cultural. Porém, o que ocorre atualmente é o conflito por esses espaços levando seus usuários a uma poluição social decorrente da situação corriqueira cotidiana de uma grande cidade, onde espaços construídos como shoppings centers e galerias são mais valorizados do que os espaços abertos.

As substituições de áreas vegetadas por materiais impermeáveis estão cada vez mais presentes nas cidades, interferindo de forma significativa no meio ambiente, podendo provocar alterações no ecossistema (ALBUQUERQUE; LOPES, 2016).

Os recintos urbanos absorvem e emitem maiores quantidade de energia se comparadas com ambientes rurais, devido os materiais tipicamente usados em superfícies urbanas apresentarem, em média, menor albedo, maior condutividade de calor e menor capacidade térmica (ROMERO, 2008, p.15; ALVES; VECCHIA, 2012, p.102; DEL CARPIO et al., 2016, p.72).

O índice de área foliar (IAF) é uma das principais variáveis usada para o monitoramento de dosséis ou para modelagens de muitos processos, como: fotossíntese e transpiração do dossel (WEISS et al., 2004, p.38). Na determinação da área foliar (AF) podem ser usados métodos diretos e indiretos, destrutivos ou não (COELHO FILHO et al., 2012, p.530).

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287

As qualidades dos espaços públicos estão diretamente relacionadas a arborização urbana que é um fator preponderante na melhoria da qualidade de vida nas cidades e também na saúde física e mental da população (LONDE; MENDES, 2014, p.269), pois favorecem o resfriamento sob suas copas devido ao sombreamento proporcionado e a evapotranspiração (DURANTE; NOGUEIRA, 2013, p.1982), principalmente se tratando de cidades quentes como Cuiabá (MT).

Desta forma, o objetivo desta pesquisa foi estudar a influência da vegetação arbórea (mangueira) no comportamento térmico de diferentes tipos de superfície urbanas (asfalto, concreto e solo), nos períodos quente-seco e quente-úmido na cidade de Cuiabá-MT.

2 Materiais e métodos 2.1 Área de estudo Este estudo foi desenvolvido na cidade de Cuiabá – MT no campus da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT). Este local foi escolhido por apresentar a espécie estudada em abundância.

Segundo Alves e Biudes (2012, p.07), o clima de Cuiabá é do tipo Aw, segundo a classificação de Köppen, apresentando duas estações bem definidas: uma seca (abril a outubro) e outra chuvosa (novembro a março), com médias entre 28 e 32 °C. Os cenários analisados foram: mangueira (A) e sem sombreamento (B), conforme Figura 1.

288

Marta Nogueira (org.)

Figura 1 – Cenários analisados: Mangueira e sem sombreamento.

2.2 Materiais construtivos Em cada local foram instaladas placas com amostras de materiais tipicamente utilizados nas cidades: solo, concreto e asfalto. Foram desenvolvidos da seguinte forma: a) O solo utilizado foi da região da Baixada Cuiabana, com 21% de umidade ao ser compactado por um soquete cilíndrico de concreto (15x30 cm) em fôrma de madeira. As dimensões das placas de solos foram 60x60x10 cm. b) O concreto foi dosado na betoneira com o traço (1:2.12:2.88:0.5 cimento:areia:brita:água), lançado, e adensado com uma haste metálica em fôrmas de madeira. Após a concretagem foram colocados em câmara úmida (por 24h) e em seguida foram desmoldados e executado o processo de cura, que foi realizada durante 7 dias, através de molhagem com água, sendo, na sequência, cobertas por lona. As dimensões das placas de concreto foram 30x30x10 cm. Tal opção foi escolhida por causa da dificuldade de manuseio de placas com maiores dimensões, devido ao peso.

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c) O asfalto foi confeccionada com traço (1:4,81:10,3:2,06:0,3 – emulsão:areia:pedrisco:brita:água) de pré-misturado à frio (PMF), muito utilizado em “tapa buracos” nas cidades. O ligante usado foi a emulsão asfáltica (RL 1C) e os agregados foram: areia, pedrisco e brita 1. O material foi homogeneizado, lançado e compactado com soquete padrão de asfalto na fôrma de madeira. As dimensões das placas de asfalto foram de 30x30x10 cm, sendo inviável confeccionar em maiores dimensões por causa do peso.

2.3 Equipamentos utilizados Para análise das temperaturas internas dos materiais foi utilizado cabo externo TMC20-HB acoplado a sensor tipo datalogger, modelo HOBO U12-012. Para estimar o índice de área foliar (IAF), a partir das medições da radiação solar incidente e da transmitância da radiação através do dossel, foi utilizado o equipamento ceptômetro modelo AccuPAR Lp-80.

2.4 Procedimentos para as coletas de dados Após a confecção das placas foi realizada uma perfuração (nas placas de cada material) com profundidade de 5cm no seu centro, com equipamento furadeira com bitola de 10mm, e dentro do orifício foi inserido um tubo de plástico para garantir a profundidade desejada. Os cabos com sensores externos foram instalados nos orifícios com os tubos de plástico juntos.

Foram utilizados potes de sorvete como abrigo dos equipamentos HOBO (Figura 2). Os potes foram perfurados para garantir circulação de ar.

290

Marta Nogueira (org.)

Figura 2 – Placa de asfalto com as dimensões, sensores externos inseridos e abrigo .

As coletas de dados no período quente-úmido, foram realizadas nos meses de março e abril (apenas nos dias úteis) de 2015 e no período quente-seco no mês de agosto (dias sequenciais e ininterrupto) de 2015. Os datallogers foram programados para registrarem os dados a cada 10 minutos, sendo posteriormente calculadas as médias horárias e diárias. A OMM recomenda que as principais observações meteorológicas de um dia típico devam acontecer às 00 h, 06h, 12 h e 18 h GMT (Greenwich Meridian Time), correspondentes às 20 h, 02 h, 08 h e 14 h, horário de Cuiabá/MT (FRANCO, 2013, p.38). Sendo analisado neste estudo somente nos horários das 08h (manhã), 14h (tarde) e 20h (noite).

As medições do IAF foram realizadas sob a copa da espécie mangueira, próximo do horário do meio-dia (12h), quando o sol se encontrava perpendicular à superfície do terreno, afim de evitar interferências devidas à inclinação dos raios solares e com o céu limpo. Foram realizadas duas medições no mesmo dia e utilizou-se a média como resultado final

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291

3 Resultados e discussões 3.1 Temperatura interna Os resultados apontam que de maneira geral os materiais artificiais (concreto e asfalto) obtiveram as maiores temperaturas internas. A disparidade encontrada nos resultados ocorreu principalmente nos horários da tarde, que possui a maior influência da radiação.

Figura 3 – Temperatura interna nos diferentes materiais, horários, cenários e períodos

No cenário mangueira, as maiores temperaturas internas registadas no período quente-seco e no período quente-úmido foram no material asfalto e no horário da tarde, com 36,84°C e 31,30°C, respectivamente. As menores temperaturas foram registradas no material solo no horário noturno com 25,29°C (período quente-úmido) e no material concreto no horário da 292

Marta Nogueira (org.)

manhã com 27,82°C (período quente-seco), isso ocorreu porque o solo é um material permeável ficando umedecido no período quente-úmido devidos as precipitações, diminuindo assim a temperatura do material, e no período seco, com a ausência da água, a temperatura aumentou e verificando-se presença de areia na composição do solo, favorecendo para que esse fato ocorresse (Figura 3).

No cenário sem sombreamento/arborização, as maiores temperaturas internas registadas no período quente-seco e no período quente-úmido foram no material asfalto e no horário da tarde, com 44,54°C e 43,63 °C, respectivamente. Conforme observado por Gartland (2010, p.31) e Alves; Vecchia (2012, p.107) as superfícies constituídas por asfalto, normalmente, por possuírem baixos valores de refletância solar, apresentam temperaturas maiores se comparadas aos outros materiais.

As menores temperaturas registradas no cenário sem arborização foram no material solo e no horário da manhã com 27,26°C (período quente-úmido) e com 28,19°C (período quente-seco). Isso ocorreu, pois, os materiais durante a noite e a madrugada reemitem a energia absorvida durante o dia e ao amanhecer ainda não receberam radiação solar suficiente para apresentarem temperaturas expressivas (MACIEL; NOGUEIRA; NOGUEIRA, 2011, p.49 e p.52).

Nince et al. (2014), realizaram estudos no campus da UFMT e escolheram quatro pontos distintos (revestimento do solo concreto, asfalto, cobertura de grama e sombreamento arbóreo), onde foram instalados abrigos meteorológicos (altura dos pedestres) e avaliaram o conforto térmica dos usuários pelo índice PET. Concluíram o sombreamento arbóreo e a superfície revestida por grama, por apresentarem menores temperaturas de bulbo seco máximas, propiciam maior conforto térmico que as superfícies revestidas por concreto e asfalto.

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293

3.2 Índice de área foliar (IAF) O IAF é um dos principais parâmetros biofísicos e estruturais da vegetação, pois por meio dele quantifica está interceptação, o IAF é definido como a área foliar total por unidade de área do solo (CALLEJAS et al., 2014, p.455).

A espécie estudada (mangueira) apresentou o IAF igual a 4,52 m2m-2. Em estudos realizados por Oliveira et al. (2013, p.1908 e p.1909), na mesma espécie mangueira em Cuiabá, encontrou IAF médio de 5,48 (m²/m²) na Praça Popular, e de 4,76 (m²/m²), na Praça 08 de Abril. Pode-se observar que os resultados encontrados foram próximos, mas podendo variar pelos seguintes fatores: idade das espécies, sazonalidade, sanidade das árvores e forma e frequência da poda.

Em estudo realizado por Callejas et al. (2011, s.p.) em escolas na cidade de Cuiabá, os resultados apontaram a existência de uma relação direta entre a melhoria das condições de conforto térmico com valores elevado de IAF. Durante; Nogueira (2013, p.1995) estudando o sombreamento arbóreo em ambiente interno e externo, concluíram que as copas das árvores proporcionam um efeito oásis no período diurno e um efeito barreira (de abrigo) no período noturno, dependendo sobretudo do porte e da arquitetura foliar.

Conforme Callejas et al. (2012, p.0812) quanto maior o valor do IAF, maior é interceptação da radiação solar e maior também será seu sombreamento, com isso favorecendo o resfriamento da atmosfera sob as mesmas. Portanto, podendo ser um parâmetro importante na avaliação da qualidade da arborização em termos de melhoria das condições bioclimáticas dos ambientes.

294

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3.3 Análise estatística Todos os pressupostos de aderência dos resíduos a distribuição Normal e homocedasticidade foram avaliados pelos testes de Kolmogorov-Smirnov e Levene, respectivamente, não detectando diferenças significativas (a > 5%).

Na Tabela 1 estão as análises descritivas de todos os valores das temperaturas internas, ou seja, dos cenários com e sem arborização. Os dados apresentam assimetria positiva, pois a média foi maior que mediana, ou seja, os valores mais elevados foram predominantes.

Tabela 1 – Análise Descritiva das temperaturas internas totais (°C) Temperatura interna (°C) – Total Média

31,783

Mediana

30,075

Desvio Padrão

5,345

Variância

28,574

Assimetria

1,264

Curtose

0,694

Ao realizar os testes de efeitos entre assuntos da variável dependente “temperatura interna (°C) ”, obteve-se os seguintes níveis de significância (Tabela 2), pode-se verificar que não detectou-se diferenças significativas entre os materiais, porém detectou-se entre os períodos, cenários e horas.

Coletânea física Ambiental

295

Tabela 2 – Níveis de significância da temperatura interna (°C) Origem

Sig.(α)

Períodos

0,000*

Cenários

0,001*

Materiais

0,142ns

Horas

0,000* *α<0,05

Na análise da variância (ANOVA, α < 0,05), seguida pelo teste post hoc de Tukey detectou diferenças significativas nas temperaturas internas apenas nos horários das 08h-14h, 14h-20h, conforme a Tabela 3. Os testes post hoc não foram executados para os períodos (quente-seco e quente-úmido) e cenários (mangueira e sem arborização), porque possuem menos de três grupos.

Tabela 3 – Níveis de significância da temperatura interna(°C) em diferentes horários e as diferenças entre as médias.

Horas

Sig.(α)

Dif. (média)

08:00

14:00

,000*

8,195

08:00

20:00

,997ns

,078

14:00

20:00

,000*

8,116

*α<0,05

Conforme a Tabela 4, ocorreu um incremento em média de 3,34°C do cenário sem arborização em relação ao cenário mangueira, e no desvio padrão a diferença foi de 2,699. Ficando em evidência a influência da arborização na diminuição da temperatura interna.

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Tabela 4 –Análise Descritiva da temperatura interna (°C) nos diferentes cenários e suas diferenças.

Cenários

Média (°C) Desvio Padrão

Mangueira

30,113

3,614

Sem arborização

33,453

6,313

Diferenças

3,34

2,699

Ao realizar a correlação de Pearson entre as variáveis temperatura interna e índice de área foliar obteve-se um resultado de -,317, indicando que ao aumentar o índice de área foliar a temperatura interna tende a diminuir. Reforçando a importância da arborização na atenuação da temperatura.

5 Conclusões De acordo com o estudo realizado o cenário mangueira obteve as menores temperaturas internas nos dois períodos (quente-seco e quente-úmido) e as menores amplitudes térmicas entre os materiais no mesmo horário.

O material solo foi o que apresentou menores temperaturas internas no período quente-úmido. Esse fato é devido a propriedade do material ser permeável que contribui para diminuição da temperatura devido ao processo evaporativo da água armazenada.

Nos dois cenários o material asfalto apresentou as maiores temperaturas internas nos dois períodos, principalmente a tarde, devido neste horário ocorrer maior incidência de radiação solar.

Os resultados demostraram melhores desempenhos térmicos nas áreas com sombreamento arbóreo, portanto é fundamental destacar a influência da arborização e da utilização de materiais permeáveis nos recintos urbanos, pois suas utilizações proporcionam benefícios tais como, estratégias de resfriamento Coletânea física Ambiental

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evaporativo, umidificação, melhoramento do microclima e o seu entorno, que resultará em um ambiente externo mais atrativo e adequados ao uso, principalmente em região com temperatura elevadas, propiciando também a maior utilização desses locais pela população, melhorando a qualidade dos espaços públicos de convívio social.

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PARTE 16 Classificação das Local Climate Zones em vias estruturais em Cuiabá Laís Braga Caneppele1; Soneize Auxiliadora de Miranda1; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira2; Igor Antonio Kuhnen3; Nadja Gomes Machado4; Marcelo Sacardis Biudes5; Luciana Sanches6 1 Doutorandas do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: laiscaneppele@gmail.com E-mail: soneize@gmail.com 2 Professora do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: mcjanp@gmail.com 3 Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: igkuhnen@gmail.com 4 Professora do Instituto Federal de Mato Grosso/ IFMT e do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: nadja.machado@blv.ifmt.edu.br 5 Professor do Instituto de Física/ IF e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: marcelo.biudes@gmail.com 6 Professora do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: lsanches@hotmail.com

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1 Introdução O estudo do clima urbano implica em dois fenômenos locais e de grande reverberação global: crescimento populacional nas cidades e mudanças climáticas em locais com maior urbanização. Além disso, no cenário mundial estima-se que ainda avance, com o crescimento de 31% até 2050, sendo a população mundial será de 9,7 bilhões com 65% das pessoas na área urbana (ONU). O impacto da nova demanda populacional do mundo será o aumento de 80% da demanda por alimentos; 55% por água e 70% por alimentos (indiretamente relacionado a demanda por água) (ONU).

Já o aumento da urbanização irá implicar em alterações climáticas locais significativas. Isso já está constatado nos estudos de Ilha de calor, no qual verifica-se diferenças das temperaturas do ar entre os centros mais urbanizados e as regiões periféricas.

A Ilha de calor é o fenômeno que se refere ao calor atmosférico de uma cidade em comparação com sua área rural, em que é tradicionalmente descrita pelas diferenças da temperatura medida na altura do ser humano (1-2 m acima do solo) (OKE, 2004). A causa desde ganho térmico está relacionado a maior absorção e armazenamento da radiação solar e das bandas do infravermelho; inércia térmica dos materiais; aumento da conversão em calor sensível, em vez de latente e maior produção de calor sensível e latente por ações antropogênicas (KOLOKOTRONI E GIRIDHARA, 2008).

Assim como em todo os sistemas ambientais, o efeito no clima é complexo e dependente da escala e da especificidade dos locais. Até mesmo as consequências são relativas: o calor extra da Coletânea física Ambiental

303

ilha de calor tem várias implicações práticas, positiva ou negativa, dependendo do macroclima da cidade (STEWART E OKE, 2012). Em regiões quentes, podem aumentar o desconforto e a demanda por energia, em locais frios até ameniza. Outra preocupação consequente da urbanização são as implicações das alterações em dados climatológicos. Ao se registrar aumento da temperatura em estações urbanas, não quer dizer uma tendência global, pode ser que as bases de dados das séries históricas do clima podem contaminar o registro de temperatura do ar global (STEWART E OKE, 2012). Afinal, em diversas regiões rurais ou periféricas em que as estações foram instalas, hoje, o cenário já se alterou e a urbanização se aproximou. Além disso, ocorrem divergências ao se definir até que ponto se considera área urbana ou rural para efeito climático. Desta forma, como os dados obtidos em cada local são utilizados em estudos globais, é fundamentar adotar a mesma organização, linguagem de comunicação e metodologia de obtenção dos dados.

Em uma revisão sistemática de 1950 a 2007, foi possível desenvolver uma crítica científica sobre a metodologia adotada em estudos de Ilha de Calor Urbana. Stewart (2011), concluiu que três quartos da amostra não descrevem, na maioria dos termos básicos, a precisão dos instrumentos utilizados para medir a magnitude de UHI magnitude e a natureza física do entorno das superfícies desses instrumentos no momento da medição. O autor complementa que os estudos móveis os principais porque o número de pontos usados para quantificar a magnitude UHI é muitas vezes grande para considerar o seu carácter de influência.

Em vista desta problemática, os estudos de clima urbano foram direcionados para análises espacializadas de diferenças climáticas pontuais e com uso de ferramentas de sensoriamento remoto e geoprocessamento. Atrelada a necessidade de espacialização dos dados climáticos é visível o avanço tecnológico com instrumentos registradores de comunicação remota e maior ca304

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pacidade de armazenamento de dados. Além de softwares computacionais de geoprocessamento e imagens com maiores resoluções espaciais e espectrais.

No entanto, a linguagem para o intercambio das informações também deve ser a mesma. Por isso, vem surgido métodos de classificação dos locais e guias de protocolos para obtenção dos dados. A primeira publicação sobre uma classificação climática de Ilha de calor baseada nas cidades: surgiu em 1965 com Chandler; sendo aprimorada por Auer em 1978; Ellefsen em 1991 e internacionalizada por Oke em 2004 e 2008 (STEWART E OKE, 2012). A classificação das LCZs “zonas climáticas locais”, possui classes na escala local de natureza climáticas e em representação zonal. A metodologia proposta apresenta parâmetros para as classes da zona: fator de visão do céu; cânions urbanos (H/W); fração de superfície com área construída, impermeável, permeável e altura e distribuição da rugosidade. O universo da paisagem é constituído por 17 LCZs padrões, dos quais 15 são definidas pela estrutura de superfície e cobertura e 2 por materiais de construção e as emissões antropogênicas de calor (STEWART E OKE, 2012; LECONTE et. al, 2015).

Os estudos urbanos são fundamentais para o desenvolvimento do planejamento adequado em busca de melhores conduções sociais, econômicas e ambientais. Entre estas condições vale ressaltar as preocupações climáticas, que em muitos casos são negligenciadas nas diretrizes da produção do espaço. Haja visto, que a urbanização interfere demasiadamente para as alterações climáticas locais, o que causa proporcionalmente prejuízos sociais, econômicos e ambientais. O fenômeno de Ilha de calor nos espaços urbanos é evidenciado em regiões de climas quentes. Em virtude disso, as diretrizes do planejamento devem ser definidas em busca de amenizar os impactos no microclima.

A expansão urbana das cidades se desenvolve em função dos eixos de deslocamentos. Em Cuiabá é possível identificar isso desColetânea física Ambiental

305

de seu surgimento, em função de pontos de interesse próximos as margens do Rio Cuiabá, na região do Coxipó e do Porto. Após este processo verifica-se que a expansão ocorre entrono das vias estruturais, como a Avenida Fernando Correa da Costa e Avenida Historiador Rubens de Mendonça (CALLEJAS, 2011). E a Avenida Miguel Sutil que exerce a função de interligar estes eixos e circundar áreas mais adensadas da cidade. Desta forma, para propor um planejamento adequado para as áreas em expansão é fundamental analisar o processo de urbanização entorno das vias.

Por isso, o objetivo foi realizar a classificação das LCZ nas áreas de entorno de vias estruturais na cidade de Cuiabá. Desta forma, este estudo será uma referência para a classificação das LCZ em torno de vias estruturais, além dos produtos deste trabalho serem ferramentas para os demais estudos de clima urbano na cidade.

2 Materiais e métodos O município de Cuiabá localiza-se na mesorregião CentroSul-Mato-Grossense, nas coordenadas geográficas 15º 35’ 56”S e 56º 06’ 01”W. O município possui uma área de 3.538,17 km², sendo 254,57 km² de área urbana e 3.283,60 km² de área rural. Em função de objetivos particulares, entre 2000 e 2010 em Cuiabá, o fenômeno de dispersão urbana passou de 9.202ha para mais de 13.422ha e a área urbana se ampliou em 45,86%, enquanto que a população da cidade cresceu apenas 13,54%.

A área de estudo está localizada na região noroeste do município de Cuiabá sendo principalmente a Avenida Miguel Sutil em toda a sua extensão e parte da Avenida Beira Rio (Figura 1).

As áreas apresentam diversos tipos de morfologia urbana, inclusive espaços verdes preservados sem urbanização. A imagem foi recortada sendo delimitada uma área de abrangência as margens das vias, sendo 500m para cada lado.

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Estas vias foram escolhidas por descrevem um percurso cíclico em torno do centro da cidade, isto também é observado em trabalhos em Londres, nos quais foram definidos percurso em várias circunferências (KOLOKOTRONI E GIRIDHARA, 2008). Entre os trechos do percurso encontra-se uma diferença de elevação, sendo que as áreas mais próximas ao rio, as margens da Avenida Beira Rio, apresentam os pontos mais baixo do estudo.

Figura 1 – Localização e delimitação da área de estudo

O clima da cidade apresenta altas temperaturas durante o ano todo. Segundo a metodologia de Köppen, é classificado como clima Tropical de Savana (Aw) com temperatura média anual aproximadamente de 22°C, com pequenas variações sazonais e precipitação média anual variável entre 1.500 e 1.600 mm (SOUZA, 2013). Por possuir duas estações dos anos efeitos climáticos tem características diferentes em cada período. No período quente seco (abril a setembro) identifica-se maiores amplitudes térmicas, com a queda da temperatura durante a noite e facilidade de dissipação de calor. Já no período de clima quente úmido (outubro a março), identifica-se uma dificuldade de diminuição da temperatura no período noturno, pois a umidade do ar nesta época interfere com maior resistência e diminui as amplitudes diárias do período (Figura 2).

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Figura 2 – Climograma das normais climatológicas de 1961-1990 de CuiabáMT (períodos seco e úmido) Fonte: INMET

Em estudos em Londres, a da Ilha de Calor urbana é mais sensível durante períodos parcialmente nebulosos, a magnitude diurna e noturna máxima são 8.0 e 7.0 ºC, em situações de velocidade do vento inferior a 5 m/s (KOLOKOTRONI E GIRIDHARA, 2008).

Para a classificação foi utilizado uma imagem de alta resolução espacial (0,6m), obtida pelo software SAS.planet. A imagem utilizada é uma composição de diversas imagens, realizado pela Esri map. A manipulação da imagem, como a reprojeção para “Sirgas 2000 21S”, recorte da área de estudo e marcação das LCZs foram desenvolvidas no software livre Qgis Palmas 2.18.15.

Para o desenvolvimento da classificação foi utilizado método de observação de imagens e de visita em loco. Para a classificação foram utilizadas as diretrizes descritas em fichas de classificação para definição de zonas climáticas locais, o processo foi desenvolvido com referência nas LCZs padrão e aplicado em zonas semelhantes do local de estudo (STEWART E OKE, 2012).

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3 Resultados O desenvolvimento da classificação consiste em um processo de interpretação e que em alguns pontos é necessário tomar a decisão pelas características predominantes. No mapa de classificação das LCZ às margens das vias do percurso de estudo foram demarcadas zonas em nove classes (Figura 3). As classes de LCZ 4 a LCZ 9, consistem em zonas com misto de solo natural com edificações pequenas (LCZ 6), grandes (LCZ 5), e altas (LCZ 4) e área esparsas (LCZ 9). Já as zonas de LCZ A a LCZ G, consistem em zonas sem construções, sendo classificadas devido ao tipo de cobertura do solo: vegetação densas (LCZ A); vegetação espalhada (LCZ B); vegetação arbustiva (LCZ C); solo nu (LCZ F) e corpos da água (LCZ G).

Figura 3 – Espacialização da classificação das LCZ às margens do percurso de estudo

Entre as classes de zonas classificadas identifica-se a predominância de quatro classes: LCZ 4 a 6 e LCZ A (Figura 4). Desta forma, mesmo com a urbanização ainda é possível identificar algumas unidades arbóreas entre os espaços das construções. Por isso, não deve-se considerar como zonas de alta urbanização, mas média. As LCZ A classificadas, se caracterizam por áreas de preColetânea física Ambiental

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servação ambiental. No entanto, verifica-se que às margens do Rio Cuiabá, existem áreas que deveriam ser LCZ A, mas foram ocupadas por construções e, por isso, receberam as classificações LCZ 5 e 6 (Figura 3).

Figura 4 – Proporção de áreas para cada classe das LCZ existentes

Em geral, de um total de 17,1mil km², 86% são as classes exemplificadas na Figura 5. Dentre as quatro zonas predominantes, a LCZ 6 possui 6,6mil km² de áreas mistas de vegetação com ocupação de construções pequenas, características de áreas de uso residencial. Desta forma, esta classe representa um total de 38% da área de estudo, sendo a mais comum na área de estudo selecionada.

No entanto, as zonas com maior urbanização (LCZ 4 e 5) se concentram no entorno imediato da Avenida Miguel Sutil, na porção nordeste da área de estudo. Neste trecho ocorre o encontro de duas outras vias de impacto na cidade: Avenida Fernando Correa da Costa e Avenida Historiador Rubens de Mendonça (Figura 3).

Figura 5 – Simbologia das LCZ mais encontradas no local de estudo 310

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No entorno imediato da Avenida Beira Rio, identifica-se uma maior concentração maior de vegetação, pelas próprias exigências ambientais da conservação das áreas de preservação permanente. Mesmo que venham sendo invadidas pelas construções, o cenário é diferente do visto na Avenida Miguel Sutil.

4 Conclusões Neste estudo foi possível aplicar o método desenvolvido por Stewart e Oke, 2012. A área de estudo foi classificada em nove classes, sendo predominante as classes de médio adensamento com áreas mistas de espaços naturais e construções: LCZ 4, 5 e 6. Além destas, ainda se identifica áreas de LCZ A se tratando de áreas de preservação permanente.

Agradecimentos Agradecimentos ao Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental, à FAPEMAT e à UNEMAT.

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Marta Nogueira (org.)

PARTE 17 A qualidade do ar - um estudo das correlações entre as variáveis meteorológicas e a poluição atmosférica Levi Pires Andrade1; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira2; Flávia Maria de Moura Santos2; José de Souza Nogueira3; Carlo Raph de Musis4; Nadja Gomes Machado5 e Paulo Henrique Zanella de Arruda6 1 Doutorando do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT E-mail: levi.pires@hotmail.com 2 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT E-mail: mcjanp@gmail.com E-mail: flavia-mms@hotmail.com 3 Professor do Instituto de Física/ IF e Coordenador do Programa de Pósgraduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT E-mail: nogueira@ufmt.br 4 Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e da Universidade de Cuiabá/ UNIC E-mail: carlo.demusis@gmail.com 5 Professora do Instituto Federal de Mato Grosso/ IFMT e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT E-mail: nadja.machado@blv.ifmt.edu.br 6 Professor do Instituto de Física/ IF e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT E-mail: paulo.zanella@fisica.ufmt.br

Coletânea física Ambiental

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1 Introdução O crescimento das cidades traz uma série de problemas inerentes ao adensamento construtivo e a dinâmica populacional. Se de um lado a cidade, através de seus cidadãos, experimenta o progresso, de outro, ela adquire um passivo urbanístico e ambiental que interfere na qualidade de vida da população, especialmente em cidades nas quais esta expansão se dá de forma acentuada. Nas últimas décadas a qualidade do ar tem-se degradado nos grandes centros urbanos e as fontes móveis são as principais responsáveis por estas emissões (UEDA e EDSON, 2011).

Cuiabá é uma cidade que se localiza no centro geodésico da América Latina e experimentou um grande crescimento populacional passando de pouco mais de 45.000 habitantes em 1960 para mais de 540.000 em 2010 (Figura 02), um crescimento aproximado de 1077%. A frota de veículos de Cuiabá acompanhou, e até ultrapassou, este crescimento, passando de 145473, em 2005 para 381369 em 2015. A taxa de crescimento no número de veículos ultrapassa a do crescimento populacional (Figura 03). Os alvarás de construção emitidos em m2 refletem a ampliação da área construída e da ocupação urbana (Figura 04).

Estes indicadores demonstram um crescimento fulgurante da cidade nas últimas décadas, e junto, a alteração da composição e geometria urbana. Esta alteração traz consigo o surgimento de vários microclimas dentro da própria cidade que acaba por influenciar a qualidade de vida dos cidadãos que nela vivem. Neste cenário é relevante estudar as variáveis meteorológicas e as suas várias interfaces, no âmbito urbano, Coletânea física Ambiental

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na perspectiva de que a transformação da cidade altera as variáveis meteorológicas e estas afetam os microclimas, e estes, por sua vez, a qualidade de vida e o conforto ambiental das pessoas que vivem no ambiente urbano.

As variáveis meteorológicas nas suas várias correlações afetam e são afetadas pelo meio urbano. Uma corrente importante de pesquisa do ambiente urbano é a compreensão das possíveis correlações entre variáveis meteorológicas, como por exemplo, a velocidade do vento, a temperatura do ar, a umidade relativa do ar, a radiação solar, a precipitação, dentre outras, e a concentração de material particulado e de gases poluentes.

A velocidade do vento pode afetar os processos de dispersão, mecanismos de remoção e formação química da atmosfera (GALINDO et al., 2011). Os vários microclimas de uma cidade constituem fator crucial no entendimento da dispersão ou concentração de poluentes atmosféricos (MENDONÇA e CASTELHANO, 2016). A compreensão das relações entre as variáveis meteorológicas e a poluição atmosférica tem sido alvo de vários estudos: MENDONÇA E CASTELHANO (2016), DERÍSIO (2012), AKPINAR et al. (2009), GALINDO et al.(2011), LUVSAN et al. (2012), dentre muitos outros .

Vários estudos indicam que as concentrações de poluentes atmosféricos têm correlação com as variáveis meteorológicas, assim quando investigamos os microclimas de uma cidade com suas várias alternâncias de temperatura do ar, temperatura da superfície, pluviosidade, velocidade do vento, radiação solar, e não observamos os poluentes atmosféricos, os resultados e conclusões podem estar limitados. Há uma interdependência entre as Variáveis Meteorológicas e as concentrações dos Poluentes Atmosféricos. O material particulado tem uma relação inversa com a velocidade do vento (GALINDO et al., 2011). A concentração de dióxido de enxofre tem correlação inversa com a temperatura do ar e velocidade do vento e 316

Marta Nogueira (org.)

relação direta com a umidade relativa do ar (LEVSAN et al., 2012). Estudo de MENDONÇA e CASTELHANO (2016) mostraram pequenos coeficientes de correlações entre quantidade de material particulado e a temperatura, umidade relativa e pluviosidade, valores de R menores que 10%-, alguns próximos de zero. Quando o coeficiente de correlação adquire estes valores torna-se inviável uma inferência segura sobre possíveis correlações entre as várias variáveis meteorológicas e a concentração de poluentes atmosféricos. Estes autores, em sua pesquisa, consideram que as variáveis meteorológicas são condicionantes e não determinantes. Outros estudos chegam a fatores de correlação viáveis. Os coeficientes de correlação entre a concentração de dióxido de enxofre e as variáveis: velocidade do vento, umidade relativa e temperatura variaram de 0,53 a 0,84, na cidade de Ulaanbaatar, Mongólia (LUVSAN, 2012).

No Estado de Mato Grosso, mais especificamente em Cuiabá as pesquisas conhecidas de poluentes atmosféricos são incipientes. Os resultados disponíveis e divulgados pelas autoridades são obtidos através da aplicação de modelos e não são medidos diretamente. O tema é relevante, pois tem impacto direto na cidade na medida em que afeta a qualidade de vida dos cidadãos.

Os poluentes atmosféricos e as condições do tempo podem afetar a saúde da população e também o seu conforto ambiental. O material particulado constitui-se como um importante fator que reduz a qualidade do ar na cidade e tem implicações consideráveis na saúde humana, com influência acentuada em problemas respiratórios, circulatórios e oftalmológicos (DANNI-OLIVEIRA, 2000). Esta condição inevitavelmente amplia os gastos com saúde pública.

O objetivo geral deste artigo é apresentar os valores das variáveis meteorológicas e das concentrações de monóxido de carbono e material particulado e suas possíveis correlações.

Coletânea física Ambiental

317

2 Materiais e Métodos 2.1 Características urbanísticas, estatísticas e geográficas dos dados 2.1.1 Local e período de obtenção dos dados Os dados foram obtidos no município de Cuiabá, que é a Capital do Estado de Mato Grosso e centro geodésico da América Latina (Figura 01), pertencente à região centro-oeste do Brasil.

Trata-se da capital de um estado com características bem peculiares, seja na composição florística, que contempla três biomas diferentes: cerrado, pantanal e floresta amazônica, ou mesmo na pujante produção agrícola. O período de obtenção dos dados foi de 01/08/2017 à 31/01/2018. Os valores referentes à qualidade do ar, concentração de monóxido de carbono e material particulado MP2,5, foram extraídos de boletins diários emitidos pela Secretaria de Meio Ambiente do Estado de Mato Grosso (SEMA – MT) disponíveis no sítio institucional (http://www.sema.mt.gov.br).

As variáveis meteorológicas: Temperatura do Ar, Umidade Relativa do Ar, Velocidade do Vento e Radiação Solar, foram extraídos do INMET (Instituto Nacional de Meteorologia), referentes à Estação Automática Cuiabá A-901, sito nas coordenadas: latitude – 15.559295 e longitude – 56.062951. Os dados foram extraídos do sítio institucional (http://www.inmet.gov.br).

O município possui uma área de 3.224,68 km², sendo dividida em 254,57 km² (7,89%) de área urbana e 2.970,11 km² (92,1%) de área rural (NOVAIS et al., 2014). Está a uma altitude de 165 m acima do nível do mar, localizado na província geomorfológica denominada Depressão Cuiabana. O clima regional é do tipo Aw, segundo a classificação climática de Köppen, caracterizado por ser quente e úmido com chuvas no verão e estiagem no 318

Marta Nogueira (org.)

inverno, com estações, úmida e seca, distintas (NOVAIS et al., 2014). O município tem uma população de 590.118, estimativa feita para 2017 em consulta feita em dezembro de 2017 junto ao sítio institucional do IBGE, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, (www.ibge.gov.br) e uma frota de 381.369 veículos, incluindo os leves e pesados, informações obtidas junto ao Ministério das Cidades, Departamento Nacional de Trânsito – DENATRAN, no sítio institucional (http://www.cidades.gov.br).

A resolução CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente de número 003/1990 dispõe sobre padrões de qualidade do ar e estabelece como atributo do Governo Estadual o monitoramento da qualidade do ar. As medições de poluentes atmosféricos são incipientes em Cuiabá, e no Estado, e os dados referentes à poluição atmosférica, disponibilizados pela SEMA-MT, são obtidos a partir da aplicação do Modelo Coupled Aerosol and Tracer Transport model to the Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modelling System do Centro de Previsão de tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

Fig. 01 – Localização do Estado de Mato Grosso, Município de Cuiabá e da Estação Automática Cuiabá - A901. Coordenadas: latitude – 15.559295 e longitude – 56.062951.

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319

A resolução CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente de número 003/1990 dispõe sobre padrões de qualidade do ar e estabelece como atributo do Governo Estadual o monitoramento da qualidade do ar. As medições de poluentes atmosféricos são incipientes em Cuiabá, e no Estado, e os dados referentes à poluição atmosférica, disponibilizados pela SEMA-MT, são obtidos a partir da aplicação do Modelo Coupled Aerosol and Tracer Transport model to the Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modelling System do Centro de Previsão de tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Modelo CATT-BRAMS – CPTEC/INPE), que utiliza a imagem de satélite obtida as 12 h, no fuso local GMT – 04:00. A classificação da qualidade do ar, expressa nos boletins, foi estabelecida a partir das informações da Organização Mundial da Saúde (WHO Air Quality Guidelines – 2005) que indica níveis seguros para o poluente MP 2,5 . A qualidade do ar expressa no boletim refere-se à concentração de Monóxido de Carbono, representada neste trabalho por CO, e ao Material Particulado MP 2,5 , representada por PAR. Foram considerados os valores máximos diários de PAR (PARmax) e de CO (COmax).

Os dados referentes às variáveis meteorológicas foram obtidos, para o mesmo o período da pesquisa, junto ao site do INMET, no horário da imagem utilizada no modelo, ou próximo a ele, numa variação máxima de duas horas com relação ao instante da obtenção da imagem. O conjunto de dados referente ao tempo foi constituído a partir de leituras feitas pela estação automática Cuiabá – A901. As variáveis observadas foram: a) Temperatura do Ar no Instante de obtenção da imagem (T); b) Umidade Relativa do Ar no Instante de obtenção da imagem (UR); c) Radiação Solar Incidente no Instante de obtenção da imagem (R); d) Velocidade do Vento no Instante de obtenção da imagem (V).

320

Marta Nogueira (org.)

2.1.2 Cuiabá: Uma cidade de crescimento fulgurante A localização de Cuiabá no centro do país, a expansão agrícola para o centro-norte e o processo migratório geraram uma grande expansão urbanística da cidade. A Figura 02 mostra o crescimento acentuado da população urbana, entre 1960 e 2010, passando de 45875 para 540814 (Anuário Estatístico de Cuiabá, Volume IV, 2012). Em 2017 a população é estimada em 590.118 (IBGE, 2017).

Fig. 02 – Crescimento Populacional de Cuiabá no período de 1960 a 2017.

Elaborado pelo autor.

Fonte dos Dados: Anuário Estatístico de Cuiabá e IBGE.

Este crescimento implica em uma série de fatores dentre os quais se destaca o crescimento na frota de veículos e a expansão da área construída que pode ser mensurada pela área autorizada para construção.

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Fig. 03 – Crescimento da Frota de Veículos de Cuiabá no período de 2005 a 2015. Elaborado pelo autor. Fonte dos Dados: DENATRAN, 2017.

O número de veículos automotores inclui automóveis, caminhões, tratores, micro-ônibus, ônibus e motocicletas (Figura 03). Nos últimos dez anos a taxa de crescimento no número de veículos ultrapassou a taxa de crescimento da população em Cuiabá (Figura 04).

Fig. 04 – Crescimento da Frota de Veículos e da População em Cuiabá no período de 2005 a 2015. Elaborado pelo autor.

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Marta Nogueira (org.)

Vários aspectos urbanos são afetados pelo crescimento acentuado de veículos em uma cidade. Dentre outros há uma acentuação dos congestionamentos, uma tendência de aumento da temperatura do ar (LEAL, 2012) e também uma redução da qualidade do ar (MENDONÇA e CASTELHANO, 2016).

Outra questão urbanística importante é o crescimento populacional refletido na geometria urbana através de uma ampliação da área construída. Isto se evidencia em Cuiabá com uma forte expansão na área a ser construída expressa pelos alvarás de construção emitidos (Figura 05).

2.2 Análise Estatística No período de obtenção dos dados, de 01/08/2017 à 31/01/2018, foram coletados cento e dois (102) conjunto de valores das variáveis: PAR, CO, T, UR, R e V. Os dados foram submetidos a estatística descritiva e verificação de possíveis outliers, no software IBM SPSS 23.0, denominado simplesmente de software, na sequência do texto. Foram detectados oito outliers, os quais foram retirados da base de dados, e mantido 94 conjuntos de dados para serem submetidos à análise estatística. O teste de normalidade e homocedasticidade das variáveis foram realizados pela aplicação dos testes de Kolmogorov-Smirnov, com a correção de Lilliefors, e Levene. As variáveis T, V e R aderiram à normalidade enquanto que as demais não apresentaram uma distribuição normal. Para possibilitar os testes paramétricos foi feita a conversão logarítmica das variáveis na base neperiana (HAIR et al., 2009; GOTELLI e ELLISON, 2011) e refeito os testes.

Com a conversão, as variáveis aderiram a normalidade: T, V e R de forma direta, e, PAR e CO na forma logarítmica. Estas variáveis foram respectivamente denominadas de LnPAR, LnCO. A umidade relativa do ar (UR) não aderiu à normalidade tanto na forma direta quanto na logarítmica.

Coletânea física Ambiental

323

Foi realizada a estatística descritiva das variáveis PAR, CO, T, UR, R e V, para o cálculo dos valores médios e os respectivos desvios padrões. As variáveis, com exceção da UR, foram submetidas a regressão e ajuste de curva para verificar os possíveis coeficientes de correlação. Posteriormente os dados foram separados em dois grupos: Grupo 1, dados obtidos no período quente e seco e, Grupo 2, período quente e úmido. Nos testes paramétricos, para comparação das variáveis, foi aplicado o teste t para amostras independentes, para comparação de médias, e nos não paramétricos o teste de U de Mann-Whitney, para comparação de medianas.

Fig. 05 – Emissão de Alvarás de Obras em Cuiabá no período de 2007 a 2010.

Elaborado pelo autor. Fonte: Anuário Estatístico de Cuiabá, 2012.

3 Resultados e Discussões 3.1 Variáveis Meteorológicas x Qualidade do Ar Os valores da variável T (Temperatura do Ar) oscilaram entre 17,7 0C e 31,6 0C (Figura 06). A tabela 01 expressa o resultado da estatística descritiva, com valor médio para a temperatura 324

Marta Nogueira (org.)

do ar de 26,18 0C com desvio padrão de 2,67 0C. A mesma estatística resulta uma umidade relativa do ar que variou entre 23% e 93%, apresentando um valor médio de 65,40% com um desvio padrão de 17,50%.

Os dados descritivos de temperatura e umidade relativa do ar apresentam uma associação já demonstrada em outras pesquisas, confirmando a relação inversa entre umidade relativa e temperatura do ar, ou seja, maior temperatura corresponde à menor umidade relativa do ar e vice-versa.

Os valores de Radiação Solar (R) oscilaram entre 58,14 e 692,84 KJ.m-2 (Figura 07) apresentando um valor médio de 391,66 KJ.m-2 com desvio padrão de 131,66 KJ.m-2 (Tabela 01). A variabilidade acentuada se deve a mudança de estação, o aumento ocorre nos dados obtidos no período mais próximo do solstício de verão que corresponde à estação seca e úmida.

Fig. 06 – Temperatura do Ar e Umidade Relativa do Ar, no período de 01/08/2017 a 31/01/2018. Elaborado pelo autor.

Coletânea física Ambiental

325

Tabela 01 – Estatística Descritiva da Temperatura e Umidade Relativa do Ar, no período de 01/10 a 12/12/2017.

Grandezas

Todos os Dados

Nomenclatura

Unidade

Valores

Desvio Padrão

CO

ppm

0,381

0,115

PAR

91,68

40,73

T

26,18

2,67

UR

65,40

17,50

V

1,57

0,67

R

199,79

115,74

A simples observação da Figura 07 possibilita a identificação de um aumento na média de radiação solar incidente (R) no período final da obtenção dos dados, isto pela proximidade com o solstício de verão que corresponde ao período quente e úmido.

A variação da velocidade do vento está representada na Figura 7, variando entre 0,4 m.s-1 e 3,3 m.s-1.

No que se refere à qualidade do ar o boletim emite os valores máximos e mínimos da concentração de monóxido de carbono (CO) em ppm (partes por milhão) e a concentração de material particulado (PAR), MP2,5 , que compreende partí, também entre o culas com diâmetro menores que 2,5 valor máximo e o mínimo. A pesquisa na perspectiva de se ter os limites toleráveis de poluentes atmosféricos, indicados pela Organização Mundial de Saúde (WHO, 2005), considerou a estatística para os valores máximos de concentrações de material particulado, MP2,5, e de monóxido de carbono, respectivamente representados por PAR e CO. Os valores de PAR variaram de 326

Marta Nogueira (org.)

29 a 210 (Figura 08), a estatística apresentou um valor médio de 91,68 com desvio padrão de 40,73 (Tabela 01). As mesmas figura e tabela mostram as concentrações de monóxido de carbono (CO) que variaram entre 0,13 e 0,78 ppm, a estatística apresentou um valor médio de 0,381 ppm com desvio padrão de 0,115 ppm.

Fig. 07 – Radiação Solar e Velocidade do Vento no período de 01/08/2017 a 31/01/2018. Elaborado pelos autores.

Os boletins emitidos pela SEMA – MT, no período de 01/08/2017 a 31/01/2018, classificam a qualidade do ar como inadequada. Os valores de concentração de material particulado extrapolam em muito a concentração de 25 , limite tolerável estabelecido pela Organização Mundial de Saúde, para que a poluição atmosférica não prejudique a saúde da população. Valores acima deste limite podem afetar a saúde da população, causando doenças respiratórias e cardiovasculares, além Coletânea física Ambiental

327

disto, a queima de biomassa pode causar irritação e inflamação dos brônquios pulmonares, redução do sistema mucociliar e redução de resposta das células macrófagas que afetam a modulação da resposta aos processos inflamatórios (DANNI-OLIVEIRA, 2000). O valor da concentração de material particulado, em alguns dias, extrapola em mais de dez vezes o limite estabelecido, gerando implicações no que se refere a qualidade de vida e a saúde da população. Quanto à concentração de monóxido de carbono os valores se adéquam aos limites estabelecidos pela resolução 003/1990, cujo valor limite é 6 ppm.

Os valores emitidos nos boletins merecem uma atenção especial, pois são obtidos a partir da aplicação do modelo sem a divulgação de medições locais que possam validá-lo, ou até ajustá-lo, no sentido de atestar uma maior acurácia a nível local e regional. Gráficos de apresentação do modelo disponíveis no sitio institucional do INPE, consulta feita em 21/12/2017, atribuem um coeficiente de determinação de 70% para comparação dos valores medidos e dos valores calculados pelo modelo, no entanto não há referências a ajustes feitos com relação à região de Cuiabá. Pelas particularidades locais é extremamente importante o ajuste da modelagem. Em determinadas circunstâncias os resultados de um modelo podem subestimar ou superestimar um determinado resultado. Modelos precisam de validação (SARGENT, 2013).

Apesar de todas estas limitações práticas, os valores apontam que há uma qualidade inadequada do ar em Cuiabá, isto pode ser justificado de forma indireta quando se verifica alterações nos aspectos urbanos, como uma taxa de crescimento constante na quantidade de veículos (Figura 03), e junto à intensificação do tráfego, e a grande quantidade de obras, quando se considera o aumento nos alvarás de obra (Figura 05). Estas considerações apontam que a poluição atmosférica de Cuiabá tem que ser estudada e tratada como política pública.

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Fig. 08 – Concentrações de Material Particulado MP2,5 e de Monóxido de Carbono no período de 01/08/2017 a 31/01/2018 Fonte: Elaborado pelo autor, SEMA-MT, 2018

Após as descrições estatísticas das variáveis através dos seus valores médios, desvios padrões e gráficos, passou a se verificar os tipos de distribuição através da aplicação de testes para verificação da normalidade e da homocedasticidade do conjunto de dados. A análise da normalidade do conjunto de dados, para as seis variáveis do estudo, foi realizada pela utilização do software IBM SPSS 23.0, através da aplicação do teste de Kolmogorov-Smirnov (KS) com a correção de Lilliefors, e a homocedasticidade testada através da aplicação do teste de Levene.

As variáveis que não violaram a normalidade e a homocedasticidade foram T, V e R, apresentando p-value menores que 5%, as demais variáveis violaram estes pressupostos. Para viabilizar os pressupostos de aderência a normalidade e a homocedasticidade foi realizada a transformação logarítmica das variáveis na base neperiana (GOTELLI e ELLISON). Feita a transformação logarítColetânea física Ambiental

329

mica na base neperiana, as variáveis, PAR e CO, atenderam aos pressupostos requeridos. As variáveis foram respectivamente escritas na forma logarítmica e denominadas por LnPAR e LnCO.

3.2 Correlações entre as variáveis meteorológicas e as concentrações de poluentes: A não violação dos requisitos de aplicação da estatística paramétrica possibilitou a aplicação da regressão para estimativa de curva através da utilização do software para o levantamento das correlações entre as variáveis meteorológicas (T, V e R) e as que representam a qualidade do ar (LnPAR e LnCO).

Inicialmente foi realizada a estimativa de curva entre a concentração de material particulado (PAR), escrita na forma logarítmica neperiana (LnPAR), com relação as variáveis T, R, V e LnCO (Tabela 02).

Tabela 02 – Estimativa de Curva para as correlações entre a variável dependente (LnPAR) com as variáveis T, V, R e LnCO. Grandezas Nomenclatura

Não Padronizados Unidade

T V R LnCO

330

Coeficientes

PPM

Padronizados

Modelo

R

Sig(%)

--

B

Erro Padrão

B

--

--

--

*

--

-0,08

0,014

4,97

0,115

- 0,513

exponencial

-0,51

--

--

--

*

--

--

0,557

0,144

0,373

Linear

0,373

0

4,983

0,152

Marta Nogueira (org.)

0 0

0

Os testes demonstraram que há correlações, com significância estatística, da variável LnPAR com as variáveis V (Equação 01) e LnCO (Equação 02). A correlação entre LnPAR e V teve o melhor ajuste no modelo exponencial, apresentando um coe, já a correlação entre ficiente de correlação LnPAR e LnCO se ajustou melhor ao modelo linear com coefi. ciente de correlação (Equação 01) (Equação 02) Ao se efetuar as transformações algébricas as equações 01 e 02, adquirem as formas: (Equação 03) As equações obtidas devem ser vistas muito mais pelas tendências delineadas do que pelo frio significado numérico. Uma conclusão com mais acurácia numérica necessitaria de uma ampliação na quantidade de dados obtidos bem como a validação dos modelos utilizados, tanto na obtenção dos dados quanto na estimação das curvas.

Coletânea física Ambiental

331

Fig. 09 – Correlação entre as Variáveis LnPAR, V e LnCO.

332

Marta Nogueira (org.)

Apesar destas limitações da pesquisa no que se refere à obtenção dos dados e a própria composição dos dados, a observação da Figura 09 possibilita a inferência de que há uma correlação negativa entre a concentração do material particulado e a velocidade do vento. O aumento na velocidade do vento atua como um elemento de dispersão de poluentes atmosféricos reduzindo a poluição atmosférica a nível local. Esta correlação negativa coincide com a pesquisa feita em uma cidade da MONGÓLIA (LUVSAN, 2012).

A aplicação da regressão para a estimativa de curva, utilizando o software, para o levantamento das correlações entre a variável na base logarítmica, LnCO, com relação as variáveis T, V e R, gerou os resultados expressos na tabela 03.

Tabela 03 – Estimativa de Curva para as correlações entre a variável dependente (LnCO) com as variáveis T, V e R .

Grandezas Nomenclatura T V R

Unidade

Coeficientes Não Padronizados

Padronizados

Modelo

R

Sig(%)

--

B

Erro Padrão

B

--

--

--

--

--

-0,145

0,044

-0,782

0,075

- 0,325

Linear

-0,325

--

--

--

--

--

0,1 0,0 --

Os testes não identificaram correlações com significância estatística entre as variáveis LnCO, T e R. Por outro lado há uma correlação, com significância estatística, da variável LnCO com as variáveis V (Equação 04) e LnPAR (Equações 02 e 03).

Coletânea física Ambiental

333

(Equação 04) Ao se efetuar a transformação algébrica, a equação 05 adquire a forma: (Equação 05) As equações têm a sua importância, no entanto, mais importante é a abordagem nas significações que elas trazem. As funções expressas nas equações 04 e 05, não devem ser tomadas com frieza algébrica, são várias as limitações: a) a quantidade de dados obtidos. A ampliação do conjunto de dados pode melhorar a acurácia das equações; b) a conversão logarítmica das variáveis. Este procedimento resolveu, nesta pesquisa, o problema da violação dos requisitos para a aplicação dos testes paramétricos, porém trata-se de um procedimento que se sustenta por razões teóricas ou derivadas do conjunto de dados, sempre dependente de um processo de tentativa e erro, com o qual as inferências decorrentes da estatística podem ser melhoradas (HAIR et al., 2012); c) a modelagem utilizada pela SEMA-MT para obtenção da concentração de monóxido de carbono, para valores próximos à superfície terrestre, apresenta um elevado desvio padrão, entre os valores medidos, e também um distanciamento entre as curvas dos valores obtidos pelo modelo e os oriundos da medição.

Isto pode estar ocorrendo pelo comportamento turbulento da camada atmosférica próxima a superfície.

Estas limitações não inviabilizam as afirmações quanto à interdependência das variáveis meteorológicas e as concentrações dos poluentes atmosféricos. O que se observa na figura 09: a) o aumento da velocidade do vento reduz a concentração do poluente PAR; 334

Marta Nogueira (org.)

b) há uma relação direta entre as grandezas transformadas que representam as concentrações de Material Particulado e Monóxido de Carbono. Esta correlação pode ser um indicativo de que a poluição atmosférica em Cuiabá tem correlação com as fontes móveis de poluição.

Durante o período de obtenção dos dados a qualidade do ar foi classificada como inadequada (SEMA-MT) em especial pelo fato das concentrações de material particulado (MP2,5) ter ultrapassado os limites indicados pela Organização Mundial da .

Saúde (WHO,2005), cujo valor tolerável é 25 A tentativa de identificação das causas das possíveis diferenças se deu através da comparação, das concentrações de PAR e CO, de dois grupos segundo o período de observação: Grupo 1: Estação Quente e Seca; Grupo 2: Estação Quente e Úmida.

Tabela 04 – Estatística descritiva para T, UR, V, R, PAR e CO, comparando os Grupos 1 e 2.

Grandezas

Estação

Nomenclatura

Unidade

T

0C

UR

%

V

m.s-1

Quente e Seca

Quente e Úmida

R PAR CO

ppm

A estatística descritiva dos dois grupos está apresentada na tabela 04. A comparação dos dois grupos: Coletânea física Ambiental

335

Grupo 01: Dados obtidos na estação quente e seca; Grupo 02: Dados obtidos na estação quente e úmida.

A verificação das possíveis diferenças, entre os grupos, foi feita através da aplicação do Teste t para amostras independentes para aquelas variáveis que aderiram à normalidade: T, R, V, LnPAR e LnCO (tabela 05).

As grandezas que apresentaram diferenças de médias entre os grupos 01 e 02, com significância estatística, foram a concentração de material particulado expressa na forma logarítmica de base neperiana, a Radiação Solar e a Velocidade do Vento.

Tabela 05 – Aplicação do Teste-t para igualdade de médias, dos grupos 01 e 02, com relação as variáveis T, R, V, LnPAR e LnCO. Teste de amostras independentes Variáveis

T

R

V

LnPAR

LnCO

Variâncias

Teste de Levene para igualdade de variâncias (p-value)

Teste-t para Igualdade de Médias (p-value)

iguais assumidas

0,01

0,08

iguais não assumidas iguais assumidas

0,09 0,00

iguais não assumidas iguais assumidas

0,00 0,88

iguais não assumidas iguais assumidas

iguais não assumidas

0,01 0,01

0,00

iguais não assumidas iguais assumidas

0,00

0,00 0,00

0,02

0,33 0,34

Os resultados permitem a inferência de que há diferença na poluição atmosférica, concentração de material particulado, e também em parte das características meteorológicas, radiação 336

Marta Nogueira (org.)

solar e velocidade do vento, quando se compara a estação seca e a estação úmida.

Para fortalecer a análise dos dados na identificação de possíveis diferenças, entre os grupos 01 e 02, foi aplicada a estatística não paramétrica, através da aplicação do Teste U de MannWhitney para as variáveis que não aderiram à normalidade, UR, PAR e CO (Tabela 06).

Tabela 06 – Aplicação do Teste U de Mann-Whitney para igualdade de medianas, dos grupos 01 e 02, com relação as variáveis T, UR, R, V, PAR e CO. Variáveis

CO

PAR

UR

p-value para igualdade de medianas

0.22

0,00

0,00

As grandezas que apresentaram diferenças de medianas entre os grupos 01 e 02, com significância estatística, foi à concentração de material particulado (PAR), e a umidade relativa do ar, confirmando a inferência de que a mudança de estação implica em alterações na qualidade do ar e nas condições meteorológicas.

4 Conclusões A qualidade do ar, no período do estudo, mostrou-se inadequada por apresentar concentrações de material particulado acima dos limites indicados pela organização mundial de saúde.

A estatística dos dados mostra que há uma correlação entre as variáveis meteorológicas e a qualidade do ar expressa pela correlação, estatisticamente significativa, da velocidade do vento com as concentrações de material particulado e de monóxido de carbono, escritas em base neperiana, as duas correlações inversas Coletânea física Ambiental

337

com os valores dos coeficientes de correlação (R) respectivamente iguais a - 0,513 e - 0,325. O vento atua como um fator de dispersão para a poluição a nível local, reduzindo a concentração dos poluentes atmosféricos na cidade. As concentrações de material particulado e monóxido de carbono apresentaram uma correlação direta, com R = 0,373.

Os resultados do estudo mostram que há correlação entre os parâmetros atmosféricos e a qualidade do ar e que a mudança de estação interfere na concentração de material particulado (PAR): estação quente e seca e estação quente e úmida .

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Marta Nogueira (org.)

PARTE 18 Automatização da extração de dados obtidos em simulações climáticas do software ENVI-met Marcos de Oliveira Valin Jr1; Karyn Ferreira Antunes Ribeiro1; Natallia Sanches e Souza1; Raphael de Souza Rosa Gomes2; Josiel Maimone Figueiredo2; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira3; Flávia Maria de Moura Santos3 1 Doutorandos do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: marcos.valin@cba.ifmt.edu.br E-mail: karyn.ribeiro@cba.ifmt.edu.br E-mail: natalliass@hotmail.com 2 Professores do Instituto da Computação/ IC e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: raphael@ic.ufmt.br E-mail: joicirsp@hotmail.com 3 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: mcjanp@gmail.com E-mail: flavia_mms@hotmail.com

Coletânea física Ambiental

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1 Introdução A maior parte da população mundial está concentrada nas áreas urbanas (FREY et al., 2007). O crescimento populacional será absorvido principalmente pelos países em desenvolvimento, cuja população passará de 2,4 bilhões em 2007 para 5,3 bilhões em 2050 (ONU, 2008).

A urbanização melhora o bem-estar econômico da população, no entanto a sua intensificação desordenada oferece ameaças a saúde biofísica da cidade (SHARMA et al., 2013) e está associada à substituição de ambientes naturais por áreas construídas, que em geral ocorrem sem um planejamento prévio (LIMA & AMORIM, 2010). A cobertura do solo urbano, os materiais utilizados no meio urbano, suas características físicas, são um dos grandes responsáveis pelo aquecimento das cidades (KOLOKOTRONI & GIRIDHARAN, 2008; VAN HOVE et al., 2015).

A maioria dos modelos, que são utilizados em pesquisas sobre mudanças climáticas, não se aplica a superfícies urbanas. Isto se deve ao fato de as áreas urbanas representam uma pequena fração da superfície terrestre global (1 % a 4%) e, assim, a sua influência em grandes médias temporais e espaciais é reduzida.

No entanto, 3,5 bilhões de pessoas, representando mais da metade da população mundial, vivem em áreas urbanas, estando diretamente expostas a problemas de aquecimento urbano.

O software ENVI-Met é um modelo tridimensional, não hidrostático, que foi criado por Michael Bruse como parte de sua tese de doutorado, realizada na Alemanha. Este software utiliza modelos numéricos de simulação de fluxos de ar, de turbulências, fluxos de radiação, de estratificação da temperatura e da Coletânea física Ambiental

343

umidade do ar, que ocorrem entre a atmosfera e as superfícies próximas ao solo, simulando as interações entre as superfícies urbanizadas, vegetação e atmosfera.

O tempo de processamento do modelo irá variar de acordo com a quantidade de grids e da complexidade do cenário, sendo comum demorar de 1 a 5 dias, mesmo em bons processadores e boa memória RAN, sendo que ao final do processamento são gerados inúmeros arquivos de acordo com o intervalo de tempo definido para cada variável, e dentro de cada arquivo os dados por altura de cada variável (atmosfera, construções, radiação, solo, vegetação, receptores, entre outros), que após precisam serem organizados e tabulados para realização de análises e validação, que não são realizados no ENVI-met.

O objetivo deste trabalho consiste em demonstrar os passos para utilização de um algoritmo em Matlab, para automatização dos dados obtidos pelo ENVI-met para as análises gráficas e validação dos dados, através de uma avaliação do efeito na temperatura e umidade relativa do ar em uma simulação da construção de estacionamento pavimentado em área não ocupada na UFMT, subsidiando o planejamento de expansão da unidade.

2 Metodologia A metodologia deste trabalho seguiu as três etapas propostas por Maciel et al. (2015) em que a primeira fase, a fase preparatória, abrange os passos necessários para aquisição de dados e informações para a preparação dos arquivos que serão simulados, ou seja, a seleção da área de estudo, caracterização da cobertura do solo e medição das variáveis microclimáticas necessárias para a simulação no ENVI-met. A segunda fase, de simulação numérica, engloba a composição dentro do software, os arquivos de área com cenário original e cenário hipoté344

Marta Nogueira (org.)

tico e as condições micrometeorológicas. A terceira e última fase, foi a fase de validação do modelo e calibração dos dados.

A validação ocorreu por meio da comparação dos dados reais, registrados na área de estudo com os dados gerados pelo ENVI-met no cenário original. A fim de possibilitar a inferência dos dados estimados, é necessário que se faça a correção dos dados gerados pelo software por meio de ajuste, usando-se equações de calibração.

Após essas etapas foi desenvolvido um script no Matlab afim de realizar tal tarefa, que é a fase de organização dos dados de maneira automatizada.

2.1 Fase preparatória A primeira fase, abrange os passos necessários para aquisição de dados e informações para a preparação dos arquivos que serão simulados, ou seja, a seleção da área de estudo, caracterização da cobertura do solo e medição das variáveis microclimáticas necessárias para a simulação no ENVI-met. Geralmente trabalha-se com um cenário real (exatamente ao que se encontra no local da análise e coleta de dados) e um outro, o cenário modificado (onde se simula o que deseja, por exemplo aumentando a vegetação ou retirando a vegetação e aumento as construções); Para a realização das simulações no software ENVI-met é necessário a composição de área que contenha as características da área de estudo, que pode contar com o auxílio de aerofotogrametria (Google Earth ou similar), dentro do módulo SPACES, onde serão definidos a quantidade de grids, escala dos grids, tipo de solo, tipo de construções e coordenadas geográficas e dados climáticos do local (obtidos de uma estação de referência), que são a direção e velocidade do vento a 10 m do solo (m/s), temperatura da atmosfera (K), umidade específica a 2500 m (g H2O/ kg ar) e umidade relativa do ar (%) a 2 m de altura.

Coletânea física Ambiental

345

A definição da área a ser simulada no software ENVI-met neste estudo obedeceu condicionantes como: baixa variação topográfica, dimensões compatíveis com o software e a necessidade de possuir elementos passíveis de aplicação das estratégias a serem estudadas. Assim como a localização e área de abrangência da estação micrometeorológica de onde foram obtidos os dados utilizados na calibração e validação do modelo.

Foi selecionado um recorte da área total do campus da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT), localizado na Av. Fernando Correa da Costa, que possui área de solo exposto, concentração de vegetação, edificações e vias pavimentada, abrangendo diversos tipos de cobertura do solo (Figura 1).

Figura 1 – Vista aérea do cenário original

Foi realizado no software ENVI-met (v. 4.0 Summer 16) uma malha horizontal de 50x50 pixels, adotando a dimensão de 2,0x2,0m para cada pixel. Valores menores de pixel limitaria em muito as dimensões da área total a ser simulada (MACIEL et al., 2015). Além da topografia e do tamanho do pixel, foi definido uma área em que fosse possível de aplicação das estratégias estudadas, o que resultou na porção posterior do campus, já que nesta porção há ainda áreas vegetadas e não utilizadas, sendo possível pavimenta-las para a execução de possíveis estacionamentos.

346

Marta Nogueira (org.)

A configuração dos arquivos de entrada do ENVI-met foram utilizados dados provenientes da estação de referência (83362), localizada no Aeroporto Marechal Rondon, em Várzea Grande, a uma distância de aproximadamente 6 km da área estudada. Por meio da estação de referência foram obtidos dados de direção e velocidade do vento a 10 m do solo (m/s), temperatura da atmosfera (K), umidade específica a 2500 m (g H2O/kg ar) e umidade relativa do ar (%) a 2 m de altura.

Para a realização das simulações no software ENVI-met é necessário a composição de área que contenha as características da área de estudo. O levantamento foi realizado a partir de imagens extraídas do software Google Earth. Por meio de visitas in loco foram identificados detalhes como por exemplo altura das edificações. Os valores de albedo foram baseados em literatura (SAILOR E FAN, 2002).

Em seguida, a imagem com alta resolução foi inserida no módulo Space do software ENVI-met, para serem delineadas as características do ambiente, como as diferentes coberturas do solo, áreas ocupadas por edificações, entre outras.

2.2 Simulação numérica A segunda fase, engloba a composição dentro do software, os arquivos de área com cenário real e cenário modificado e as condições micrometeorológicas reais do cenário real. Para avaliação do impacto da alteração da cobertura do solo, ou outra que se deseje realizar por meio de simulação do software ENVImet, deve ser modelado um cenário real (características atuais) e um cenário modificado.

O dia e hora da simulação foram definidos de acordo com o período do ano que se deseja simular, no caso deste estudo a simulação foi realizada em junho, período quenteseco. A fim de minimizar a possibilidade de erros a simulação Coletânea física Ambiental

347

teve início no período noturno (20h) (FRANCISCO, 2012), assim como o período total da simulação compreendeu em 48 h para que fosse possível descartas as primeiras 24 h. Os parâmetros de entrada como temperatura da atmosfera (K), umidade específica (g H2O/kg ar), umidade relativa do ar (%) e direção e velocidade do vento (m/s) utilizados na configuração do modelo foram os mesmos utilizados e detalhados por Rosseti (2013).

Para avaliação do impacto da alteração da cobertura do solo por meio de simulação do software ENVI-met, foi modelado um cenário original (características atuais) e um cenário hipotético. Neste cenário hipotético foi considerado o uso de pavimentação asfáltica em locais onde não havia ocupação, tornando assim futuros estacionamentos, por meio da retirada de vegetação e concretagem do solo.

2.3 Calibração e Validação do modelo Para a validação do modelo e delineamento das análises, alguns índices específicos foram utilizados como coeficiente de determinação (R²), que é uma medida de eficiência de ajuste da equação de regressão estimada (ANDERSON et al., 2007) e o erro médio quadrático (RMSE) que tem como objetivo mostrar a magnitude do erro de uma determinada estimativa (MOURA et al., 2010).

Os dados microclimáticos reais, temperatura do ar (ºC) e umidade relativa do ar (%), foram medidos pela estação micrometeorológica fixa localizada no bloco do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental, enquanto que os dados gerados pelo modelo do cenário original pelo ENVI-met foram registrados por meio de 4 receptores dispostos dentro do ambiente virtual na proximidade da real localização da estação micrometeorológica.

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Para a validação foi considerado os dados dos meses anterior e posterior ao mês da simulação. Já para a etapa de definição de calibração, foi considerada a média horaria do mês da simulação (Tabela 1).

Tabela 1 – Períodos de dados utilizados Período de Simulação

Validação

Calibração

17/06/2015

Maio + Julho/2015

Junho/2015

Dessa forma foram analisados os dados estimados versus dados observados, resultando nos indicadores de desempenho (Tabela 2).

Tabela 2 – Indicadores de desempenho do modelo ENVI-met.

Variável

Validação

Calibração

R²

RMSE

R²

RMSE

Temperatura do Ar (ºC)

0,964

1,13

0,958

1,84

Umidade Relativa do Ar (%)

0,977

43,99

0,943

36,79

Observa-se que o valor de R², apresenta-se próximo de 0,95 para as duas variáveis tanto para calibração quanto para a validação do modelo, demonstrando assim que o modelo ENVI-met simulou adequadamente a dinâmica das variáveis em estudo para o período selecionado. Já o RMSE, foi baixo para a temperatura do ar e elevado para a umidade relativa do ar, evidenciando que o modelo subestima os valores (ROSETTI, 2013).

Assim, foram definidas as equações de calibração (Equação 1 e Equação 2) a seguir a fim de corrigir os valores nos dados de saída das variáveis simuladas.

Coletânea física Ambiental

349

Equação 1 Em que, “T” representa a temperatura do ar ajustada (ºC) e “t” representa a temperatura do ar estimada pelo modelo (ºC).

Equação 2 Em que, “U” representa a umidade relativa do ar ajustada (%) e “u” representa a umidade relativa do ar estimada pelo modelo (%).

Após a calibração dos dados, foram elaborados os mapas de diferenças termais entre o cenário original e cenário hipotético por meio do módulo Leonardo do ENVI-met.

Para visualização dos dados de maneira mais concisa e análise do seu comportamento foi realizada a distribuição em histogramas de frequências dos dados de temperatura e umidade relativa do ar, com dados das médias a cada 30 min, em classes, de tal forma que contabilizamos o número de ocorrências em cada classe (2°C para a temperatura e 5% para a umidade relativa do ar).

2.4 Organização dos dados obtidos na simulação numérica com o auxílio de programação do Matlab Após a simulação, são geradas várias pastas, uma para cada tipo de dados, no caminho indicado no momento da configuração. Para a maioria dos casos utiliza-se a pasta RECEPTORS que se trata dos arquivos receptores, que são a simulação de uma estação meteorológica definida na fase preparatória. Será gerado uma pasta para cada receptor, ou seja, pode-se definir mais de um receptor. Dentro da pasta do receptor existirá um arquivo para cada intervalo de tempo, também definido na 350

Marta Nogueira (org.)

fase anterior, sendo recomendado trabalhar com intervalo de 30 min, porém poderá variar da necessidade de cada estudo, conforme for definido na etapa anterior de configuração. O arquivo é gerado no formato .1DR que também pode ser convertido para .TXT (Figura 2).

Figura 2 – Exemplo de arquivos nos formaros .1DR e .TXT

Dentro de cada arquivo haverá uma linha de cabeçalho, onde apresenta o número do receptor, data, horário, altura de cada dado, e as variáveis meteorológicas simuladas. Para organizar esses dados conforme necessidade de cada pesquisa é necessário organizar os dados com a ajuda de um script, sendo a sua elaboração o objetivo do artigo.

3 Resultados Para a realização da validação do modelo, todos os dados da mesma altura definida para utilização, precisam estar organizados em único arquivo, sendo então necessário a utilização da automatização, ou então realizar manualmente, o que pode demorar muito, além de propiciar algum erro, visto a enorme quantidade de dados.

No Matlab esse processo pode ser dividido em 4 etapas, conforme Figura 3.

Figura 3 – Etapas da automatização da extração dos dados do Envi-Met no Matlab Coletânea física Ambiental

351

3.1 Etapas do processamento O primeiro passo, Figura 3 etapa A, consiste em informar o caminho da pasta onde os arquivos se encontram e o nome do início do arquivo que se deseja fazer a leitura, pois o nome do arquivo é seguido pelo tipo de variável – data – hora – nome do arquivo de simulação (exemplo: ATM 16.06.2015 16.30.01 Original quente seco 01.1DR). Também devem ser informados a quantidade de colunas e a linha onde começam os dados (após o cabeçalho e dados das primeiras camadas que não queira utilizar).

Na sequência, Figura 3 etapa B, deverão ser definidos quais os elementos que se deseja copiar do arquivo original, para o que o novo que está sendo preparado. Pode-se escolher trabalhar com todos os dados gerados, ou apenas com alguns deles, como a Temperatura e Umidade relativa do ar, e não usar os dados de radiação e CO2 por exemplo, sendo que isso irá variar de acordo com estudo que se pretende realizar. Para realizar esta definição basta informar quais as colunas deseja usar, Figura 3 etapa C, onde também será necessário definir onde e com qual nome será salvo o novo arquivo após finalização do processo.

A etapa final, Figura 3 etapa D, é definir o que deverá ser feito com os dados lidos dos vários arquivos, neste caso, a criação de uma planilha e como se deseja a organização dos dados nela por colunas, definido o nome do arquivo gerado.

O algoritmo elaborado está disponível para download (link: goo.gl/r3QcVK). Este algoritmo pode não ser suficiente para a organização de todos os dados originados no ENVI-met, pois existirão diferenças com base nas configurações iniciais e no objeto do estudo, tornando impraticável a tentativa de abranger todas as situações possíveis, porém suficiente como roteiro e exemplo para implementações futuras.

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3.2 Informações complementares Após a conclusão da organização dos dados, faz-se a da validação do modelo e calibração dos dados. Para a validação do modelo e delineamento das análises, alguns índices específicos devem ser utilizados, como coeficiente de determinação (R²), que é uma medida de eficiência de ajuste da equação de regressão estimada (ANDERSON et al., 2007) e o erro médio quadrático (RMSE) que tem como objetivo mostrar a magnitude do erro de uma determinada estimativa (MOURA et al., 2010).

Os dados microclimáticos reais, (por exemplo de temperatura do ar (ºC) e umidade relativa do ar (%)), devem ser obtidos em uma estação meteorológica, enquanto que os dados gerados pelo software são registrados por meio de receptores definidos dentro do ambiente virtual ENVI-met. É importante ressaltar que os dados utilizados para a validação devem ser diferentes dos da calibração, ou seja utilizar períodos ou estações diferentes.

Se o valor de R², apresentar-se próximos de 0,95 para as duas variáveis tanto para calibração quanto para a validação do modelo, demonstra que o modelo ENVI-met simulou adequadamente a dinâmica das variáveis em estudo para o período selecionado.

Assim, deverá ser definido as equações de calibração, e a seguir corrigir os valores nos dados de saída das variáveis simuladas.

Após a calibração dos dados, pode-se realizar os mapas de diferenças termais entre o cenário original e cenário modificado por meio do módulo Leonardo do ENVI-met.

3.3 Resultados da avaliação da simulação realizada A Figura 4 apresenta a diferença de temperatura do ar entre os cenários original e hipotético em quatro horários diferentes do dia, onde observou-se que em todos os horários houve alColetânea física Ambiental

353

teração da temperatura do ar em função do cenário original, pavimentando os estacionamentos, com um acréscimo entre 1 e 5,5% na temperatura do ar.

A medida que os raios solares deixam de incidir sobre a superfície no final do dia, as diferenças ficam mais evidentes, devido à maior densidade de área pavimentada, que possui maior capacidade de absorção da radiação solar global durante o dia do que a vegetação, emitindo maior radiação na forma de calor durante o período noturno.

Enquanto que às 20 h as superfícies estão liberando energia absorvida no fotoperíodo e dissipando esse calor espacialmente, às 02 h a maior parte da radiação já foi liberada, diminuindo as diferenças de temperatura entre cenários, principalmente no canteiro central, onde percebe-se uma faixa de aumento de temperatura do ar em aproximadamente 1%, isto devido à vegetação existente e mantida no cenário hipotético que foi capaz de amenizar a temperatura do ar devido ao fato de durante a fotossíntese, se utilizar da energia solar para realizar a evapotranspiração, evitando assim que essa energia seja utilizada no aquecimento da região (GARTLAND, 2010), assim como pelo sombreamento que proporciona (OLIVEIRA et al., 2012).

O efeito da pavimentação asfáltica apresenta valor máximo durante a ausência de radiação solar (20 h). Enquanto que o horário marcado pela incidência da radiação solar global (14 h) se manteve menos uniforme na distribuição espacial, demonstrando nesse horário haver uma maior amplitude das diferenças térmicas e maior relação entre o material urbano e a temperatura, isso porque as 14 h houve um maior aquecimento nos materiais com características predominantemente urbanas (MACIEL et al., 2015).

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Marta Nogueira (org.)

Figura 4 – Diferença na Temperatura do Ar entre os cenários hipotético e original nos horários 20h, 2h, 8h e 14h no campus da UFMT, Cuiabá-MT. Observação: Os pixels pretos representam as edificações.

A modificação do cenário, consistindo na retirada de algumas árvores, grama e solo nu para construção de estacionamentos pavimentados acabou por diminuir a umidade relativa do ar, variando entre -5% a -32% (Figura 5).

Coletânea física Ambiental

355

Figura 5 – Diferença na Umidade Relativa do Ar entre os cenários original e hipotético nos horários 20h, 2h, 8h e 14h no campus da UFMT, Cuiabá-MT. Observação: Os pixels pretos representam as edificações.

As maiores diferenças de umidade relativa do ar entre os cenários original e hipotético ocorreram em horários durante a incidência da radiação solar global (8 -14 h). Enquanto nos horários em que não houve radiação solar global as diferenças de umidade foram menores (20 - 2 h). Às 8 h, no local onde foi alterado a cobertura do solo e executado o estacionamento com pavimento asfáltico houve uma maior redução da umidade relativa do ar, ficando em torno de 26%. Enquanto que as 14 h a diminuição da umidade relativa do ar, aconteceu em porcentagem maior na via próxima ao canteiro central.

A umidade relativa do ar do cenário original foi superior ao cenário hipotético, isto ocorre devido a maior capacidade de absorção do vapor d´água com maiores temperaturas (cenário 356

Marta Nogueira (org.)

hipotético), assim como pela evaporação do solo mais permeável e da transpiração das plantas o que chamamos de evapotranspiração, no cenário original.

A assimetria do histograma de temperatura do ar do cenário original (A) é mais inclinada para a esquerda do que o cenário hipotético (B), indicando a ocorrência de temperaturas menores (Figura 6).

Figura 6 - Distribuição de frequência da temperatura média do ar nos dois cenários: original (A) e hipotético (B).

O intervalo de maior frequência da temperatura está compreendido entre 21 e 23°C em ambos cenários, porém no cenário hipotético (B) foi menor do que o original (A), pois as áreas com vegetação mais densa o fluxo de calor latente absorvido pela vegetação foi utilizado no processo de transpiração fazendo diminuir o fluxo de calor sensível utilizado para aquecer o ar.

Enquanto que se tratando da umidade relativa do ar houve uma diminuição do seu valor no cenário hipotético em comparação ao cenário original (Figura 7).

Coletânea física Ambiental

357

Figura 7 - Distribuição de frequência da umidade relativa do ar média nos dois cenários: original (A) e hipotético (B).

Já o comportamento da umidade relativa do ar não houve ocorrência de umidade na frequência menor que 45% no cenário original (A), enquanto que no cenário hipotético (B) não houve ocorrência na frequência maior do que 85%. Esse fato pode ser explicado em função das menores temperaturas, que tornam o ar mais comprimido e consequentemente aumentam a umidade.

Destaca-se que não foi considerado o espaço em uso, ou seja, o calor emitido pelos veículos que estariam ocupando os estacionamentos construídos.

Vale ainda ressaltar que a modificação dos cenários também trará alterações em outras medidas não estudadas neste trabalho, como da radiação refletida, velocidade do vento e nos índices de conforto térmico.

5 Considerações Finais A utilização de softwares de modelagem é uma ferramenta não somente para a mitigação dos efeitos da ocupação da área urbana, mas, contudo, para a previsão dos efeitos das alterações antropogênicas e expansões do meio urbano.

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Espera-se que por meio deste trabalho, com o detalhamento das etapas de apoio no Matlab com o algoritmo disponibilizado para organização dos dados gerados no ENVI-met, possa ter uso mais difundido e aplicado nas tomadas de decisões do planejamento urbano.

Sobre o estudo de caso realizado para demonstrar a utilização dos softwares verificou-se a relação da temperatura do ar com a umidade relativa do ar, fica evidente no modelo, já que os horários que possuem alta diferença de temperatura do ar acabam tendo uma maior diminuição da umidade relativa do ar.

Conclui-se que a pavimentação asfáltica da área não ocupada do campus Cuiabá – UFMT, acarretou em um acréscimo de até 5,5% de temperatura do ar e em uma diminuição de até 32% na umidade relativa do ar.

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Coletânea física Ambiental

361

PARTE 19 Metodologia para estudo com transecto em veículo em pesquisa de clima urbano Marcos de Oliveira Valin Jr1; Flávia Maria de Moura Santos2; João Basso Marques3; Lucas Douglas Rothmund1; Victor André Botelho Rodrigues dos Santos4; Natallia Sanches e Souza1; Diana Carolina Jesus de Paula1 1 Doutorandos do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: marcos.valin@cba.ifmt.edu.br E-mail: douglas_rothmund@outlook.com E-mail: natalliass@hotmail.comdia E-mail: arqdiana.paula@gmail.com 2 Professora do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: flavia_mms@hotmail.com 3Professor no Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: jbassofisico@gmail.com 4 Graduando em Arquitetura e Urbanismo, Aluno de Iniciação Científica PIBIC, Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: victor.abotelho@gmail.com

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363

1 Introdução Análises microclimáticas são realizados constantemente com o escopo de dar subsídio a estudos de ilhas de calor, projetos de edificações, conforto ambiental, planejamento urbano e até para controle epidemiológico de vetores.

O clima urbano é determinado por um conjunto de condições climáticas que prevalece em uma grande área metropolitana e que difere do clima de seu entorno rural. As diferenças de temperatura do ar, umidade relativa do ar, velocidade e direção do vento, e quantidade de precipitação, são marcantes em relação ao entorno das grandes cidades. Estas diferenças são atribuíveis, em grande parte, à alteração do terreno natural, por meio de construção de estruturas artificiais e rugosas. Por exemplo, edifícios altos, ruas pavimentadas e estacionamentos, que afetam o fluxo de vento, precipitação e o balanço energético de uma localidade.

O maior desafio das grandes cidades é o crescimento e desenvolvimento urbano que proporcione geração de riqueza, qualidade de vida e qualidade ambiental para seus atuais e futuros habitantes (FRANCO, 2010). Para isso, deve ser levado em consideração o clima local da cidade, denominado clima urbano.

As diferentes ocupações do solo estão atreladas ao clima urbano, sendo que os pesquisadores se valem de estações fixas padrões, pontos de coleta fixo em múltiplos pontos da cidade, transectos móveis, processamento de imagens de satélite, entre outros, para verificar as diferenças entre os parâmetros climáticos.

Basicamente, dados de temperatura e de umidade relativa do ar são utilizados como indicativos das características gerais da área de estudo, como por exemplo, sobre o período sazonal, a Coletânea física Ambiental

365

localização latitudinal, a proximidade com o mar, ou mesmo os tipos de uso e ocupação do solo ali predominantes (SERAFINI JÚNIOR, et al., 2014).

Esses dados só podem ser obtidos através do uso de equipamentos e sensores específicos, sendo que muitos desses necessitam de abrigos meteorológicos para proteção dos sensores e também para garantir a qualidade e padronização dos dados (VALIN et al, 2016).

Os abrigos utilizados têm a função de permitir uma boa ventilação natural por todos os lados, bloquear a entrada de chuva e de radiação solar direta. Pensado nisso, diferentes autores desenvolveram abrigos alternativos para realização de pesquisas, porém observa-se diferenças em seus formatos e posições de instalação.

Um dos desafios atuais na área de pesquisa de clima urbano refere-se à padronização dos procedimentos de coleta e análise de dados (OKE, 2005). A padronização dos instrumentos de coleta é fundamental para a qualidade desses estudos microclimáticos, visto que esses dados geralmente são a base desses estudos, bem como garantir que sejam de fácil acesso e baixo custo (VALIN et al, 2016).

A padronização envolve nomenclaturas, métodos de trabalho e análise, de forma que a transmissão da tecnologia desenvolvida possa ser melhor compreendida e aplicada para as diversas realidades. Essa é uma preocupação também brasileira que detém diversos grupos de estudo na área de clima urbano se consolidando, só que trabalhando muitas vezes de forma isolada (COSTA et al., 2007).

Modna e Vecchia (2003) evidenciaram em estudos de clima urbano a importância da posição dos pontos de medição, sensores e abrigos meteorológicos na leitura dos registros de temperatura que podem variar até 5°C, dependendo de cada caso.

Este trabalho apresenta a primeira parte de uma tese de doutorado, sendo o objetivo deste artigo apresentar a metodologia que será utilizada em para comparar o desempenho ter366

Marta Nogueira (org.)

mo-higrométrico de abrigos micrometeorológicos de diferentes materiais e tipos. Portanto, haverá a demonstração da importância da elaboração deste estudo e a apresentação detalhada da metodologia a ser utilizada.

2 Metodologia A metodologia deste artigo foi dividida em duas etapas. Na primeira, realizou-se uma extensa pesquisa de revisão bibliográfica, durante a qual foram selecionados os abrigos a serem reproduzidos nesta pesquisa. Já na segunda etapa, idealizou-se o planejamento de realização de cada futura etapa da pesquisa em sua parte experimental, sendo a confecção dos abrigos e do datalogger, calibração dos sensores e por fim a definição do trajeto do transecto.

3 Desenvolvimento da pesquisa 3.1 Confecção e montagem dos abrigos Os abrigos consistem na proteção contra a incidência de radiação e proteção contra intempéries, sendo escolhidos com base no referencial de literatura os seguintes tipos de abrigo: • com tubo de PVC horizontal (figura 1 – item “a”), mesmo modelo utilizado por Valin et al (2016); • abrigo Campbell (figura 1 – item “b”) padrão comercializável; • com pratos plásticos brancos (figura 1 – item “c”), mesmo modelo utilizado por Valin et al (2016); Coletânea física Ambiental

367

• abrigo feito em impressora 3D (figura 1 – item “d”), mesmo modelo utilizado por Marques (2016); • com tubo de PVC vertical (figura 1 – item “e”), mesmo modelo utilizado por Valin et al (2016). a)

b)

c)

d)

e)

Figura 1 – Abrigos utilizados: horizontal 1(a); Campbell 1(b); pratos plásticos 1(c); impressora 3D 1(d); e vertical 1(e)

Os abrigos foram fixados em uma régua metálica e posicionados em cima do carro com o auxílio de suportes. A distância entre eixos dos abrigos é de 0,3m conforme Figura 2.

368

Marta Nogueira (org.)

Figura 2 – Posicionamento dos abrigos no veículo

Os abrigos fixos na régua possibilitam a fácil colocação e remoção para a realização dos transectos (Figura 3 – item a).

A régua é fixada no rack do veículo com o auxílio de grampos tipo C, também chamados de “sargento” (Figura 3 – item b).

A velocidade deve ser constante em 30 km/h e sabendo-se que é uma velocidade baixa para avenidas e ainda que os equipamentos chamam a atenção de populares durante o trajeto, para evitar qualquer tipo de aborrecimento que pudesse atrapalhar o andamento da pesquisa, optou-se em realizar a identificação do veículo nos horários dos transectos através de manta magnética adesivada nas portas e na traseira (Figura 3 – item c).

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369

a)

b)

c)

Figura 3 – Colocação da régua (a); fixação da régua com auxílio de grampo sargento (b) e identificação do veículo com adesivo (c)

370

Marta Nogueira (org.)

3.2 Sensores e datalogger utilizados nos abrigos Os sensores utilizados foram o do modelo DHT22 para medir a temperatura nas escalas de -40 a 125°C e a umidade do ar nas faixas de 0 a 100%. O datalogger foi programado em placa microcontroladora Raspberry Pi 3, cujo especificações estão apresentadas na Tabela 1. Na proposta desta pesquisa com transecto é imprescindível a utilização do Módulo GPS + Antena, para o registro de cada coordenada relacionada com a temperatura e umidade registrada.

Tabela 1 – Especificações Sensor DHT22 - Tensão de alimentação: 3 5,5VDC; - Faixa de Corrente: 0,5 ~ 2,5 mA; - Sinal de saída digital (single-bus); - Período de detecção: 2s; - Faixa de operação de umidade: 0 ~ 100%; - Precisão de Umidade: 2 a 5% RH; - Faixa de operação da temperatura: -40 a 125° Celsius; - Precisão de Temperatura: 0, 20ºC; - Dimensões totais (CxLxA): 36,5x15,2x9,4mm;

Processador Raspberry Pi 3 Modelo B - Tensão de operação: Micro USB 5V/2A; - SoC: Broadcom BCM2837 64bits; - Arquitetura: Quad-core ARMv8 Cortex-A53; - Velocidade: 1.2GHz; - Memória: 1Gb + Cartão Externo Micro SD; - GPU: Broadcom VideoCore IV 3M (400 MHz); - Adaptador Wifi 802.11n Wireless LAN: integrado; - Bluetooth 4.1 BLE: integrado; - Dimensões (CxLxA): 85x56x17mm;

Para elaboração do Datalogger também foram utilizados os seguintes componentes: Conversor Analógico Digital 12 Bits ADC - ADS1015; Módulo Display OLED 128x64 0.96”; Módulo Relógio Tempo Real RTC Compacto - DS1307; Bateria CR2032 3V de Lithium / Pilha CR2032 – GoldenPower; Cartão de Memória 16GB Micro Sd; Cabo chato 4 vias; Conectores e keystone RJ11.

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371

Os programas foram escritos na linguagem Python. Os scripts são iniciados automaticamente na inicialização do Raspberry Pi, através de um agendamento de tarefas do sistema operacional Linux. Para a visualização e monitoramento instantâneo foi integrado um Display para facilitar o processo de operação (Figura 4 – item a). Considerando as especificidades da utilização em transecto móvel, os sensores são conectados ao datalogger por meio de conectores RJ11 (Figura 4 – item b).

a) b) Figura 4 – Datalogger: detalhe do visor (a); Posicionamento no veículo com alimentação na porta USB (b)

3.3 Calibração dos Sensores Os sensores utilizados foram calibrados antes do uso, sendo que foram ligados nas mesmas configurações e condições ambientais. O procedimento foi realizado durante o mês de setembro de 2017.

372

Marta Nogueira (org.)

3.3.1 Temperatura Na Tabela 2 são apresentados os dados gerais da análise dos dados da Temperatura. O intervalo de confiança é uma técnica que tenta estimar a verdadeira média populacional a partir da sua média amostral, ele funciona em 95% das vezes, ou seja, em 95% das vezes a média real da população está entre os limites superiores e inferiores definidos pelo intervalo acima. Ou seja, temos 95% de confiança em afirmar que a média real para o sensor 1 seria algo entre 30,47132 e 30,49492.

Tabela 2 – Descrição geral dos dados de Temperatura Sensor

N

Média

Desvio Padrão

Erro Padrão

IC 95% Inf

IC 95% Sup

Geral

65535

30,48312

1,541275

0,006021

30,47132

30,49492

1

13138

30,51652

1,463631

0,012769

30,49149

30,54155

2

13138

30,61028

1,560215

0,013612

30,58359

30,63696

3

13138

30,59661

1,586467

0,013841

30,56947

30,62374

4

13138

30,52835

1,712410

0,014940

30,49907

30,55763

5

12983

30,16006

1,307454

0,011475

30,13757

30,18255

O teste de Fisher apresentou o resultado F(4, 65530)=189,28, p<0,001 característica da Anova, quanto mais distante de 1 é esse valor, mais diferenças pronunciadas existirão entre os grupos sendo comparados. O número 4 refere-se aos graus de liberdade para os grupos (5 grupos – 1=4), e o outro refere-se aos graus de liberdade para a amostra (65530). O valor de p é o mais importante, como ele é menor que 5% isso indica que há diferenças significativas entre as médias de temperatura para os sensores comparados.

Coletânea física Ambiental

373

As diferenças podem ser visualizadas através da Figura 5 no gráfico de inferência por intervalo de confiança.

Figura 5 – Gráfico de inferência por intervalo de confiança

Verificamos que o sensor 5 é o que registra menor valor para temperatura, os sensores 2 e 3 registram valores maiores que os sensores 1 e 4 e não há diferenças significativas para os valores dos sensores 2 e 3, e 1 e 4, quando comparados entre si.

A posteriori foi realizado o teste de Tukey que evidencia na Tabela 3 essas comparações todas, par a par. Depois dos colchetes estão os valores das médias para cada sensor. As demais linhas possuem o p estatístico da comparação entre as médias entre os sensores.

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Tabela 3 – Teste de Tukey para os 5 sensores Sensor

{1} 30,517

1

{2} 30,610

{3} 30,597

{4} 30,528

{5} 30,160

0,000024

0,000234

0,971023

0,000017

0,951274

0,000157

0,000017

0,002853

0,000017

2

0,000024

3

0,000234

0,951274

4

0,971023

0,000157

0,002853

5

0,000017

0,000017

0,000017

0,000017 0,000017

Sendo o objetivo garantir que os 5 sensores estejam medindo a mesma coisa, a opção é minimizar as discordâncias entre os sensores, isto é, buscar alguma transformação nos dados que minimize as diferenças entre suas medidas. Para tal procedemos para análise dos Deltas (diferenças entre as medidas) de cada um dos sensores par a par. Gerou-se um valor médio para o delta considerando todas as comparações, juntamente com um intervalo de confiança conforme a Figura 6, que mostra que em média os sensores diferem uns dos outros em 0,22 graus, sendo que a média da diferença real é algo próximo de 0,33.

Figura 6 – Diferenças nas discordâncias entre as medidas para temperatura Coletânea física Ambiental

375

Como não há forma de aplicar uma única transformação uniforme para todos os sensores, subtraiu-se o delta médio entre os pares de sensores cujas diferenças eram estatisticamente significativas. Quando o Delta médio não foi suficiente para gerar igualdade estatística nos resultados, utilizou-se deltas mais extremos para aqueles pares de diferenças. Assim no caso da temperatura os maiores desvios foram entre os sensores 1 e 2, 3 e 4 e 4 e 5, Assim em resumo a “fórmula” foi: Adicionou-se 0,08 as medidas do sensor 1; adicionou-se 0,1 as medidas do sensor 4; adicionou-se 0,42 as medidas do sensor 5. O que resultado numa igualdade estatística entre as medidas conforme Figura 8, o sensor 1 a 5 representam os sensores, agora com as medidas ajustadas.

Figura 8 – Diferenças nas discordâncias entre as medidas para temperatura

Não há diferenças estatísticas significativas entre as médias das métricas (intervalos de confiança todos sobrepostos).

Umidade relativa do ar Procedeu-se de modo similar para a variável da umidade relativa do ar, porém não foi possível a realização da Anova, uma vez que os dados não seguiram o pressuposto fundamental das variâncias homogêneas, conforme Tabela 4.

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Tabela 4 – Teste de Levene para Homogeneidade de Variâncias

Umidade

MS - Effect

MS - Error

F

p

48,56866

4,540516

10,69673

<0,0001

O valor baixo de p indica que as variâncias não são homogêneas, então não se pode proceder com a Anova, usando assim o seu equivalente não paramétrico, o Teste de Kruskall Wallis, conforme Figura 9.

Figura 9 – Gráfico de inferência por intervalo de confiança

Observamos pelo gráfico de inferência por intervalo de confiança que há sim diferenças significativas entre as médias, sendo a média do sensor 4 a menor de todas, e a média do sensor 1 menor que dos sensores 2, 3 e 5, o mesmo resultado é demonstrado na Tabela 5, pelo Teste de Kruskall Wallis:

Coletânea física Ambiental

377

Tabela 5 – Teste de Kruskall wallis Sensor

N

Sum of – Ranks

1

13138

382968036

2

13138

499088474

3

13138

474029057

4

13138

325974503

5

12983

465390810

p < 0,001

Por ser um teste não paramétrico o Teste de Kruskal Wallis substitui os valores por ranks ou postos na análise, e ao invés de tratar diretamente com a média, compara a soma dos ranks de cada sensor e como o valor de p é bastante significativo, concluise que os sensores diferem em suas medidas de umidade.

De modo similar ao que fizemos com a variável temperatura segue abaixo a média e o intervalo de confiança (Figura 10) para as diferenças entre as medidas dos sensores (deltas) para esta variável, mostrando que a diferença média entre as médias das métricas dos sensores para umidade é de 0,779 sendo que essa diferença pode chegar até 1,2246.

378

Marta Nogueira (org.)

Figura 10 – Diferenças nas discordâncias entre as medidas para umidade relativa do ar

A metodologia foi num primeiro momento similar a descrita para temperatura, no entanto não se conseguiu igualdade entre os resultados num primeiro momento. As medidas do Sensor 1 tiveram adição de 1,059 (diferença média entre as métricas do sensor 1 e 2); as medidas do Sensor 3 tiveram adição de 0,19 (diferença média entre as métricas do sensor 2 e 3); as medidas do Sensor 4 tiveram adição de 1,48 (diferença média entre as métricas do sensor 4 e 3).

Assim o mesmo procedimento aplicado a temperatura não resultou em igualdade estatística entre as medidas dos sensores, uma vez que deslocou os 3 primeiros para a parte de cima do gráfico. Isso criou 2 regiões no gráfico, a primeira tendo o SENSOR 2 como “centro”. Para contornar isso apenas adicionamos o valor da diferença média entre os sensor 2 e 3 (considerando os valores sem transformação) aos valores do sensor 4 e 5, o que resultou então em igualdade entre as medidas (Figura 11).

Coletânea física Ambiental

379

Figura 11 – Diferenças nas discordâncias entre as medidas para umidade relativa do ar – 2º tentativa

Assim sendo para umidade a fórmula foi: As medidas do Sensor 1 tiveram adição de 1,059 (diferença média entre as métricas do sensor 1 e 2); as medidas do Sensor 3 tiveram adição de 0,19 (diferença média entre as métricas do sensor 2 e 3); as medidas do Sensor 4 tiveram adição de 1,48 (diferença média entre as métricas do sensor 4 e 3); por fim as medidas do Sensor 4 e 5 tiveram adição de 0,19 (diferença média entre as métricas do sensor 2 e 3.

3.4 Trajeto do estudo O estudo foi desenvolvido no município de Cuiabá-MT, situado na região Centro Oeste do Brasil a 15°35’46” latitude Sul e 56°05’48” de longitude Oeste, com altitude média inferior a 200m acima do nível do mar. Possui uma área de 3.538, 17km², correspondendo 254, 57km² à macrozona urbana e 3.283,60km² à área rural.

O perfil climático é o tropical continental semiúmido do tipo Aw, segundo a classificação de Köppen-Geiger, com meses secos (maio a setembro) e máximas diárias de temperatura que 380

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oscilam entre 30°C e 36°C, apresentando duas estações bem definidas, uma seca (outono-inverno) e uma chuvosa (primaveraverão) (SANTOS, 2013).

A metodologia para a coleta de temperatura e umidade relativa do ar consistiu na utilização de transectos móveis nos horários das 08h, 14h e 20h (e no horário brasileiro de verão as 09h, 15h e 21h) em veículo automotor, que deverão ser realizados 3 dias por mês durante 1 ano, passando por 10 pontos pré-fixados, conforme Tabela 6.

Os pontos foram escolhidos de maneira a escolher locais com urbanização média ocupação (bairros com praças), alta ocupação (avenida movimentada) e sem ocupação na vegetação.

Tabela 6 – Pontos fixos de análise Pontos

Latitude

Longitude

Praça – Rua dos Buritis, Bairro Jardim das Palmeiras

-15.623721°

-56.048547°

2

Farmácia – Rua Alexandre Barros esquina com Av. Fernando Correa da Costa

-15.626987°

56.057352°

3

Hotel Delcas na Av. Fernando Correa da Costa

-15.621572°

-56.064993°

4

Floricultura – Rua 1 esquina com Av. Fernando Correa da Costa, Bairro Boa Esperança

-15.616044°

-56.070905°

5

Praça do Colégio máster Jr – Bairro Boa Esperança

-15.611993°

-56.064587°

6

Estacionamento da Faculdade de Direito - UFMT

-15.610796°

-56.061715°

7

Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental – UFMT

-15.608916°

-56.063545°

8

Ricardo Eletro – Estrada do Moinho

-15.613467°

-56.049612°

9

Cabeceira da Ponte Eucaliptos – Rua dos Eucaliptos

-15.622185°

-56.044529°

1 e 10

Descrição

Coletânea física Ambiental

381

Para apresentação dos resultados comparando o desempenho dos abrigos, deverá ser relacionado os dados de cada ponto fixo com a classificação da cobertura do solo urbano em cada ponto, sendo que para isso deverá ser utilizado imagens de satélite com alta resolução dos anos de estudo, disponibilizadas pelo software Google Earth, estabelecendo um raio de influência de 200m no entorno de cada ponto, fazendo a classificação supervisionada, utilizando a técnica maxver (máxima semelhança), desta maneira, são elaborados mapas temáticos de acordo com as classes a serem analisadas, isto é, com a geração dos mapas, obtém-se o percentual referente a cada classe por ponto, conforme metodologia executada por PAULA et al (2017).

4 Conclusões Espera-se que com a pesquisa, o empirismo presente nas coletas de dados seja amenizado, possibilitando assim, resultados mais precisos.

Um dos desafios nas pesquisas de clima urbano é a padronização e este trabalho prévio com o planejamento detalhado da metodologia que será desenvolvida, permitirá realizar um trabalho mais fundamentado, contribuindo também para outras pesquisas futuras.

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383

PARTE 20 Análise de modelo de cálculo de intensidade de ilha de calor urbana para área urbana do cerrado Natallia Sanches e Souza1; Diana Carolina Jesus de Paula1; Flávia Maria de Moura Santos2, Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira2; José de Souza Nogueira3 1 Doutoranda do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: natalliass@hotmail.com E-mail: arqdiana.paula@gmail.com 2 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: flavia-mms@hotmail.com E-mail: mcjanp@gmail.com 3 Professor do Instituto de Física/ IF e Coordenador do Programa de Pósgraduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: parananogueira@gmail.com

Coletânea física Ambiental

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1 Introdução Atualmente, a maior concentração da população mundial vive em áreas urbanas. Ainda, de acordo com o Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática (ONU, 2008), o crescimento populacional será absorvido principalmente pelos países em desenvolvimento, cuja população aumentará de 2,4 bilhões em 2007 para 5,3 bilhões em 2050. No Brasil, estima-se que a população brasileira crescerá cerca 30 milhões nos próximos 30 anos, dos quais a grande maioria habitará cidades.

Na medida em que a morfologia urbana é modificada, o comportamento térmico dos espaços também é alterado. As características de uso do solo são os primeiros fatores a influenciar o comportamento do clima nas cidades. E é devido à grande variedade das formas de adensamento, ocupação e a grande complexidade das interações térmicas e os elementos da paisagem urbana, que surge o clima urbano (SOUZA et al., 2010; YAN et al., 2014).

O clima urbano realça uma estrutura de um ambiente complexo, o qual está ligado à cidade, um local com profundas mudanças nos parâmetros atmosféricos, como, circulação, turbulência e dispersão do ar, no albedo, assim como no balanço de energia superficial (ARNFIELD, 2003; KANDA, 2006). A Ilha de Calor Urbana – ICU é a principal manifestação do clima urbano e é considerado um dos maiores problemas ambientais do século XXI (RIZMAN, 2008).

Oke (1981) apresentou uma comparação entre resultados de um experimento com um modelo física em escala e dados observados no campo, a fim de analisar a formação de ilhas de Coletânea física Ambiental

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calor urbana. O modelo foi utilizado para simular taxas de resfriamento noturnas sob condições calmas e sem nuvens. A comparação com observações de campos levantadas em condições semelhantes mostrou que o modelo é capaz de reproduzir diversas características do desenvolvimento de ilhas de calor urbanas e suas trocas radiativas em cânions urbanos.

Países em desenvolvimento, particularmente o Brasil, tiveram seu processo de urbanização de maneira rápida, desigual e com pouco ou nenhum planejamento urbano. A consequência deste processo de urbanização se dá no ambiente de origem, pois os materiais usualmente empregados possuem características mais impermeáveis, elevando sua temperatura mais rapidamente e armazenando energia térmica durante mais tempo que os materiais encontrados em ambientes naturais.

O estado de Mato Grosso, localizado na região central do Brasil, teve seu crescimento populacional nítido principalmente a partir da década de 1970, onde a taxa sextuplicou entre 1960 e 1991. Recortando para Cuiabá, nas décadas de 70 e 80 a cidade passou por um processo de explosão populacional, sofrendo transformações no uso e ocupação do solo urbano sem que houvesse um planejamento urbano adequado.

Apesar de haver diversas pesquisas realizadas na área de climatologia urbana, ainda há muito a ser feito para ser possível relacionar as consequências das alterações do ambiente urbano causadas pelas transformações urbanas no microclima. Portanto há necessidade de serem desenvolvidas pesquisas que abordem a dinâmica do espaço urbano, principalmente sobre o clima urbano. Esta importância fica ressaltada para cidades em regiões de clima tropical de baixa latitude como Cuiabá-MT, como ressalta Barbirato (2010).

Exposto isto, esta pesquisa teve como objetivo geral analisar o modelo de cálculo de intensidade da ilha de calor urbana criado por Oke (1981) para a região de área urbana localizada no cerrado brasileiro, o caso de Cuiabá-MT. 388

Marta Nogueira (org.)

2 Área de Estudo A cidade de Cuiabá, capital do estado de Mato Grosso, tem coordenadas de 15°35’ S e 56°06’ O, altitude de 165 m. O clima regional de acordo com a classificação de Köppen é Aw, que representa um clima tropical semi-úmido, com duas estações bem definidas, uma seca (Maio – Outubro) e uma chuvosa (Novembro – Abril) (MAITELLI, 2005).

Cada um dos três pontos analisados abrangem um raio de 200m (OKE, 2004) da localização da estação micrometeorologicas (Figura 1).

Figura 1 - Localização das estações micrometeorológicas na área urbana de Cuiabá.

A porção urbana 01 está instalada em uma edificação com uso institucional, localizada próxima ao rio Cuiabá, devido a isto possui grande presença de água e de vegetação, devido a presença de área de preservação permanente e a mata ciliar do rio.

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A porção urbana 2, localizada em um bairro residencial, é possível observar uma presença de vegetação arbustiva maior que na porção urbana 3, que é a porção urbana mais densamente urbanizada, também contida em um bairro residencial, é possível observar a presença de edificações, asfalto e concreto, materiais impermeáveis, e com pouca presença de vegetação.

3 Material e Métodos Para o mapeamento da cobertura do solo urbano, foi realizada uma classificação (edificação – vegetação – asfalto – concreto – água – solo nu) através de software específico empregando o método de classificação supervisionada, utilizando a técnica MAXVER (máxima semelhança) que consiste na classificação de cada porção urbana, a partir de classes fornecidas pelo usuário, sendo esta mais indicada para realização de análise do uso da terra, por proporcionar maior acurácia (TANGERINO & LOURENÇO, 2013).

A medição das variáveis meteorológicas (Temperatura do Ar) foi obtida por meio de três estações micrometeorológicas fixas. As três estações utilizadas na área urbana são da marca ONSET compostas por sensores do tipo datalogger com unidade de armazenamento e transmissão de dados remoto (Modelo U30), de temperatura do ar e umidade relativa do ar (Modelo S0THB-M002).

A ilha de calor urbana foi definida pela diferença de temperatura do ar entre as estações localizadas na área urbana e a estação meteorológica definida como “estação rural” – localizada na Fazenda Experimental da Universidade Federal de Mato Grosso em Santo Antonio de Leverger – MT. O modelo de cálculo de intensidade de ilha de calor urbana utilizado nesta pesquisa foi o modelo proposto por Oke (1981) (Equação 1).

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Marta Nogueira (org.)

(Equação 1) Onde: ilha de calor (ºC);

é a intensidade máxima da

H é a altura das edificações do cânion urbano; W é a largura da rua do cânion urbano.

Foi realizado um gráfico de tipo Box Plot para analise da ilha de calor urbana nos horários de 02, 08, 14, 20 horas nas três estações urbanas nos períodos quente-seco e quente-úmido, além do valor de intensidade máxima de ilha de calor urbana encontrada no modelo de Oke (1981).

4 Resultados 4.1 Análise da Cobertura do Solo É possível observar que a porção urbana 1 é a porção com maior presença de água e de vegetação. Em contraposto a porção urbana 3 é a que possui maior área de cobertura impermeável (concreto e asfalto) (Figura 2).

Figura 2 – Mapas de Cobertura do Solo Porções Urbanas (A) 1 (B) 2 (C) 3 Coletânea física Ambiental

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A porção urbana 1 é a porção urbana apresenta presença expressiva de corpos d’água (17,7%), devido a presença do Rio Cuiabá em seu perímetro. Portanto sua baixa urbanização, sendo área construída 7%, e asfalto e concreto 3,85% e 12,65%, respectivamente. Já em solo exposto possui 8,2%. Contudo possui área de vegetação em 13% (vegetação arbustiva) e 36% (vegetação remanescente) e 1,6% (vegetação rasteira), esse alto valor de vegetação é devido a presença de área de preservação permanente a noroeste e da mata ciliar do rio.

A porção urbana 2 apresenta uma grande cobertura de área vegetada, sendo 9,8% de vegetação rasteira, 9,6% de vegetação remanescente e 10,3% de arborização urbana, contudo não apresenta valor considerável de água (0,3%). A região que está localizada ainda não possui todas as ruas asfaltadas, por isso teve uma cobertura de solo nu tão elevado (24,7%). Sendo área asfaltada 12,9% e concreto 19,4% de sua área total.

A porção urbana com maior porcentagem de área construída é a 3 com 29,6%, sendo também a porção com maior valor de área impermeável seja com concreto ou com asfalto, sendo 26% e 18,8%, respectivamente. Possui em área de vegetação, 8,8% de vegetação rasteira, 2,5% em vegetação remanescente e 8,7% em arborização urbana.

4.2 Análise da Ilha de Calor Urbana É possível observar que há presença de ilha de calor urbana em todos os horários, períodos e porções urbanas. Sendo os maiores valores observados na porção urbana 2 às 8 horas da manhã do período quente-seco (Figura 3).

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Figura 3 – Box Plot das intensidades da ilha de calor urbana medidas nas porções urbanas estudadas (°C­). Obs: Os círculos pretos representam valores de intensidade máxima de ilha de calor urbana calculadas com base no modelo de Oke (1981).

Quanto a porção urbana 1, no período quente-seco atinge valores máximos de aproximadamente 5ºC de intensidade de ilha de calor (2 horas), porém atinge também valores negativos demonstrando então a presença de ilha de frescor, quando a parte urbanizada está mais “fresca” que a área não urbanizada (SOUZA, 2016). Analisando a amplitude entre os períodos nota-se que o período quente-seco apresenta uma amplitude em todos os horários menos que a do período quente-seco, relacionado a maior presença de vapor d’água na atmosfera, sendo regulador térmico (SANTOS et al., 2013).

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Conquanto na porção urbana 2, observa-se um comportamento diferenciado da porção urbana 1. Seus maiores valores de intensidade de ilha de calor urbana ocorrem às 8 horas atingindo no período quente-seco aproximadamente 13°C e no período quente-úmido 10°C. Isso pode estar relacionado a alta presença de solo nu nesta porção, que segundo Chen et al. (2006) apesar de não se manter em termo de quantidade de tempo mais aquecida tem maior capacidade de aquecimento comparado a superfícies como asfalto, concreto e vegetação.

Na porção urbana 3, as amplitudes do box plot são ainda menores em comparação as demais porções urbanas, demonstrando assim, um comportamento mais “estável” quando analisadas as intensidades de ICU nos quatro horários estudados. Porém, é importante ressaltar que em todos os horários e nos dois períodos estudados, a porção urbana 3 apresenta presença de ilha de calor urbana de aproximadamente 6°C às 8 horas e nos dois períodos, amplamente relacionado ao fato de haver maior cobertura impermeável, maior densidade populacional, menor quantidade de vegetação urbana (PONGRACZ et al. 2006; KOLOKOTRONI & GIRIDHARAN, 2008; VAN HOVE et al., 2015).

No que diz respeito ao cálculo da intensidade máxima da Ilha de calor pelo modelo de Oke (1981) os resultados encontrados e plotados no Box Plot (Figura 3), são 4,58°C, 6,48 °C e 6,03°C para as porções urbanas 1, 2 e 3, respectivamente. Observando então a Figura 3 nota-se que o melhor ajuste do modelo foi para a porção urbana 2 às 08 horas da manhã. Nos demais horários, períodos, porções urbanas estudadas observa-se um superdimensionamento do valor encontrado no modelo e o valor registrado in loco. Isto pode estar relacionado ao fato do modelo de Oke ter sido empregado desconsiderando a influência do vento, da água, das vegetações (NAKADA-OSAKI, 2015).

Sendo assim, a presença de vegetação urbana, corpos d’água nas porções urbanas estudadas, independente da proporção de sua área vegetada, foi responsável pela diminuição dos valores 394

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medidos de intensidade de ilha de calor urbana. A vegetação é capaz de reduzir a ilha de calor devido ao fato de durante a fotossíntese, se utilizar da energia solar para realizar a evapotranspiração, evitando assim que essa energia seja utilizada no aquecimento da região (GARTLAND, 2010), assim como pelo sombreamento (OLIVEIRA et al., 2012).

5 Conclusões Com base nos resultados apresentados constatou-se a presença de ilha de calor urbana em Cuiabá-MT, nas porções estudadas, no período quente-úmido e quente-seco e em todos os horários analisados. Os maiores valores de ICU foram encontrados no período matutino.

Porém, apesar da constatação da presença e formação de ICU, observou-se que os valores de intensidade de ICU encontrado no modelo de Oke (1981) estão superdimensionados em relação aos valores medidos in loco. Ressalta-se que a presença de vegetação nas porções urbanas, foi um dos principais meios de mitigação e diminuição da intensidade da ilha de calor urbana.

Portanto, por meio dos resultados encontrados nesta pesquisa, esperasse que a temática da climatologia urbana no processo de planejamento urbano de cidades com clima tropical como Cuiabá, se tornem constantes em discussões e práticas como forma de mitigar o rigor climático.

Agradecimentos Agradecimentos aos órgãos fomentadores desta pesquisa, tais quais, CNPQ, CAPES, ELETROBRÁS E FAPEMAT. Coletânea física Ambiental

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398â&#x20AC;&#x192;

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PARTE 21 Análise de diferentes arranjos espaciais urbanos e suas influências no microclima em área urbana do cerrado Natallia Sanches e Souza1; Diana Carolina Jesus de Paula1; José de Souza Nogueira2; Flávia Maria de Moura Santos3; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira3 1 Doutoranda do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: natalliass@hotmail.com E-mail: arqdiana.paula@gmail.com 2 Professor do Instituto de Física/ IF e Coordenador do Programa de Pósgraduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: parananogueira@gmail.com 3 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: flavia-mms@hotmail.com E-mail: mcjanp@gmail.com

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1 Introdução A urbanização é uma das principais alterações produzidas pelo homem nos últimos anos (GRIMM et al., 2008). A substituição dos ambientes naturais por áreas urbanas acaba acarretando na criação do clima urbano, que ocorre devido ao desenvolvimento urbano, que em geral acontece de forma desordenada (LIMA; AMORIM, 2010).

Na medida em que a morfologia urbana é modificada, o comportamento térmico dos espaços também é alterado. As características de cobertura do solo são os primeiros fatores a influenciar o comportamento do clima nas cidades. Devido à grande variedade das formas de adensamento, ocupação e a grande complexidade das interações térmicas e os elementos da paisagem urbana, que o clima assume a microescala (SOUZA et al., 2010; YAN et al., 2014).

Os microclimas existentes são determinados pelas características do entorno imediato, sua geometria e das propriedades dos materiais de superfície (SILVEIRA, 2007). Os materiais presentes em áreas urbanas têm maior capacidade de armazenamento de energia solar, que por sua vez será dissipada na forma de calor sensível, contribuindo para o aumento da temperatura do ar no meio urbano (CALLEJAS et al., 2015; SOUZA, 2016).

A cobertura do solo urbano é um dos grandes responsáveis pelo aquecimento das cidades e da formação das ilhas de calor. Diversos trabalhos pesquisaram os efeitos e relação entre cobertura do solo com os microclimas (KOLOKOTRONI; GIRIDHARAN, 2008; VAN HOVE et al., 2015).

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Em Mato Grosso o expressivo crescimento populacional proporcionou o aumento dos estudos sobre a interferência da urbanização nas condições climáti­cas locais, sobretudo na capital, Cuiabá (MACIEL et al., 2011; SANTOS et. al., 2013).

Exposto isto, esta pesquisa teve como objetivo geral analisar diferentes arranjos espaciais e suas influências no microclima de Cuiabá-MT.

2 Área de Estudo A cidade de Cuiabá, capital do estado de Mato Grosso, tem coordenadas de 15°35’ S e 56°06’ O, altitude de 165 m. O clima regional de acordo com a classificação de Köppen é Aw, que representa um clima tropical semi-úmido, com duas estações bem definidas, uma seca e uma chuvosa (MAITELLI, 2005).

Foram selecionadas três porções para este estudo, sendo cada porção se refere a um raio de 200 m (OKE, 2004) da localização da estação micrometeorológica. As estações estão localizadas dentro da área urbana de Cuiabá (Figura 1).

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Figura 1 - Localização das estações micrometeorológicas na área urbana de Cuiabá.

Cada porção urbana foi numerada conforme a numeração da estação micrometeorológica e foram selecionadas a modo de abranger maior diversidade de cobertura do solo (Figura 2).

Figura 2 – Imagem aérea, coordenadas e altitude das porções urbanas estudadas (A) Porção urbana 1 – estação 1 (B) Porção urbana 2 – estação 2 (C) Porção urbana 3 – estação 3.

A porção urbana 01 está instalada em uma edificação com uso institucional, localizada próxima ao rio Cuiabá, devido a isto possui grande presença de água e de vegetação, devido a presença de área de preservação permanente e a mata Coletânea física Ambiental

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ciliar do rio. A porção urbana 2, localizada em um bairro residencial, é possível observar uma presença de vegetação arbustiva maior que na porção urbana 3, que é a porção urbana mais densamente urbanizada, também contida em um bairro residencial, é possível observar a presença de edificações, asfalto e concreto, materiais impermeáveis, e com pouca presença de vegetação.

3 Material e Métodos A medição das variáveis meteorológicas foi obtida por meio de três estações micrometeorológicas fixas. As três estações utilizadas na área urbana são da marca ONSET compostas por sensores do tipo datalogger com unidade de armazenamento e transmissão de dados remoto (Modelo U30), de temperatura do ar e umidade relativa do ar (Modelo S0THB -M002) e de radiação solar global – piranômetro (Modelo S-LIB-M003).

O período analisado foi de 08 de agosto de 2014 a 20 de julho de 2015 onde foram obtidos dados de variáveis ambientais como temperatura do ar, umidade relativa do ar e radiação solar global, em um intervalo de 5 min.

As eventuais falhas nos dados (falhas com menos de 5% do total) detectadas foram preenchidas por meio de uma rede neural artificial que teve sua estrutura configurada por algoritmos genéricos. Segundo Ventura et al. (2013) dados com até 5% de falhas podem obter pelo preenchimento das falhas 96% de correlação com os dados reais.

Após os preenchimentos dos dados, foi realizado uma análise microclimática por meio das médias e desvio padrão mensais de temperatura do ar e umidade relativa do ar para 404

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cada porção urbana analisada. Assim como foi realizada a caracterização microclimática de cada porção urbana por meio da média horária dos meses considerados do período quente-seco e do período quente-úmido, caracterizando assim os valores das variáveis para as 24 h de um dia chamado “dia típico” para cada período.

Foram considerados como meses do período quente-seco os meses de agosto, setembro e outubro de 2014 e maio, junho e julho de 2015. Os meses do período quente-úmido foram novembro e dezembro de 2014 e janeiro, fevereiro, março e abril de 2015.

A fim de se testar a significancia da diferença das medições de uma estação com relação a outra foi utilizado o test T Student, onde será significativo quando os valores forem menores que 0,05.

4 Resultados Com relação ao desvio padrão das médias mensais da temperatura do ar e da umidade relativa do ar, observa-se que não apresentam valores com diferenças significativas, o que também é comprovado pelo resultado do Test T, onde p-value <0,005.

As variáveis microclimáticas médias mensais se mantiveram, em todo o período analisado, com valores aproximados entre as estações urbanas estudadas. A estação com porção urbana mais densamente urbanizada, denominada, estação 3, se manteve com valores maiores de temperatura média mensal e menores de umidade relativa do ar em comparação as demais estações urbanas estudadas (Figura 3).

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Figura 3 – Médias e Desvio Padrão Mensais (A) Temperatura do ar (°C) (B) Umidade Relativa do Ar (%)

A maior temperatura média mensal ocorreu em outubro na estação 2 e 3, e na estação 1 ocorreu em setembro. Esse comportamento térmico já era previsto porque as temperaturas se mantêm elevadas principalmente durante a primavera, que se inicia em setembro, devido à passagem do sol sobre os paralelos da região em direção ao Trópico de Capricórnio (MAITELLI, 1994).

A menor temperatura do ar ocorreu em julho com médias de 24,9 ± 2,9°C e 25,6 ± 3,3°C, estação 2 e 3, respectivamente, em acordo com Maciel et al. (2011) e Rocha et al. (2015) em estudos similares em Cuiabá-MT que obtiveram temperaturas mínimas médias em julho. Valores mínimos de temperatura do ar são resultantes da invasão do Anticiclone Polar (“Friagem”), que transpõe a Cordilheira dos Andes, após caminhar sobre o 406

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oceano Pacífico e chega a região, provocando um forte declínio na temperatura do ar, com céu limpo e pouca umidade específica (NOGUEIRA et al., 2005) podendo ocorrer entre junho e julho na cidade em estudo.

Tendo em consideração a média mensal da umidade relativa do ar, nas três estações o menor valor foi em agosto, a estação 3 com 57 ± 9,9%, enquanto que a estação 1 com 57,3 ± 11% e a estação 2 com 57,7 ± 8,6%. Contudo os maiores valores de umidade relativa do ar em todas as estações ocorreram em abril, ficando entre 81,5 ± 4,4% e 83,3 ± 4,2%, estação 3 e 2, respectivamente.

O comportamento da umidade relativa do ar, está em acordo ao ciclo da precipitação pluviométrica, por exemplo, os meses do período seco, como no caso de agosto, são os meses de menor pluviometria anual, sendo que durante o período seco há em porcentagem entre 3 e 30% de toda a precipitação acumulada anual (DINIZ et al., 2008).

Analisando a amplitude do desvio padrão, foi possível perceber que a amplitude térmica do período quente-seco foi maior que no período quente-úmido, isto devido a água ser um regulador térmico (SANTOS, 2013). Similarmente que entre as estações, seja em temperatura do ar ou em umidade relativa do ar não houve diferenças significativas nos valores mensais.

Na verificação do comportamento diário da variável temperatura do ar e umidade relativa do ar nas estações micrometeorológicas nota-se um comportamento sazonal. Nas primeiras horas do dia (0 às 5h), a temperatura do ar tende a ser menor, comportamento inverso ao da umidade relativa do ar, em que nas primeiras horas do dia (0 às 5h), encontra seu máximo valor (Figura 4).

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Figura 4 - Dia Típico por período quente-seco e quente-úmido da Temperatura do ar e Umidade relativa do ar na Estação 1, 2 e 3.

A temperatura do ar teve seu pico em torno das 14h, enquanto a umidade relativa comportou-se de maneira inversamente proporcional sendo que a mínima ocorre nesse horário.

Da mesma maneira, o menor valor de temperatura do ar ocorreu por volta das 6h, onde a umidade relativa atingiu seu pico.

A estação 1 registra às 14h, temperatura do ar de 31°C e 33°C, nos períodos quente-úmido e quente-seco, respectivamente. A menor temperatura do ar fica em torno de 23 e 25°C, 408

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quente-seco e quente-úmido. A máxima umidade relativa do ar, no período quente-úmido foi de 90%, enquanto que a mínima foi de 82%. No período quente-seco a máxima foi 62% e a mínima de 47%.

A estação 2 registrou no período quente-seco sua maior temperatura do ar com 34°C enquanto que sua menor temperatura fica em torno de 22,5°C. A umidade deste mesmo período fica com seu máximo valor de 85% e mínimo de 45%. No período quente-úmido, a temperatura máxima é 32,5°C e a mínima é 24°C. A umidade relativa máxima é 92% e mínima de 60%.

A estação 3 registrou temperaturas máximas de 34,2 e 32,4°C no período quente-seco e quente-úmido, respectivamente. A temperatura mínima registrada no período quente-seco é de 23°C enquanto que no período quente-úmido é de 25°C. A umidade relativa nesta estação possui no período quente-seco valor mínimo e máximo de 46% e 81%, enquanto que no período quente-úmido foi de 60% e 87%.

Ambos os períodos apresentam sazonalidade parecida, sendo a temperatura do ar no período quente-seco foi mais aquecido entre às 8h e 18h. Nos demais horários o período quente -úmido se mostra mais aquecido, chegando a ter uma diferença entre períodos de até 2°C. Diferença aproximada ao encontrada por outros estudos em Cuiabá-MT (MACIEL et al., 2011; OLIVEIRA et al., 2012; SOUZA, 2016).

A relação entre áreas mais antropizadas como a porção referente a estação 3 com o aumento da temperatura do ar é corroborada por vários estudos realizados em Cuiabá-MT (CALLEJAS et al., 2011; ROCHA et al., 2015). Com relação a atenuação térmica, locais com maior quantidade de vegetação (Estação 1) proporciona entre 0,50°C e 2,10°C em comparação com um local com maior exposição à radiação solar direta (Estação 3) (PARK et al., 2012).

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No tocante a umidade relativa do ar, observou-se que os períodos considerados neste estudo, possuem sazonalidades similares, porém em todas as horas o período quente-úmido se mantém com valores mais elevados, podendo esta diferença ser de até 30% de umidade relativa quando analisados os valores mínimos de cada período. Quando analisados os valores máximos de cada período, esta diferença diminui ficando em torno de 6%. Valores aproximados ao encontrado por outros estudos em Cuiabá-MT (FRANCO, 2013; LUZ et al., 2013).

A radiação solar global apresenta sazonalidade similar quando analisados os períodos quente-seco e quente-úmido. Assim como apresenta semelhanças quando analisadas as estações micrometeorológicas. Seu pico ocorre em ambos os períodos entre as 11 e 12 h (Figura 5).

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Figura 5 - Dia Típico por período quente-seco e quente-úmido da Radiação Solar Global (Rsg) na Estação 1, 2 e 3.

As estações apresentam comportamentos semelhantes, possuindo seus valores de radiação de acordo com o fotoperíodo diário, ou seja, ao nascer do sol, inicia a incidência de radiação solar global, que vai acrescendo até atingir seu pico entre as 11 e 12h, com valores decrescentes até o pôr do sol, por volta das 18 e 19h.

A estação 1, possui seu valor máximo de radiação solar global em torno de 800 W.m-2 no período quente-úmido e 700 W.m-2 no período quente-seco. Enquanto que a estação 2 atingiu máximos de 700 W.m-2 e 650 W.m-2 no período quente-úmido e quente-seco, respectivamente. A estação 3 teve seu máximo valor no período quente-úmido de 720 W.m-2 e no período quente-seco de 700 W.m-2.

A estação 1 apresenta maior diferença entre períodos, isto pode ser devido ao fato de ter grande influência do rio Cuiabá na sua proximidade, fazendo assim com que haja maior precipitação no local, tendo maior nebulosidade.

O menor valor de radiação solar global encontrado no período quente-seco corrobora com o encontrado por outro estudo em Cuiabá-MT (MACIEL et al., 2014) e pode ser explicado Coletânea física Ambiental

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pela baixa umidade relativa do ar que faz com que as massas de ar quente conduzam partículas de poeira em suspensão nos seus deslocamentos, o que dificulta a entrada da radiação solar global (ROMERO, 2007).

5 Conclusões Com base nos resultados apresentados, observou-se que a porção urbana com maior densidade urbana (porção urbana 3) apresentou maior temperatura do ar média mensal e menor umidade relativa do ar média mensal, ao comparar com as demais estações estudadas.

Com relação a incidência de radiação solar global (Rsg) os maiores valores foram no período quente-úmido, assim como a maior umidade relativa do ar, enquanto que a maior temperatura do ar em todas as estações foi no período quente-seco.

Por meio do desvio padrão foi possível perceber que não houve diferenças significativas nos valores médio mensais de temperatura do ar e umidade relativa do ar entre as três porções urbanas estudadas, sendo assim, ao se considerar valores mensais a influência do arranjo espacial urbano não tem grande influência.

Portanto, este estudo se mostrou adequado para análise da relação das variáveis microclimáticas e da cobertura do solo com os microclimas urbanos, podendo demonstrar a importância da análise de cobertura do solo no planejamento urbano de forma a mitigar o rigor climático imposto pelo clima de cidades, ainda em desenvolvimento, como Cuiabá.

Agradecimentos Agradecimentos aos órgãos fomentadores desta pesquisa, tais quais, CNPQ, Capes, Eletrobrás e FAPEMAT. 412

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PARTE 22 Perfil termohigrométrico em área urbanizada no cerrado: um estudo de caso Cuiabá-MT Natallia Sanches e Souza1; Marcos de Oliveira Valin Jr 1; Marcela De David Cristovão2; Milaine Marques Gomes 2; José de Souza Nogueira3; Flávia Maria de Moura Santos4; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira4 1 Doutorandos do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: natalliass@hotmail.com E-mail: marcos.valin@cba.ifmt.edu.br 2 Graduandas em Arquitetura e Urbanismo, Alunas de Iniciação Científica PIBIC/ VIC, Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: marceladcristovao@gmail.com E-mail: milainemarques@gmail.com 3 Professor do Instituto de Física/ IF e Coordenador do Programa de Pósgraduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: parananogueira@gmail.com 4 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: flavia-mms@hotmail.com E-mail: mcjanp@gmail.com

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1 Introdução O crescente desenvolvimento urbano das cidades e, consequentemente, a ação antrópica sobre o meio ambiente, ocasiona como resultado a significativa alteração das condições climáticas e morfológicas do meio urbano. Isso se deve, principalmente, ao aumento das áreas construídas com a utilização de materiais impermeáveis, em detrimento da conservação das áreas verdes.

Logo, essa urbanização está associada à substituição de ambientes naturais por áreas construídas sem um planejamento prévio (LIMA e AMORIM, 2010). A urbanização pode auxiliar beneficamente no bem-estar econômico da população, no entanto a sua intensificação desordenada oferece ameaças à saúde biofísica da cidade (SHARMA et al., 2013).

A maior parte da população mundial está concentrada nas áreas urbanas (FREY et al., 2007). O crescimento populacional será absorvido principalmente pelos países em desenvolvimento, cuja previsão de população passará de 2,4 bilhões em 2007 para 5,3 bilhões em 2050 (ONU, 2008). No Brasil estima-se que a população crescerá cerca de 30 milhões nos próximos 30 anos (IBGE, 2010).

Contudo, o maior desafio das grandes cidades é promover o crescimento e o desenvolvimento urbano que proporcione geração de riqueza, qualidade de vida e qualidade ambiental para seus atuais e futuros habitantes (FRANCO, 2010). Para isso, deve ser levado em consideração o clima local da cidade, denominado clima urbano.

O clima urbano é caracterizado pelas mudanças climáticas cotidianas, que são consequências das condições particulares do meio ambiente urbano. Neste ambiente, em função Coletânea física Ambiental

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das rugosidades geradas pela cobertura e uso do solo, que se somam as edificações e ações antrópicas, é gerado um complexo climatológico único (OKE, 1978). A cobertura do solo urbano, os materiais utilizados no meio urbano, suas características físicas, são grandes responsáveis pelo aquecimento das cidades (KOLOKOTRONI e GIRIDHARAN, 2008; VAN HOVE et al., 2015).

Nos últimos 20 anos Cuiabá vem apresentando um acelerado crescimento demográfico, juntamente com um crescimento urbano desordenado. Este crescimento tem afetado diretamente no microclima local ao promover a redução de áreas verdes, aumento de veículos automotores, provocando alterações microclimáticas em um local que já apresenta rigor climático devido as altas temperaturas.

O campus da Universidade Federal de Mato Grosso de Cuiabá é caracterizado por um ambiente heterogêneo com diferentes superfícies urbanas, podendo se destacar os locais de áreas verdes que são utilizados pela comunidade da universidade e visitantes, os locais para esporte e lazer, o zoológico que contém uma lagoa e vegetação, o campo de futebol que possui área aberta com vegetação rasteira (gramado) circundado por uma pista de corrida, as áreas expostas (solo nu) sem presença de vegetação, as áreas impermeabilizadas com estacionamentos, as vias pavimentadas, as faculdades e os institutos.

A proposta deste trabalho surgiu da preocupação dos pesquisadores locais ao observar a tendência da universidade em prover maior quantidade de estacionamentos para atender a comunidade do campus e visitantes, substituindo assim as áreas verdes por áreas pavimentadas.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o perfil termohigrométrico em área urbanizada no cerrado em Cuiabá-MT, por meio de modelagem com utilização do software ENVI-met.

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2 Área de estudo A cidade de Cuiabá, capital do estado de Mato Grosso, tem coordenadas de 15° 35’ 52” S e 56º 05’ 57 ” O e altitude de 165 metros, está localizada na província geomorfológica denominada Depressão Cuiabana e situa-se na confluência de três importantes ecossistemas brasileiros: o Pantanal, a floresta Amazônica e o Cerrado, sendo o último a vegetação predominante na região.(CUIABÁ, 2012) (Figura 1).

Figura 1 – Delimitação da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT) na área urbana de Cuiabá, Mato Grosso, Brasil Coletânea física Ambiental

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Cuiabá possui uma área de 3.224,68 km², que se divide em 254,57km² (7,89%) de área urbana e 2.970,11 km² (92,1%) de área rural. De acordo com o último Censo demográfico (IBGE, 2010), sua população é de 551.350 habitantes.

Segundo a classificação de Köppen, tem clima do tipo Aw identificado prioritariamente pela temperatura do ar, apresenta duas estações bem definidas: uma seca, de abril a outubro, e outra chuvosa, de novembro a março, com médias entre 28°C e 32°C (BARROS et al., 2010).

O Campus da Universidade Federal de Mato Grosso, local de estudo desta pesquisa, possui altitude média de 175m, com coordenadas 15°34’47” S (latitude) e 56º04’25” O (longitude).

Suas construções estão dispostas sem qualquer estudo relacionado com a climatologia urbana. Em 1969 o campus da UFMT contava com apenas 2.890,00 m² de área construída, em 1977 passou para 25.396,00 m², atualmente abriga uma área construída de 83.111,60 m² incluindo pista, campo de futebol e parque aquático, distribuída em 74 ha do campus (CAMPOS NETO, 2007).

3 Metodologia A metodologia deste trabalho seguiu as duas etapas propostas por Maciel et al. (2015), em que a primeira fase, a fase preparatória, abrange os passos necessários para aquisição de dados e informações para a preparação dos arquivos que serão simulados, ou seja, a seleção da área de estudo, caracterização da cobertura do solo e medição das variáveis microclimáticas necessárias para a simulação no ENVI-met. A segunda fase, a fase de simulação numérica, engloba a composição dentro do software, os arquivos de área com o cenário que será simulado e as condições micrometeorológicas.

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3.1 Fase Preparatória A definição da área a ser simulada no software ENVI-met obedeceu condicionantes como: baixa variação topográfica e dimensões compatíveis com o software, assim como a localização e a área de abrangência da estação micrometeorológica do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental – UFMT. Foi selecionado um recorte da área total do campus da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT), localizado na Av. Fernando Correa da Costa, que possui diversos tipos de cobertura do solo (Figura 2).

Figura 2 – Vista áerea do recorte analisado (200x200 metros) Fonte: Adaptado do Google Earth pelos Autores (2017)

Com a utilização do software ENVI-met foi realizada (v.

4.0 Summer 16) uma malha horizontal de 50x50 pixels, adotando a dimensão de 2,0x2,0 metros para cada pixel. Valores menores de pixel limitaria em muito as dimensões da área total a ser simulada (MACIEL et al., 2015).

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Para a configuração dos arquivos de entrada do ENVI-met foram utilizados dados provenientes da estação de referência (83362), localizada no Aeroporto Marechal Rondon, em Várzea Grande, a uma distância de aproximadamente 6 km da área estudada, disponível para consulta por meio do serviço de informação Weather Underground (http://www.wunderground.com).

Por meio da estação de referência foram obtidos dados de direção e velocidade do vento a 10 m do solo (m/s), temperatura da atmosfera (K), umidade específica a 2500 m (g H2O/kg ar) e umidade relativa do ar (%) a 2 m de altura.

Para a realização das simulações no software ENVI-met é necessário a composição de área que contenha as características da área de estudo. O levantamento foi realizado a partir de imagens extraídas do software Google Earth. Por meio de visitas in loco foram identificados detalhes como, por exemplo, altura das edificações. Enquanto que os valores de albedo foram baseados em literatura (SAILOR E FAN, 2002).

Em seguida, a imagem com alta resolução foi inserida no módulo Space do software ENVI-met, para que as características do ambiente fossem delineadas, como as diferentes coberturas do solo, áreas ocupadas por edificações, entre outras.

3.2 Fase de Simulação Numérica O dia e a hora da simulação foram definidos de acordo com o período do ano que se deseja simular, no caso deste estudo a simulação foi realizada em junho, caracterizado como período quente-seco. A fim de minimizar a possibilidade de erros, a simulação teve início no período noturno (20h) (FRANCISCO, 2012) e o duração total da simulação compreendeu em 48 h para que fosse possível descartar as primeiras 24 h.

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Os parâmetros de entrada como temperatura da atmosfera (K), umidade específica (g H2O/kg ar), umidade relativa do ar (%) e direção e velocidade do vento (m/s) utilizados na configuração do modelo foram os mesmos utilizados e detalhados por Rosseti (2013).

3.3 Validação do modelo A validação deste modelo para a área de estudo foi realizada por Sanches e Souza et al. (2017) por meio de alguns índices específicos como coeficiente de determinação (R²), que é uma medida de eficiência de ajuste da equação de regressão estimada (ANDERSON et al., 2007), assim como o erro médio quadrático (RMSE) que tem como objetivo mostrar a magnitude do erro de uma determinada estimativa (MOURA et al., 2010).

Os dados microclimáticos reais, temperatura do ar (ºC) e umidade relativa do ar (%), foram obtidos por meio da estação micrometeorológica fixa do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental, enquanto que os dados gerados pelo modelo do pelo ENVI-met foram registrados por meio de 4 receptores dispostos dentro do ambiente virtual na proximidade da real localização da estação micrometeorológica.

Dessa forma foram analisados os dados estimados versus dados observados, resultando nos indicadores de desempenho (Tabela 1).

Tabela 1 – Períodos de dados utilizados Variável

Índices de Desempenho R²

RMSE

Temperatura do Ar (ºC)

0,964

1,13

Umidade Relativa do Ar (%)

0,977

43,99

Fonte: SANCHES E SOUZA et al. (2017) Coletânea física Ambiental

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O valor de R² apresenta-se próximo de 0,95 para as duas variáveis, demonstrando assim que o modelo ENVI-met simulou adequadamente a dinâmica das variáveis em estudo para o período selecionado.

3.4 Apresentação dos resultados Foram utilizados os dados de temperatura do ar e umidade relativa do ar obtidos pelos quatro receptores dispostos dentro do ambiente virtual. As alturas consideradas foram: 5, 10, 15, 20 e 25 metros. O mapa termal, que analisa a relação entre a temperatura do ar, os horários e altitudes, foi realizado por meio do software Surfer v.13 (Golden Software), assim como o mapa higrométrico (umidade relativa do ar).

Para a visualização dos dados e a análise do seu comportamento de maneira mais concisa, foi realizado gráficos de frequência, bem como observado os valores mínimos, máximos e desvio padrão para cada altura, a fim de se analisar a amplitude e variação de temperatura do ar e a umidade relativa do ar, conforme cada altitude.

4 Resultados Pereira et al. (2002) afirmam que a variação espaço-temporal da temperatura do ar é condicionada pelo balanço de energia na superfície, um dos efeitos mais importantes da radiação solar.

Fato este, observado na Figura 3, onde entre 18 horas e 6 horas, quando não há presença de radiação solar global, as temperaturas registradas foram mais baixas que as registradas durante o fotoperíodo diário.

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Figura 3 – Mapa termal diário para as altitudes analisadas

As mais altas temperaturas do ar, ocorreram entre às 10 horas e 15 horas, o que pode estar relacionado aos horários de maior incidência de radiação solar global na região, corroborando com diversos estudos (SOUZA, 2016; FRANCO, 2013).

Observa-se que a temperatura mais alta encontrada foi na altitude de 5 metros com 28,5 °C às 13 horas. Assim como, a temperatura mais baixa foi às 6 horas também na altitude de 5 metros com 20,5 °C. À medida que ocorre a incidência dos raios solares, que é acentuada pela densidade das edificações e pavimentos, ocorre maior emissão de calor devido à maior capacidade desses revestimentos em absorver a radiação, assim, a temperatura superficial e a temperatura do ar ficam mais altas nas altitudes mais próximas da superfície devido ao fenômeno da convecção.

Conforme a altitude se eleva, nota-se que as amplitudes térmicas diminuem, como observado na Figura 4, onde o desvio padrão das altitudes mais elevadas são menores que o desvio padrão de altitudes mais próximas à superfície.

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428â&#x20AC;&#x192;

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Figura 4 – Frequência de temperatura do ar (°C) nas altitudes analisadas

Na altitude de 5 metros, a variação de temperatura do ar mínima e máxima foi de, aproximadamente, 7°C, sendo a maior frequência em 22°C. Em 10 metros de altitude a variação de mínimo e máximo valor foi de 6,20°C e sua maior frequência está em 22 e 25 °C. Por outro lado, nas altitudes de 15, 20 e 25 metros, a variação diminui à medida em que a altitude se afasta da superfície urbana, sendo de, respectivamente, 5,20, 4,92 e 4,55 °C e as maiores frequências destas altitudes estão em 22, 25 e 25 °C, respectivamente.

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De maneira oposta ao que ocorreu com a temperatura do ar, a umidade relativa do ar obteve seus valores mais altos nos horários em que não há extrema incidência de raios solares, ou seja, entre 21 horas e 9 horas. (Figura 5).

Figura 5 – Mapa higrométrico diário para as altitudes analisadas

Observando o mapa termal (Figura 3) e o mapa higrométrico (Figura 5), nota-se que a distribuição de ambos se assemelham, porém com uma variação: enquanto a temperatura do ar inicia seu aumento próximo ao nascer do sol, a umidade relativa do ar tem sua diminuição considerável aproximadamente às 10 horas, onde há incidência solar máxima na região (SOUZA, 2016; FRANCO, 2013).

Com relação a temperatura do ar, é possível observar sua diminuição entre 17 e 18 horas, quando há o pôr do sol, já a umidade relativa do ar tem seu aumento considerável às 20 horas, ou seja, cerca de duas a três horas após o pôr do sol da região. Entretanto, igualmente ao que ocorre na temperatura do ar, os valores mais altos de umidade relativa do ar também fo430

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ram encontrados em altitudes mais próximas à superfície. Os valores mais altos de umidade relativa do ar ocorrem às 7 horas, enquanto os mínimos valores de umidade relativa do ar ocorrem às 15 horas, em todas as altitudes analisadas.

Conforme se eleva a altitude, nota-se que as amplitudes higrométricas diminuem, conforme observado na Figura 6, onde o valor do desvio padrão das altitudes mais elevadas é menor que o desvio padrão de altitudes mais próximas à superfície.

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Figura 6 – Frequência de umidade relativa do ar (%) nas altitudes analisadas

Considerando a altitude de 5 metros, a variação de umidade relativa do ar mínima e máxima foi de aproximadamente 23%, sendo a maior frequência em 71%. Em 10 metros de altitude a variação dos valores de mínimo e máximo foi de 19%, onde a maior frequência encontra-se em 51%. Em contrapartida, nas altitudes de 15, 20 e 25 metros, a variação diminui conforme a altitude se distancia da superfície urbana, sendo de 17, 15 e 14%, respectivamente. E as maiores frequências destas altitudes estão em 51, 50 e 50%, respectivamente.

Então, ao analisar a variação termo-higrométrica em diferentes altitudes, constata-se que conforme se aumenta a altitude, diminui-se a amplitude da temperatura do ar, ou seja, diminuise o desvio padrão. Enquanto que a umidade relativa do ar não apresenta uma variação padrão em relação aos valores mínimos e máximos em diferentes altitudes. Por fim, considerando-se as frequências, maiores altitudes apresentam frequência maior em valores mais baixos de temperatura do ar e em menores valores de umidade relativa do ar.

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5 Conclusões A relação da temperatura do ar com a umidade relativa do ar fica evidente no modelo, uma vez que os horários que possuem máximos valores de temperatura do ar são próximos aos horários referentes aos valores de mínima umidade relativa do ar, em todas as altitudes analisadas.

Conclui-se que apesar dos valores mínimos e máximos de temperatura e umidade relativa do ar ocorrerem em altitudes mais próximas à superfície, foram nas maiores altitudes que se encontraram, com maior frequência, valores de temperatura do ar mais altos e de umidade relativa do ar mais baixos.

A utilização de modelagem em áreas urbanas é uma ferramenta não somente para a mitigação dos efeitos da ocupação da área urbana, mas, contudo, para a previsão dos efeitos das alterações antropogênicas e expansões do meio urbano. Portanto, espera-se que através deste trabalho, essa metodologia possa ser aplicada nas decisões a serem tomadas referentes ao planejamento urbano.

Agradecimentos Agradecimentos aos órgãos fomentadores desta pesquisa, tais quais, CNPQ, CAPES, ELETROBRÁS E FAPEMAT.

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PARTE 23 Uso de análise de agrupamentos não hierárquicos para classificação climática Silvino Mendes Garcia1; Carlo Ralph De Musis2; Osvaldo Alves Pereira3; José de Souza Nogueira4 1 Doutorando do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: engmecgarcia@gmail.com 2 Professor do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e da Universidade de Cuiabá/ UNIC, Cuiabá/ MT E-mail: carlo.demusis@gmail.com 3 Professor do Programa de Pós-graduação em Ciências Ambientais/ UNIC e Professor da Universidade de Cuiabá/ UNIC, Cuiabá/ MT E-mail: osvaldoalvesfu@gmail.com 4 Professor do Instituto de Física/ IF e Coordenador do Programa de Pósgraduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: parananogueira@gmail.com

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1 Introdução Nas últimas décadas observa-se das notícias nos meios de comunicação é que a população mundial tem sofrido exaustivamente com os resultados provenientes das mudanças climáticas, sejam elas por variações na temperatura média global ocasionada por ações antrópicas, ou por mudanças em outras variáveis climáticas que possam provocar desde pequenos períodos de estiagem a grandes devastações por fenômenos climáticos como, por exemplo, aquecimento atípico do oceano Pacífico. O entendimento do comportamento das variáveis climáticas é de fundamental importância para que a sociedade mantenha seu desenvolvimento e sobrevivência, a temperatura é uma delas uma vez que tem influência direta sobre a vida terrestre.

Sistemas climáticos complexos têm propriedades que não podem ser completamente identificadas pelo entendimento das partes do sistema. As propriedades do sistema são distintas das propriedades das partes, e elas dependem da integridade do conjunto; as propriedades sistêmicas desaparecem quando o sistema é analisado em partes, ao passo que as propriedades das partes são mantidas (GALLAGHER; APPENZELLER, 1999 em DE PAULO, 2015).

Ainda, segundo De Paulo (2015) e Richman & Moorman (2000), a estimativa da complexidade é de grande interesse na previsão de mudanças climáticas. Por exemplo, as técnicas para calcular a complexidade de séries temporais climáticas envolvem frequentemente o cálculo do expoente de Lyapunov, dimensão de correlação e da complexidade de Kolmogorov, ... Esses métodos dinâmicos não lineares são poderosas abordagens para a Coletânea física Ambiental

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compreensão dos sistemas climáticos complexos. Os cálculos, no entanto, geralmente necessitam de conjuntos de dados longos que podem ser difíceis ou impossíveis de se obter.

Na mesma linha de pensamento, Pereira, et al., (2002), cita que a variação da temperatura do ar depende de alguns fatores, tais como: altitude, latitude, longitude e distância dos oceanos.

Considerando as variações da temperatura do ar como um importante fator no estudo de alteração climática global e modelagem de ecossistemas, faz-se necessário uma investigação e caracterização da mesma com a utilização de técnicas estatísticas de análise de séries temporais para compreensão dos processos e fenômenos físicos envolvidos. Assim, por meio apenas da variável temperatura seria possível investigar e caracterizar a dinâmica climática do sistema, a evolução temporal dos parâmetros de dinâmica não linear da temperatura e a influência do fenômeno El Niño sobre os padrões não lineares da dinâmica climática da variável.

O Brasil é um país de dimensões continentais, e por esta característica apresenta variações do clima em toda a sua extensão, oque se justifica também pela diversidade do relevo que acaba por influenciar no direcionamento de ventos e massas de ar tornando assim uma região mais suscetível que outras a grandes variações climáticas. Uma preocupação recorrente nos últimos anos é o aumento vertiginoso da temperatura em quase toda a extensão territorial brasileira em determinadas períodos do ano, evento esse que tem influencia direta no surgimento de focos de incêndio, gasto excessivo de energia elétrica, aparecimento de doenças tropicais associadas a vetores biológicos, desequilíbrio na produção de alimentos e plantações controladas (MARENGO, 2006).

Ao longo dos anos o estado de Mato Grosso tem apresentado estações bem definidas de estiagem e precipitações, porém temse observado alterações nesse comportamento com o passar do tempo, influenciando diretamente no comportamento da vida das comunidades locais, e também na periodicidade das plantações de grãos e pecuária do Estado como um todo.

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Marta Nogueira (org.)

A cidade Cuiabá e seu entorno, por ter uma característica de urbanização mais densa que as demais cidades do Estado de Mato Grosso, são sensíveis às variações de temperatura, favorecendo a ocorrência de problemas associados a mudanças climáticas, principalmente ao aumento de temperatura, catalisador de problemas que vão de alterações nos biomas e ecossistemas da região a efeitos na saúde humana das comunidades locais.

Dentro desse contexto, por ser um parâmetro avaliativo de base, o estudo de séries climatológicas justifica-se plenamente.

Contudo, o uso generalizado das suposições de estacionariedade e ergodicidade das variáveis em estudo, haja vista, ao longo dos anos, ocorrerem mudanças no uso e na ocupação e do solo, na cobertura vegetal, que podem resultar na quebra desse pressuposto, as quais também podem ser conseqüência de lentas variações climáticas. O relatório do Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) de 1995 definiu a mudança climática como […] uma variação a longo prazo estatisticamente significante em um parâmetro climático (como temperatura, precipitação ou ventos) médio ou na sua variabilidade, durante um período extenso (que pode durar de décadas a milhões de anos). (HOUGHTON et al, 1996, p. 5).

A estacionariedade de uma série temporal só poderia ser assumida tendo sua complexidade compreendida e sua extensão representativa. Contudo, nos processos climáticos é razoável supor que os efeitos dessas mudanças são lentos e não afetam as previsões de curto e médio prazo.

Nos últimos anos, com as crescentes preocupações sobre os impactos das mudanças climáticas (IPCC, 2007), os pesquisadores têm utilizado vários métodos estatísticos e estocásticos para identificar tendências nas séries temporais hidrológicas em diferentes escalas de agregação.

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Visando avaliar a tendência em séries de temperatura média mensal registradas na estação climatológica do INMET em Cuiabá, Mato Grosso, o presente trabalho de dissertação foi desenvolvido.

2 Alterações Climáticas A comunidade cientifica mundial tem voltado sua atenção para uma questão que afeta diretamente a sobrevivência da humanidade e a própria vida como um todo no planeta terra: as alterações climáticas, suas causas e consequências.

A grande maioria, dos meios de comunicação tem falado sobre as consequências das mudanças climáticas sobre o aumento da temperatura terrestre. O IPCC (2001a), conclui, no seu Terceiro Relatório de Avaliação, que a temperatura média da atmosfera tem aumentado a uma taxa de variação de 0.6ºC ± 0.2ºC durante o século XX. Os modelos globais do IPCC reportam que entre 1900 e 2100 a temperatura global poderia elevar entre 1.4 e 5.8ºC, o que representaria um aquecimento mais rápido do que o detectado no século XX e que, aparentemente, não possuiu, conforme o autor, precedentes durante, pelo menos, os últimos 10.000 anos (MARENGO, 2006).

Houghton et al. (1996) e Back (2000) afirmam que a temperatura média global sofreu uma considerável alteração entre 0.3 e 0.6ºC desde o final do século passado. Marengo (2006), complementa: as conseqüências recentes do aquecimento global tiveram impactos ambientais intensos (como o derretimento das geleiras e calotas polares), assim como em processos biológicos (como os períodos de floração); os climas mais quentes podem aumentar a incidência de casos de peste bubônica (a epidemia que matou milhões de pessoas ao longo da história e exterminou um terço da população da Europa no século XIV), assim como o número de doenças tropicais, como a malária, a dengue e a desinteira.

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A compreensão do comportamento climático possibilita um melhor gerenciamento da agricultura, recursos hídricos e atividade pesqueira, além da possibilidade de contribuição relevante nos campos dos transportes, abastecimento, turismo e lazer. Pela incorporação das previsões climáticas nas decisões gerenciais a humanidade potencializa sua sustentabilidade.

A hipóteses de alterações climáticas em geral, em especial a do aquecimento global, têm sido motivo de grandes preocupações da comunidade científica. Embora vários estudos comprovem que muitas tendências de aquecimento observadas nos registros meteorológicos expressem mais os efeitos urbanos locais que o aquecimento global da atmosfera (Back, 2001). Desta forma, torna-se importante detectar, post hoc, se o aumento nos registros reflete um aquecimento significativo ou uma variação aleatória natural.

A preocupação com as causas e consequências das mudanças climáticas na superfície terrestre tem levado cientistas e governantes políticos a realizarem pesquisas voltadas a diagnosticar principalmente as consequências de possíveis mudanças nas variáveis climáticas em longos períodos.

Contudo, o aumento estrutural da temperatura média da Terra associado a um efeito estufa provocado por ações antropogênicas, principalmente relacionadas à emissão de gases poluentes na atmosfera, é uma hipótese científica não validada. Até o momento, efeitos associados ao aquecimento global, a alteração na frequência e distribuição das chuvas, aumentando as ocorrências de secas e de cheias (Karl et al., 1996) (BACK, 2000), foram contrapostos por outras pesquisas: Dai et al. (1997) reportam variação temporal estacionária da precipitação na superfície do planeta no período de 1900 a 1988, mostrando que em grande parte houve um aumento da precipitação, porém em outras regiões foi registrada uma diminuição da precipitação. Conforme Houghton et al. (1995), os estudos e análises sobre as conColetânea física Ambiental

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sequências do efeito-estufa no aquecimento global concluíram que as mudanças observadas no clima global não são ainda suficientemente grandes para serem atribuídas inequivocamente a causas antropogênicas de aumento do efeito-estufa.

Consonantes, Karl et al. (1996) e Back (2000), estudando dados climáticos dos Estados Unidos, concluíram que, embora a temperatura tenha apresentado substancial incremento, as alterações não são grandes, nem temporalmente consistentes para se rejeitar a hipótese de que as mudanças tenham ocorrido por variações aleatórias naturais.

Por outro lado, é de consenso que a ação antrópica afeta a mudança de temperatura e de outras variáveis de uma determinada região justamente onde se encontra uma estação meteorológica, por exemplo. Essas mudanças são chamadas de oscilações seculares.

Tem-se verificado, em determinadas regiões, uma tendência da temperatura média do ar aumentar ou diminuir, muito lentamente, ao longo do tempo. Tal comportamento sugere a existência de oscilações com periodicidade muito ampla, geralmente, referidas como oscilações seculares. Para detecta-las, porém, seria necessário dispor de séries de registros bastante grandes e homogêneas, o que é difícil (VAREJÃO-SILVA, 2006).

Muitas tendências de aquecimento observadas nos registros meteorológicos expressam mais os efeitos urbanos locais do que o aquecimento global da atmosfera. O surgimento das chamadas ilhas de calor devido à urbanização produz o aquecimento da atmosfera que afetaria os registros de temperatura, uma vez que a maioria das estações meteorológicas se encontram próximas aos centros urbanos (BACK, 2000).

Tendências seculares podem ser efetivamente causadas pela influência do homem, que vem aumentando a concentração de dióxido de carbono na atmosfera (advindo da com446

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bustão e do desflorestamento), a quantidade de partículas em suspensão (poluição industrial) e a produção de calor (VAREJÃO-SILVA, 2006).

Estudos direcionados as mudanças climáticas provenientes do aquecimento global por ações antropogênicas, apontam o processos de urbanização, próximos as estações meteorológicas, como fator preponderante nas leituras e registros das variáveis climatológicas locais.

Várias projeções, com diferentes cenários e taxas de emissão de gases pela atividade humana que causam o efeito-estufa, têm previsto um aquecimento global na superfície terrestre. Outras alterações previstas nessas simulações são o aumento da precipitação, maior ocorrência de precipitações intensas originadas por processos convectivos, maior frequência de cheias e ocorrências de secas mais severas e mais prolongadas. (HOUGHTON ET AL., 1996; KARL ET AL., 1996; BACK, 2000) Destarte, identificação de alterações nos registros meteorológicos é de grande importância para os estudos de engenharia que utilizam as séries históricas, pois tanto as simulações são realizadas com a hipótese de que as séries históricas são estacionárias, isto é, que não apresentem tendências.

Para testar essa hipótese, definimos uma série climatológica como uma série de amostra de dados composto por um valor climatológico para cada ano do registro que está sendo considerado (THOM, 1966). A homogeneidade de uma série somente pode ser considerada e aceita caso os dados sejam obtidos de uma mesma população, o que possibilita inferirmos que não ocorreram mudanças nos parâmetros das amostras. Yevjevich (1972) e Back (2000) definem tendência em uma série temporal como uma mudança sistemática e contínua em qualquer parâmetro de uma dada amostra, excluindo-se mudanças periódicas ou quase periódicas.

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A tendência climática é uma alteração no padrão dos registros caracterizada por um suave acréscimo ou decréscimo nos valores médios na série, sendo considerada abrupta quando levar a um outro patamar de valor médio. (BACK, 2000) Os estudos para verificação de mudanças em séries climatológicas são normalmente complicados por fatores como valores ausentes, sazonalidades, flutuações de curto prazo, e pela falta de homogeneidade – que se justificam, por exemplo, devido às alterações nos instrumentos e nos protocolos de registro e observação. Em alguns casos, há mais problemas por causa de séries de dados que não são suficientemente longas.

Existem muitas abordagens que podem ser utilizadas para detectar as tendências e outras formas de não estacionariedade em séries temporais. Ao decidir qual abordagem adotar, é necessário estar ciente que os procedimentos de teste são válidos (ou seja: os dados atendem aos pressupostos dos testes necessários) e quais procedimentos são mais úteis.

Procedimentos baseados em testes paramétricos são amplamente utilizados na estatística clássica. Nestes é necessário assumir a independência dos dados e uma distribuição de probabilidades subjacente, usualmente a Normal. Para muitas séries temporais, contudo, esses pressupostos não são adequados.

Séries de dados climáticos raramente aderem a distribuição Normal e, se técnicas paramétricas forem utilizadas, pode ser necessária uma transformações nos dados e ajustes nos modelos. Além disso, muitas vezes existe a dependência temporal em séries de dados ambientais, especialmente se o intervalo de amostragem for curto, assim como a heterocedasticidade, caso o pressuposto de ergodicidade não possa ser assumido devido a mudanças nos instrumentos, lócus e protocolo de coleta.

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Os métodos não paramétricos tem menos suposições a priori. Com estes, não é necessário assumir uma distribuição de probabilidades ou a hipótese de ergodicidade, mas ainda assumem pressupostos da independência. Abordagens mais avançadas devem, portanto, ser utilizadas para a série diária ou horária.

Uma classe muito útil de testes não paramétricos são testes que utilizam técnicas de permutação, reamostragem, ou ainda, por simulação por Monte Carlo.

Thom (1966) apresenta alguns métodos de análise climatológica que compõem um conjunto de recomendações de testes para detectar mudança ou tendência, em destaque o teste não paramétrico de Mann Kendall. Goossen e Berger (1986, apud BACK, 2001) afirmam que o teste de Mann Kendall é o método mais apropriado para analisar mudanças climáticas em séries climatológicas, permitindo a detecção e localização aproximada do ponto inicial de tendência, sendo o ponto de partida para o desenvolvimento de nossa estratégia metodológica.

3 Metodologia O aglomerado urbano da Grande Cuiabá engloba os centros urbanos de dos municípios de Cuiabá e Várzea Grande, uma extensão territorial de 4.487,70 km2 e está localizado entre as Latitudes 15º36’36” e 15º38’19,4”, longitudes 56º11’03,9” e 56º02’20,5”, no Estado de Mato Grosso - Brasil. Possui uma altitude média aproximada de 175m, uma população total de 803.694 habitantes (IBGE 2010).

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Figura 1 - Localização da área de estudo Fonte: Base cartográfica do SEPLAN (2009) Elaboração: Costa, L. M. M. (2012) Adaptado

Conforme Schreiner (2009) e Maitelli (2005) Cuiabá e Várzea Grande na classificação de Köppen pertencem no Clima de Savana, no qual possui um clima tropical, com estação seca (outono-inverno) e estação chuvosa (primavera-verão) com temperatura média anual de 25ºC e pluviosidade anual de 1.450mm.

Segundo França (2013) o clima da cidade de Cuiabá é caracterizado por apresentar elevadas temperaturas ao longo do ano e duas estações bem definidas, uma chuvosa, entre a primavera e o verão e outra seca, entre o outono e o inverno.

Quanto a vegetação, a região possui uma característica única e privilegiada de estar entre três biomas, são eles: as áreas úmidas do Pantanal, as savanas do Cerrado e a Amazônia. Mudanças nas características dos biomas e do relevo podem provocar alterações no clima local.

450

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Conforme Alves (2012), a retirada da cobertura vegetal, introdução das novas formas de relevo, concentração de edificações, concentração de equipamentos e pessoas, impermeabilização do solo, canalização do escoamento superficial, rugosidade da superfície, lançamento concentrado e acumulação de partículas e gazes na atmosfera, e produção de energia artificial tem contribuído para a criação de microclimas distintos nos espaços intraurbanos (MENDONÇA, 1994; OFFERLE et al., 2005; COUTTS et al., 2007).

Conforme Alves (2012), as plantas influenciam em microclimas urbanos, pela sua atuação no controle da incidência solar, da temperatura, e umidade do ar, dos ventos, das chuvas e exerce um efeito moderador da poluição do ar. A vegetação contribui para uma ambiência urbana agradável, porque protege dos efeitos da radiação solar, criando um efeito de filtro. Em alguns casos, elas constituem canais e barreiras, nas quais as folhagens funcionam como relevantes obstáculos. A relação entre vegetação e temperatura do ar ocorre no controle da radiação solar, do vento e da umidade do ar. A vegetação também serve para atenuar a intensidade de precipitação no solo e modifica a concentração da umidade na atmosfera e na superfície adjacente; sendo várias as escalas pelas quais a vegetação pode atuar.

Segundo IBGE (2000), a população da Grande Cuiabá deu um salto considerável de 212.980 em 1980 para 803.694 em 2010 com estimativa de 864.131 para 2017, o que por consequência provocou um crescimento vertiginoso da infraestrutura da cidade e um considerável redução das áreas verdes originando, conforme França (2013), microclimas urbanos diferenciados.

O presente trabalho se faz justificável pelas mudanças ocorridas ao longo dos anos tanto no relevo da Grande Cuiabá, quanto no crescimento exacerbado de sua população, buscando Coletânea física Ambiental

451

verificar se ocorreram mudanças na temperatura media local e umidade relativa, principalmente a presença de tendências nesses elementos e se as mesmas podem influenciar nas mudanças das estações chuvosa e seca dessa região.

A análise acerca das variações e as possíveis tendências dos elementos do clima, especificamente temperatura e umidade relativa do ar, foram obtidas a partir da aplicação de testes de hipóteses. A análise dos dados contemplou a média anual das temperaturas médias mensais para a estação climatológica do INMET em Cuiabá, Mato Grosso.

O tratamento estatístico utilizou o teste não-paramétrico de Mann-Kendall Sazonal com Bootstrap (MKSB). O qual, de acordo com Hirsch et al. (1982), é um aprimoramento do teste de Mann-Kendall para dados sazonais, incorporando autocorrelação na estatística do teste. Mais detalhes podem ser vistos nos trabalhos de Hipel & McLeod (2005), Hirsch et al. (1982) e Hamed & Rao (1997).

Para identificar as estações do ano foi utilizada a análise de cluster (agrupamentos), que é o nome dado às técnicas de análise que dividem os dados em grupos, classificando objetos ou indivíduos em grupos homogêneos. Isto é, observando apenas as similaridades ou dissimilaridades entre eles (MAROCO, 2003). Para fins deste estudo, a análise de cluster foi utilizada para agrupar os meses conforme padrões de distribuição de temperatura semelhantes. O método utilizado foi o procedimento não-hierárquico K-means, baseado na distância euclidiana, tendo como critério de agregação das respostas, o critério centróide.

Este consiste de um procedimento onde, dado um número de clusters previamente determinado, estima-se os centróides destes clusters. Os dados são movidos um ponto onde minimize a variância dentro dos grupos, enquanto, ao mesmo tempo, maximiza a variância entre os grupos (HAIR et al., 2005).

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Após o teste MKSB, para as séries significativas a detecção dos limites críticos referentes a mudança de tendência na série seria utilizado o Teste Seqüencial de Mann-Kendall.

Os testes de tendência foram aplicados utilizando a linguagem R, a partir da distribuição disponibilizada pela Microsoft no ambiente Azure Machine Learning.

O procedimento de classificação não-hierárquica k-means foi aplicado pelo software IBM SPSS Statistics v. 22.0.

4 Resultados A variável analisada foi a temperatura média mensal registrada em Cuiabá, pelo INMET, no período de 12/1986 a 12/2016 totalizando, assim, uma série de 278 observações. Contudo, 12.90% dos seus registros não estavam disponíveis nas bases de dados obtidas, o que exigiu o uso de estatísticas adaptadas e o uso de reamostragem para o cômputo das estimativas, seus intervalos de confiança e níveis de significância.

Figura 2 - Representação gráfica da série de temperatura média mensal de Cuiabá Coletânea física Ambiental

453

Uma inspeção visual na Figura 1 permite uma análise preliminar do comportamento da série sob estudo.

A auto-correlação parcial dos dados para a série de médias mensais totais em relação ao intervalo de tempo (lag) foi está disposta na Figura 2, com 0.5 (6 meses) e 1 (12 meses), correspondendo aos ciclos sazonais climáticos convencionais.

Não detectou-se pelo teste de Mann-Kendall falhas de estacionariedade, e, consequentemente, limites críticos, nas séries de temperatura média mensal avaliadas, reportando uma baixa influência de fenômenos oceânicos como El Nino e La Nina, assim como a mudanças urbanas, nas características estruturais da série temporal analisada.

Figura 4 – Função de auto-correlação serial

Figura 5 – Função de auto-correlação parcial 454

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As funções de auto-correlação serial e parcial máximas para lag de 0.5 (6 meses) e 1 (12 meses), correspondendo aos ciclos sazonais climáticos convencionais (Figuras 2 e 3).

Tabela 1 – Medianas mensais com intervalo de confiança, níveis de significância para o teste não paramétrico de Mann-Kendall e grupos obtidos pela análise de agrupamentos Central*

Séries

Grupos

MannKendall (p)

Mínimo*

Total

-

0,797

Janeiro

1

Fevereiro

Máximo*

LI

Mediana

LS

25,87

26,71

26,93

27,32

27,82

0,429

26,10

27,09

27,40

28,48

28,48

1

0,912

26,30

26,66

26,85

27,07

27,76

Março

1

0,631

26,17

26,73

26,94

27,37

27,95

Abril

1

0,860

25,63

26,69

26,92

27,27

27,69

Maio

2

0,363

23,43

24,49

24,68

25,07

25,81

Junho

3

0,342

22,88

23,53

23,95

24,28

24,92

Julho

3

0,937

21,21

23,26

23,69

23,93

24,98

Agosto

4

0,764

24,00

24,40

25,26

25,51

27,21

Setembro

1

0,430

25,41

26,92

27,53

28,11

29,43

Outubro

1

0,874

27,57

27,94

28,25

28,28

29,36

Novembro

1

0,692

26,99

27,48

27,71

28,09

28,57

Dezembro

1

0,950

26,73

27,14

27,31

27,45

27,88

* Nível de confiança de 95%.

Não foi detectada tendência nas séries avaliadas, a tabela acima dispõe dos intervalos de confiança da mediana do tipo central, mínimo e máximo para um nível de confiança de 95%.

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455

As estimativas intervalares da mediana obtidas – mínimo, bilateral e máximo - foram submetidas a um procedimento de classificação não-hierárquica k-means o qual, em relação a temperatura, detectou uma estação quente (janeiro-abril e setembro-dezembro), uma estação fria (junho-julho) e zonas de transição nos meses de maio e agosto.

Considerando a importância da previsão da temperatura para o planejamento de várias atividades, espera-se que a análise disposta propicie incentivo para estudos futuros ligados ao planejamento dessas atividades na ou em outras localidades, considerando-se, possivelmente, também estimativas diárias.

5 Conclusões As análises dos testes de hipótese aplicados permitem inferir que a primavera, o outono e o inverno, apresentaram variações mais expressivas da temperatura média. Mediante essas variações, foi possível considerar que, possivelmente, existe tendência para a antecipação do período seco no outono e o seu prolongamento durante a estação da primavera. Desse modo, é possível inferir-se a tendência do prolongamento do período seco no decorrer do ano, possivelmente associada a elevadas temperaturas do ar, baixa amplitude térmica e baixa umidade relativa do ar.

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PARTE 24 Fatores de variação em imagens hemisféricas e o efeito sobre a estimativa do FVC por método fotográfico Soneize Auxiliadora de Miranda1; Diana Carolina Jesus de Paula1; Soilce Beatriz de Paula Carrilho2; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira3; Flávia Maria de Moura Santos3 1 Doutoranda do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: soneize@gmail.com E-mail: arqdiana.paula@gmail.com 2 Doutoranda do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT e Técnica do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: soilcecarrilho@gmail.com 3 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: mcjanp@gmail.com E-mail: flavia-mms@hotmail.com

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1 Introdução A morfologia do tecido urbano, associada às propriedades de materiais construtivos e as atividades antrópicas, tem impacto significativo no balanço de energia do ambiente urbanizado. Fatores como orientação geográfica, densidade volumétrica, rugosidade e proporção geométrica dos espaços intraurbanos determinam o grau de interação com as variáveis atmosféricas, gerando condições microclimáticas diversificadas. Pesquisas remetem a importância da configuração dos cânions urbanos, expressa pela relação entre altura e largura (H/W) e o percentual de céu visível, definido como o fator de visão de céu (FVC), sendo apontado como uma das variáveis explicativa nas alterações microclimáticas do meio urbano (OKE, 1981; CHAPMAN, 2007; SOUZA, et al. 2010; MATZARAKIS e MATUSCHEK, 2011).

As relações entre o FVC e o comportamento da temperatura e umidade do ar têm por referente básico as pesquisas desenvolvidas por OKE (1981), que observou a influencia da geometria urbana e o papel do FVC na formação de ilhas de calor noturna em condições atmosférica estável. Estudos com foco na ilha de calor urbano (ICU), como por exemplo, pesquisa desenvolvida por Souza et al. (2010), analisam que a intensidade da ICU, entre outros fatores, apresenta maior correlação para determinadas faixas de valores do FVC. Alcoforado et al. (2005) analisam que o fenômeno de ilha de calor urbana está relacionado com o FVC, associado a outros fatores como, a atmosfera mais poluída e ao intercambio dos fluxos de radiação de ondas longas. Estes estudos, dentro outros, comprovam a eficácia do emprego do FVC na identificação do fenômeno climático, que pode agravar as condições ambientais urbanas.

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461

A estimativa do FVC pode ser obtida por métodos gráficos ou analíticos, por meio de levantamento fotográfico para obtenção de imagens hemisféricas, com lente grande angular de 180° (Fisheye), por processamento de imagens utilizando dados de um Sistema de Informações Geográficas (SIG), associados a programas computacionais específicos para o processamento dos dados (CHAPMAN, 2007; SOUZA, 2003).

Atualmente, o método fotográfico e o uso de um SIG são mais recorrentes na definição da geometria urbana, conforme a especificidade de cada objeto de pesquisa. Vilela et al. (2009), analisam a evolução da morfologia em área de expansão urbana em pesquisa desenvolvida por meio de levantamento em campo e simulação tridimensional, utilizando o método fotográfico para obtenção do FVC da área consolidada e um SIG para obtenção do FVC proporcionado pela futura expansão da malha urbana. Em Ribeiro et al. (2010), observa-se a necessidade de representação virtual de uma complexa área urbana consolidada para obtenção do FVC por meio um SIG, que possibilitou análise detalhada da relação entre o FVC e o nível de sombreamento nos espaços intra-urbanos.

Para estudos do conforto térmico em espaços abertos, Chapman (2007) argumenta que o levantamento em campo por método fotográfico é mais adequado, por possibilitar avaliação mais precisa da obstrução do céu, incluindo a copa das árvores quando presentes em cânions urbanos. Neste sentido, Grimmond et al. (2001), Matzarakis et al. (2011) e Amorim et al. (2014), destacam como aspectos positivos do método fotográfico, a possibilidade do registro de todos os elementos do entorno incluindo a vegetação com maior precisão e agilidade, quando comparado ao método gráfico ou com um SIG, que necessitam de maior número de dados, infraestrutura mais específica de hardware e software e maior capacidade de processamento de dados.

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A definição por um determinado método está relacionada ao objeto e aos objetivos da pesquisa, às limitações impostas pela morfologia da área de estudo e a definição dos procedimentos metodológicos. Outro fator que pode influir na escolha do método adequado à pesquisa é a disponibilidade e o acesso aos equipamentos apropriados. No método fotográfico um aspecto relatado com relativa frequência é a dificuldade enfrentada por pesquisadores no acesso ao equipamento apropriado, devido ao reduzido número de equipamentos, em consequência do elevado custo financeiro, que limita a disponibilidade desses equipamentos a um maior número de pesquisadores, (AMORIM, 2014; MINELLA, 2009).

Neste sentido, algumas alternativas são propostas por Grimmond et al. (2001), que analisam o FVC obtido por diferentes equipamentos como: câmera fotográfica profissional analógica, câmera profissional digital e um LAI- 2000, que mede a incidência da radiação difusa. Minella et al. (2009), apresentam uma técnica para compensar o fator de corte da imagem hemisférica obtida com câmera fotográfica digital stand, sem o sensor Full Frame. Os resultados foram satisfatórios em comparação aos valores do FVC obtidos a partir das imagens de uma câmera digital profissional.

Amorim et al. (2014) buscam alternativas com foco na redução do custo financeiro e na ampliação do emprego do FVC em estudos urbanos. Analisam três alternativas para obter o FVC em um ponto da área de estudo, a simulação em 3D com os programas Sketchup Pro e Autodesk Ecotect e a imagem hemisférica obtida por meio de uma lente Fisheye de baixo custo, acoplada a um smartphone.

Os resultados apresentados reforçam a relevância em ampliar a investigação quanto os fatores de variação das imagens hemisféricas e o efeito sobre a estimativa do FVC. Observa-se que a qualidade final da imagem hemisférica é resultante do Coletânea física Ambiental

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conjunto óptico, câmera fotográfica e o tipo de lente grande angular, assim como, o posicionamento do equipamento em relação ao ponto de observação. Neste contexto, a presente pesquisa objetivou avaliar o efeito dos fatores ângulo e altura de visão na estimativa do FVC por método fotográfico em espaços urbanos.

1.1 Estimativa do FVC por método fotográfico O tratamento das imagens hemisféricas digitalizadas é a primeira etapa do método fotográfico que, por meio de programas de edição de imagens podem ser realizadas as correções de contraste, brilho, saturação de cores ou a conversão em monocromático, área de céu visível em branco e área obstruída em preto ou cinza. Quanto maior a qualidade da imagem fotográfica maior será a precisão na definição da área obstruída pelos planos edificados, equipamentos urbanos e a vegetação (GRIMMOND et al., 2001).

No método fotográfico alguns fatores podem ter influencia no resultado final do FVC tais como, a altura do ponto de visão do céu, ou da captura da imagem, em relação ao solo. Por definição geométrica quando o ponto está acima do solo o plano horizontal do observador é deslocado, o que reduz a altura efetiva dos elementos de obstrução em relação à área visível de céu (CHAPMAN, 2007; SOUZA et al. 2010).

Grimmond et al. (2001), após análise do FVC obtidos por método fotográfico a 1,40m do solo, comparados aos valores estimados por meio de uma equação considerando o ponto de visão no solo, argumenta que o impacto proporcionado pela altura do ponto de visão é mais significativo em cânions com menor altura em relação à largura. Neste sentido, destaca-se o estudo de Sevensson (2004), em pesquisa sobre a relação entre a temperatura do ar e a geometria urbana, avaliou os valores do FVC obtidos ao nível do solo e a 2,0m 464

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de altura, em diferentes configurações urbanas. O fator altura apresentou efeito significativo na variação dos valores do FVC no nível de significância de 5%.

Outro fator de influencia apontado por alguns pesquisadores é o ângulo de abertura das lentes Fisheye. Um ângulo de abertura de 180° possibilita o registro da área a partir do nível do solo, como exemplo, a imagem de um edifício seria da base sobre a calçada até o topo da cobertura. Ocorre que, para algumas lentes o ângulo real pode variar para mais ou para menos, Grimmond et al. (2001), testou diferentes lentes de 180°, cujos valores reais foram de 148°, 160°, 189° e 180°. Em avaliação comparativa entre a lente com ângulo real de 180°, para os valores do FVC o erro médio absoluto foi de 0,090, 0,048 e 0,022 respectivamente, assim um menor campo de visão pode superestimar o FVC de uma determinada área.

2 Material e Métodos A pesquisa foi desenvolvida na cidade de Cuiabá, capital do estado de Mato Grosso, situada na região Centro Oeste brasileira, a 15°35’46” latitude Sul e 56°05’48” de longitude Oeste, com altitude média inferior a 200 m acima do nível do mar. O perfil climático é o tropical continental semiúmido do tido Aw, segundo a classificação de Köppen, com duas estações caracterizadas por chuvas na primavera-verão e por seca acentuada no outono-inverno.

A área selecionada para estudo está localiza no campus da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT), que ocupa uma extensão de 74 hectares, sendo caracterizado por um ambiente heterogêneo, com diferentes tipos de uso e ocupação do solo.

Para a pesquisa de campo foram selecionados pontos de interesse nas proximidades do bloco do programa de Pós-graduação em Física Ambiental.

Coletânea física Ambiental

465

2.1 Delineamento da pesquisa O método empregado enquadra-se na pesquisa experimental, desenvolvida por meio dos seguintes procedimentos metodológicos: levantamento em campo das imagens hemisféricas em diferentes pontos utilizando ter tipos de lentes Fisheye; estimativa dos valores do FVC por meio do programa RayMan; avalição do efeito dos fatores ângulo e altura de visão sobre os valores estimados para o FVC. Na obtenção das imagens hemisféricas, buscou-se a definição de um parâmetro referencial com base na literatura, câmera digital com sensor Full Frame e lente Fisheye de 8mm, configuração amplamente utilizada em estudo com o FVC. Para este estudo foi utilizado um modelo Nikon Coolpix-4300 e uma lente Nikon 8mm FC-E8, 0.21x, definido como equipamento de referencia ER. Em relação à definição das lentes alternativas, Amorim et al. (2014) observou que a lente testada, uma Fisheye de 180° genérica, apresentou ângulo de abertura real de 160°. Assim, considerando uma possível limitação, para este estudo foi definido a avaliação com duas lentes, uma lente Fisheye de 180° genérica acoplada a um smartphone, definida como equipamento alternativo EA-180, e uma lente Fisheye de 235° genérica acoplada a um smartphone, definida como equipamento alternativo EA235, apresentadas na Figura 1(a)(b).

Figura 1 – Lentes alternativas para smartphones, (a) lente Fisheye de 235°, (b) lente Fisheye de 180°. Fonte: Acervo dos autores

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Os pontos de observação foram definidos buscando-se áreas com diversidade quanto às configurações do entorno: Ponto 1 entre edificações de um e dois pavimentos; Ponto 2 passagem entre edificações de dois pavimentos; Ponto 3 área entre edificações de um e dois pavimentos; Ponto 4 centro da rua com um lado arborizado; Ponto 5 estacionamento com um lado arborizado; Ponto 6 centro da rua; Ponto 7 centro de rua arborizada; Ponto 8 na calçada sob copa de uma árvore e o Ponto 9 rua arborizada de acesso a um estacionamento, os espaços apresentam variações quanto a relação altura (H) x largura (W), conforme apresentado na Figura 2.

Figura 2 – Áreas selecionadas para o levantamento fotográfico. Fonte: Acervo dos autores

As imagens hemisféricas foram coletadas no mês de fevereiro de 2016, no início da manhã, devido às condições mais favoráveis, céu claro com ângulo de incidência solar baixo. Sendo os horários do inicio e do final do dia os mais indicados devido ao contraste entre as cores ser mais elevado e evita-se a radiação direta na lente da câmera fotográfica (GRIMMOND et al., 2001).

A marcação do ponto de visão do céu para captura das imagens foi realizada previamente. No plano horizontal foi definido um ponto no centro da largura de cada área e no plano vertical, optou-se pela avaliação em duas alturas, um ponto de visão do céu sobre o solo e um ponto a 1,10 m acima do solo. Destaca-se que o ponto de visão a 1,10m do solo é empregado com frequência Coletânea física Ambiental

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por diversos pesquisadores (MINELLA et al.2009b), em razão de a altura ser padrão para os sensores na aferição de variáveis microclimáticas, conforme a ISO 7726 (ISO, 1998). Porém, Grimmond et al. (2001) observa que a influencia do fator altura do ponto de visão não é discutido de forma mais ampla entre pesquisadores da área.

A cada ponto foi realizada uma sequência completa para captura das imagens hemisféricas sobre o solo e a 1,10m acima do solo, com o auxilio de uma superfície plana, uma placa de isopor (EPS) para proteção dos equipamentos, apoio de nível e bússola para o registro da direção Norte de cada imagem. Assim, em cada ponto foram capturas seis imagens, totalizando 54 imagens hemisféricas da área de estudo.

As imagens registradas foram tratadas em programa para edição de imagens, onde foram realizados os ajustes de luminosidade, contraste e o recorte para obtenção de um frame circular das imagens hemisféricas que, em seguida foram inseridas no programa RayMan, desenvolvido por Matzarakis e distribuído de forma aberta (RayMan, 2010).

Após a inserção dos dados de localização, período do ano e horário de estudo, foram obtidas as mascara de obstrução sobre a carta solar da área de estudo e os valores do FVC para cada ponto, correspondentes às variações dos valores de ângulo e altura de visão.

Os resultados foram avaliados por meio dos coeficientes de erro para aferição do efeito dos fatores ângulo e altura sobre os valores estimados do FVC obtidos com as lentes alternativas E-180 e E-235, em relação aos valores de referência obtidos com o equipamento ER. Os pressupostos de homocedasticidade e aderência dos resíduos a distribuição normal foram avaliados pelos testes de Levene e Kolmogorov-Smirnov, respectivamente, não detectando diferenças ao nível de significância menores que 5%.

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3 Resultados e Discussão Nos testes preliminares foi possível identificar que, na câmera de smartphone sem o sensor Full Frame a redução do fator de corte padrão de 16x9cm para um fator de 4x3cm proporcionou menor área de corte da imagem. Para o enquadramento 4x3cm o Frame circular da imagem apresentou área de corte mais reduzido nas duas extremidades da área circular, comparada a área de corte da imagem para o enquadramento mais retangular de 16x9cm.

As limitações do fator de corte da câmera do smartphone, EA-180 e EA-235, foram contornadas com o posicionamento das áreas de corte na direção das áreas com elementos de obstrução. Na edição das imagens as áreas do corte foram completadas, como pode ser observado nos diagramas hemisférico da Figura 3 (a) (b) (c), obtidos com o equipamento alternativo.

Figura 3 – Diagramas hemisféricos, obtidos com o equipamento de referencia (ER) e os equipamentos alternativos (EA-180 e EA-235) .

Quanto ao ângulo de abertura, para as lentes alternativas foi observado um ângulo real menor que o especificado. A lente alternativa de 180° apresentou uma redução aproximada de 15°, ou seja, a abertura angular estimada foi de 165°. Para a lente alternativa de 235° a redução observada foi de aproximadamente 75°, com abertura angular estimada de 160°. Para a lente de referencia, as imagens testadas confirmaram a abertura real de aproximadamente 180°. O efeito proporcionado pelos diferenColetânea física Ambiental

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tes ângulos de abertura das lentes testadas pode ser visualizado nos diagramas hemisféricos. Para o equipamento ER o registro das áreas de obstrução foi maior, comparado ao registrado pelos equipamentos alternativos, EA-180 e EA-235, com ângulos de abertura efetivos menores que 180°, conforme diagramas hemisféricos apresentados na Figura 4 de alguns dos pontos avaliados.

Figura 4 – Exemplo dos ddiagramas hemisféricos obtidos com o equipamento de referencia (ER), os equipamentos alternativos (EA-180 e EA-235) e com o ponto de visão no solo (0,0m) e acima do solo com (1,10m)

Na Figura 5(a) (b) são apresentados os valores estimados do FVC correspondentes à variação dos fatores ângulo e altura de visão. O ER apresentou valores menores, comparados aos valo470

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res do FVC dos equipamentos alternativos EA-180 e EA-235.

O ponto 2, apresentou a menor parcela de céu visível com FVC médio de 0,042(0,0m) e 0,047(1,10m), seguido do ponto 9 com médias de 0,122(0,00) e 0,127(1,10) em área com elevada cobertura arbórea. Os valores máximos do FVC foram registrados no ponto 6 com médias de 0,694(0,0m) e 0,695(1,10m), seguido do ponto 4 com médias de 0,507(0,00) e 0,543(1,10).

De modo geral para equipamentos e alturas, os pontos, 1, 2 e 3 com relação H>W a média do FVC foi menor, em comparação a média dos pontos, 4, 5, 6 em áreas com relação H<W, onde os pontos 7, 8 e 9 apresentaram redução significativa do FVC devido a maior cobertura arbórea nos pontos.

Figura 5 – FVC para o equipamento de referencia (EA) e os alternativos (EA180 e EA-235): (a) no nível do solo e (b) acima do solo Coletânea física Ambiental

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Na avaliação comparativa dos valores do FVC obtidos com o equipamento de referencia ER e os equipamentos alternativos para cada altura do ponto de visão, as menores diferenças foram estimadas para o ponto 2 com menor FVC e as diferenças máximas para os pontos 4 e 6 com os maiores valores do FVC dos pontos avaliados. As diferenças foram menores para o EA-180, em relação aos percentuais do EMR para as duas alturas. Porem observa-se que as diferenças entre os equipamentos alternativos foram ampliadas com o deslocamento do ponto de visão para 1,10m de altura, conforme Tabela 2.

Tabela 2. Estimativa do erro absoluto (EA) mínimo, máximo e o erro médio relativo (EMR) dos valores do FVC, na avaliação dos fatores ângulo e da altura do ponto de visão.

Altura

Equipamentos

EA min.

EA max.

EMR%

0,00

EA-180

0,007

0,247

44,4

0,00

EA-235

0,012

0,248

49,3

1,10

EA-180

0,020

0,232

46,5

1,10

EA-235

0,023

0,268

55,8

(m)

Comparação entre alturas 0,00 e 1,10 0,00 e 1,10 0,00 e 1,10

ER

-0,009

0,048

2,7

EA-180

-0,008

0,055

4,6

EA-235

-0,055

0,091

7,5

Considerando os efeitos sobre o FVC em relação à variação do fator altura do ponto de visão, apresentados na Tabela 2, as diferenças para o ER e o EA-180 foram menores, com reduzidas 472

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diferenças percentuais entre os EMR. Para o EA-235 as diferenças foram mais acentuadas, com maior percentual do EMR, comparado aos valores para os equipamentos ER e EA-180. Entre os pontos 7, 8 e 9 com maior cobertura arbórea, o FVC a 1,10m foi menor que os tomados na altura do solo, apresentando maior frequência de erros absolutos negativos para todos os equipamentos testados.

Os resultados da avaliação dos equipamentos em relação aos valores do FVC de referencia, demostram maior diferença entre os valores obtidos a 1,10m de altura. A elevação do ponto de visão proporcionou redução no registro das áreas da obstrução, gerando aumento proporcional da área de céu visível, o mesmo efeito ocorreu com a redução do ângulo de visão, de 180° para 165 e 160°, o que resultou em maior diferença do EA-235 em relação ao EA-180 e destes em comparação aos valores do FVC obtidos com o ER. As diferenças estimadas para o FVC são compatíveis com os valores encontrados por Minella et al. (2009) que, em avalição de equipamentos com lentes Fisheye de 180 e 160° obteve erros absolutos de 0,10 a 0,29 com erro médio relativo percentual de 59,0% entre os valores do FVC de 14 pontos em ruas urbanas.

Com relação ao fator altura do ponto de visão, a variação entre o nível zero e a 1,10m acima do solo, para os valores do FVC as diferenças não atingem 8%. Observa-se que resultados encontrados para alturas maiores apontaram diferenças significativas, como as encontradas por Grimmond et al. (2001) entre o nível zero e a 1,40m de altura, e as observadas por Sevensson (2004), que identificou diferenças significativas para os valores do FVC obtidos no nível zero e a 2,0m de altura do solo.

O efeito da variação do fator ângulo das lentes dos equipamentos e do fator altura sobre o FVC foi diferenciado entre as áreas avaliadas, sendo que, nas áreas com relação de H>W, pontos 1, 2, 3, apresentaram diferenças do FVC com EMR de Coletânea física Ambiental

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47,6%. Para as áreas com relação de H<W, pontos 4, 5 e 6, o EMR estimado foi de 57,6%, entretanto, para os pontos 7, 8, 9 mesmo estando localizados em áreas com relação de H<W a área de obstrução da abóboda celeste foi ampliada devido às copas das árvores, gerando redução nas diferenças do FVC com percentual do EMR de 37,9%.

Os resultados observados corroboram com as observações de Grimmond et al. (2001), sobre o impacto das variações do ângulo das lentes serem mais acentuado em áreas com relação de H<W, ou seja, altura dos planos de obstrução menor que a largura total da área avaliada, entretanto, não foi considerado a obstrução da abóboda celeste por copas arbóreas.

4 Conclusões Este estudo avaliou a variação dos fatores ângulo e altura de visão em imagens hemisféricas obtidas por lentes Fisheye genéricas acopladas a uma câmera de smartphone, em relação aos valores do FVC obtidos em diferentes espaços urbano, tendo-se como referência as imagens hemisféricas obtidas por uma câmera Nikon Coolpix-4300 com lente Fisheye FC-E8.

As lentes Fisheye genéricas testadas apresentaram ângulo de abertura menor que os especificados, com redução de 15° para a lente de 180° e de 75° para a lente de 235°, em valores aproximados, ou seja, ângulos de visão menores que do equipamento de referência com lente Fisheye de 180°.

O menor ângulo de visão das lentes alternativas proporcionou diferenças expressivas no registro das imagens hemisféricas, com efeitos diretos sobre os valores do FVC que, de modo geral apresentaram acréscimo médio de 44,4% a 55,8% em relação aos valores do FVC de referencia obtidos no nível do solo e a 1,10m acima do solo, respectivamente.

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Entretanto, na avaliação comparativa da variação do fator altura do ponto de visão não reportou efeitos expressivos sobre os valores estimados do FVC. Para os equipamentos alternativos os efeitos sobre o FVC obtido a 1,10m de altura foram maiores, com diferenças de 4,6% a 7,5 %, em relação à diferença de 2,7% estimada para as diferenças médias obtidas com o equipamento de referencia.

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Marta Nogueira (org.)

PARTE 25 Análise microclimática em estacionamentos pavimentados de área urbana em clima tropical Soneize Auxiliadora de Miranda1; Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira2; Flávia Maria de Moura Santos2; Eduardo Menacho Campos3; Luana Belo Nonato3; Carlos Gabriel Novelli3; Laís Braga Caneppele1; Everaldo Nonato da Conceição1 1 Doutorandos do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: soneize@gmail.com E-mail: laiscaneppele@gmail.com E-mail: everaldo.conceicao@cba.ifmt.edu.br 2 Professoras do Departamento de Arquitetura e Urbanismo/ FAET e do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: mcjanp@gmail.com E-mail: flavia-mms@hotmail.com 3 Graduandos de Arquitetura e Urbanismo, Alunos de Iniciação Científica PIBIC, Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/ IF/ UFMT, Cuiabá/ MT E-mail: eduardomenachocampos@live.com E-mail: luanabelononato95@gmail.com E-mail: carlosgnbk@gmail.com

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1 Introdução No meio urbano as distintas configurações de ocupação e uso do solo podem contribuir para gerar ambientes térmicos mais confortáveis ou agravar as condições térmicas naturais. Em regiões de clima tropical diversas pesquisas com foco no microclima urbano têm detectado alterações no ambiente térmico, identificadas pela formação de ilhas de calor urbano (ICU) (SANTOS et al, 2013; HAASHEMI et al, 2016).

A ocorrência das ICU é resultante de diversos fatores conjugados, em resposta as características termodinâmicas de materiais construtivos, a redução das áreas vegetadas e a dinâmica das atividades antrópicas, que contribuem em diferentes níveis à elevação da temperatura da superfície, da temperatura do ar e a consequente redução da umidade em áreas urbanizadas, diferenciando-se das áreas periféricas e do entorno rural (ROSENFELD et al, 1998).

Nos espaços intraurbano do sistema viário, notadamente, os fatores para ocorrência das ICU são mais evidenciados, devido a frequente ausência de vegetação, a extensa impermeabilização do solo, a redução do albedo e a elevada difusividade térmica da pavimentação das superfícies, associados à circulação de veículos automotores, agravando as condições do ambiente térmico em grande parte das cidades tropicais (GARTLAND, 2010).

Em regiões de clima tropical a atenuação da radiação solar incidente, direta ou difusa, é a principal estratégia para propiciar ambiência térmica mais confortável em áreas externas. Neste contexto, o sombreamento proporcionado pela cobertura vegetal apresenta-se como agente regulador no intercambio dos Coletânea física Ambiental

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fluxos de radiação, resultante dos processos biológicos vegetal, destacando-se a fotossíntese e a transpiração, que estão associadas ao potencial para absorção da radiação de ondas curtas e a demanda atmosférica, temperatura e umidade do ar (LABAKI et al. 2011; OLIVEIRA et al. 2013).

Shashua-Bar, Tsiros e Hoffman (2010) analisaram o comportamento microclimático e a cobertura arbórea em espaços do sistema viário com variação da morfologia espacial. Foi observada correlação das variáveis temperatura do ar e a cobertura arbórea, entretanto, o efeito sobre a temperatura do ar apresentou correlação com outros fatores como a orientação geográfica e o trafego de veículos.

Alguns parâmetros biofísicos da estrutura vegetal definem o potencial do sombreamento proporcionado por diferentes espécies arbóreas tais como, as características das espécies e a distribuição espacial dos elementos arbóreos, conforme identificado por Abreu-Harbich, et al. (2015). Em pesquisa desenvolvida em duas praças públicas Oliveira et al. (2013) identificaram a influencia do sombreamento arbóreo sobre as variáveis temperatura e umidade relativa do ar por meio do índice de sombreamento arbóreo (ISA) em relação à área total das praças avaliadas.

A eficácia do sombreamento arbóreo no ambiente térmico externo está associada a fatores da morfologia urbana, as variáveis atmosféricas e as especificidades da cobertura vegetal, como o potencial de obstrução à radiação solar e a permeabilidade à ventilação no ambiente, que podem proporcionar variações significativas na temperatura das superfícies e na temperatura e unidade do ar, como identificado por Spangenberg et al. (2008).

O equilíbrio entre a temperatura da superfície, o estado higrotérmico do ar e a velocidade de vento definem as condições do ambiente térmico dos espaços interurbano.

Neste contexto, confirma-se a importância na ampliação de estudos quanto às relações da cobertura arbórea de estacionamentos pavimentados em área urbana. Diante do exposto o 480

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objetivo do presente estudo foi analisar as relações entre os atributos do espaço urbano a cobertura arbórea e comportamento microclimático em estacionamentos pavimentados.

2 Material e métodos O estudo foi desenvolvido na cidade de Cuiabá, capital do estado de Mato Grosso, inserida no bioma Cerrado da região centro oeste brasileira. Localiza-se a 15°35’46” de latitude sul e a 56°05’48” de longitude oeste, com altitude média inferior a 200m acima do nível do mar Figura 1. O perfil climático da cidade é o tropical semiúmido do tipo Aw, conforme classificação de Köppen-Geiger, caracterizado por precipitação elevada na primavera-verão e por seca acentuada no outono-inverno.

No período chuvoso, do mês de novembro a abril, a precipitação acumulada atinge 1196,00 mm com temperatura média de 27,9°C. O período de menor precipitação compreende o mês de maio a outubro, com precipitação acumulada de 146,30 mm e temperatura média de 25,5°C (MACHADO, et al. 2015).

Figura 1 – O estado de Mato Grosso, a capital do estado e o perímetro urbano de Cuiabá, a porção urbana campus da Universidade Federal de Mato Grosso.

Fonte: Imagem IBGE, Prefeitura Municipal-IPDU e Google Earth, adaptada pelos autores (2017) Coletânea física Ambiental

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A porção urbana selecionada para a pesquisa foi o campus da Universidade Federal de Mato Grosso. A área enquadra-se ao objeto de estudo por apresentar cobertura vegetal integralmente implantada e consolidada em ambiente urbano. O campus encontra-se localizado na região leste do perímetro urbano da cidade, sendo uma zona mista de alta densidade construída, caracterizada por uso comercial, institucional, de serviços e o residencial, conforme Figura 1.

As áreas de estacionamento no campus apresentaram diferenças quanto às configurações espaciais, sendo, em sua maioria estacionamentos lineares paralelos ao leito carroçável das vias.

Dentre os 36 estacionamentos existentes, foram selecionados oito amostras. As áreas selecionadas possuem as maiores superfícies pavimentadas, delimitação definida da área para estacionamento e diversidade quanto à distribuição espacial da arborização existente, conforme descrição na Tabela 1.

Tabela 1- Áreas e o número total de vagas para veículos nos estacionamentos selecionados ESTACIONAMENTOS

Altitude Área Total (m) (m2)

Asfalto (m2)

Canteiros (m2)

Vagas Nº

E-1

180

4.477,1

4.225,22

251,9

115

E-2

185

4.490,4

4.675,6

---

170*

E-3

187

4.108,2

4.277,6

---

200

E-4

186

3.746,9

2.967,18

779,7

142

E-5

180

2.702,5

2.535,98

166,5

110

E-6

179

4.549,0

4.286,99

262,0

160

E-7

177

11.698,9

11.698,94

---

440

E-8

174

4.474,9

4.474,88

---

194

* O estacionamento não possui demarcação das vagas, sendo assim o numero de vagas foi estimado.

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2.1 Procedimentos metodológicos Para este estudo, a escala horizontal de análise considerada foi a do microclima, onde cada superfície e os elementos constituintes do entrono podem definir as condições microclimáticas entre os espaços intraurbanos (OKE, 1997). Sendo, conforme Katzschner (2009), a escala típica de influencia dos espaços públicos, praças, sistema viário, calçadas, pátios e o entrono dos volumes edificados. Nesse sentido, a avaliação microclimática dos estacionamentos foi pautada no método de KATZSCHNER-1997, que consiste de modo geral em qualificar e quantificar os atributos físicos e espaciais dos espaços urbanos, expressos em mapas temáticos, buscando-se a identificação e a caracterização dos padrões térmicos e dinâmicos das condições microclimáticas em áreas urbanas.

O método empregado foi a pesquisa exploratória, desenvolvida por meio dos seguintes procedimentos: monitoramento microclimático nos estacionamentos e na avenida principal, definida como área externa (AE); caracterização da ocupação do solo; caracterização da cobertura arbórea sazonal nos estacionamentos; e análise microclimática dos estacionamentos e a relação com os atributos da ocupação dos solo.

A caracterização da ocupação do solo foi realizada de acordo com observações in loco e dados das imagens do campus, foram identificados seis diferentes tipos de cobertura do solo, sendo estas: áreas ocupadas por edificações; pavimentação em concreto; pavimentação asfáltica; solo exposto, superfícies de corpos d’água e vegetação, abrangendo cobertura arbórea, arbustiva, vegetação rasteira e gramados. Para elaboração dos mapas de ocupação do solo a área de abrangência dos estacionamentos foi definida com raio de influencia de 140,0m, sendo estabelecido conforme metodologia de Katzschner 1997. Quanto aos efeitos Coletânea física Ambiental

483

sobre o solo as classes de ocupação foram agrupadas em duas categorias sendo, áreas impermeáveis (CS-Imper) e as áreas permeáveis (CS-Perm).

A caracterização sazonal da cobertura arbórea nos estacionamentos foi elaborada tendo-se como base imagens de alta resolução do mês de agosto para o P.S e do mês de março para o P.U. O método empregado foi o da classificação direta, conforme os seguintes procedimentos: Inserção e ajustes de escala das imagens em software CAD; elaboração de uma malha vetorial de 1m x 1m sobre as áreas; mascaramento das células da malha correspondente às áreas do dossel arbóreo; na última etapa foi estimada a área do mascaramento, ou seja, da cobertura arbórea e o percentual relativo à área total do estacionamento.

O planejamento do transecto móvel e a distribuição dos pontos foram definidos conforme objetivos propostos e o menor tempo na realização do percurso. Os pontos forma distribuídos na avenida de ligação entre os estacionamentos (AE), sobre superfície gramada dos canteiros centrais e na lateral da via de acesso, perfazendo 6 pontos,. Nas áreas dos estacionamentos, do E-1 ao E-8, os pontos foram distribuídos a céu aberto sobre a superfície pavimentada, totalizando 15 pontos, sendo um de fechamento, conforme apresentado na Figura 2.

Figura 2 - Localização dos estacionamentos e dos pontos do transecto móvel.

Fonte - Imagem Google Earth adaptada pelos autores (2017) 484

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20h

3° - 7, 14,

20h

2° - 7, 14,

20h

1° - 7, 14,

-Horários

Medições

22

21

20

Set-16

21

19

18

Out-16

24

23

22

Nov-16

15

13

12

Dez-16

25

24

23

Jan-17

20

17

16

Fev-17

9

8

7

Mar-17

13

12

11

Abr-17

19

18

17

Mai-17

23

22

21

Jun-17

26

25

24

Jul-17

11

8

7

Ago-17

Tabela 2 - Coleta dos dados microclimáticos, mês, ano, dias, horários e sequencia das medições

O monitoramento foi realizado mensalmente durante três dias, ao longo de 12 meses, detalhado na Tabela 2. Os transectos foram realizados em três períodos, matutino às 7h, vespertino às 14h e noturno às 20h, conforme padronização indicada pela OMM (Organização Mundial de Meteorologia). Ao final do monitoramento foram contabilizados dados de 36 dias e 1530 coletas das variáveis definidas para o estudo.

As aferições das variáveis temperatura do ar (Ta °C), umidade relativa do ar (UR %), velocidade do vento (Vv m/s) e a temperatura da superfície (Ts °C), foram realizadas concomitantes nos pontos do percurso, por meio dos instrumentos: Termo higrômetro com data logger, modelo Hobo, utilizando-se de abrigo ventilado confeccionando em PVC; Anemômetro portátil de leitura instantânea e um Termômetro infravermelho, ambos modelos Instrutherm. Os sensores foram posicionados de 1,30 a 1,40 m acima do solo, conforme a norma ISO 7726 (ISO, 1998).

2.2 Tratamento e análise dos dados A avaliação microclimática das áreas monitoradas foi realizada tendo-se como variáveis resposta a Ta, UR, Vv e a Ts. Os valores das medianas, variâncias e os valores mínimos e máximos absolutos, foram representados por gráficos boxplot para o ciclo sazonal e horário das medições, sendo, às 7h, às 14h e às 20h.

Para avaliação da significância estatística das diferenças entre as áreas, inicialmente foi realizada a verificação dos pressupostos, homocedasticidade e aderência dos resíduos a distribuição Normal, pelos testes de Levene e Kolmogorov-Smirnov, respectivamente. Sendo constatado a não normalidade dos dados, optouse pelo teste não paramétrico de comparação de medianas de Mann Whitney, sendo o teste adequado a pequenas e grandes amostras, assim como a conjuntos de dados não pareados. Com base nos resultados estatísticos, a análise de Clusters foi aplicada na avalição comparativa dos estacionamentos. O método empregado foi o de ligação média entre grupos, distancia Euclidiana Quadrática com sumarização das variáveis (escore z), devido às diferentes escalas das variáveis.

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3 Resultados e discussão 3.1 Caracterização da cobertura do solo Houve diferença expressiva entre as classes de ocupação do solo nas áreas de influencia dos estacionamentos, conforme valores presentados na Tabela 4. A classe Vegetação apresentou maior abrangência em todas as áreas, com valor percentual máximo na área E-5, seguida das áreas E-6 e E-1. A classe Edificações apresentou maior ocupação nas áreas E-6, E-4, E-3 e E-5, respectivamente, quando comparados aos percentuais das demais áreas, onde a classe Asfalto apresentou maior percentual com valor máximo para a área E-7, seguida das áreas E-1, E-2 e E-8, respectivamente. Para a classe Concreto a maior ocupação ocorreu nas áreas E-8 e E-4, respectivamente. A classe Solo Exposto e a classe Água, presente somente na área E-8, apresentaram baixa ocupação em comparação as demais classes, com os maiores valores de Solo Exposto nas áreas E-3 e E-4 e nas demais áreas com valores abaixo de 1%. Os percentuais estimados para as classes definidas para este estudo são condizentes com os valores encontrados por REZENDE et. al. 2014, em mapeamento de ocupação do solo para a porção urbana UFMT.

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Mapa de ocupação do solo (CS) E-1 % 13,9 7,8 23,8 45,4 52,6 0,5 53,1

CLASSES Edificações Concreto Asfalto CS-Imper.

Vegetação Solo exposto Água CS-Perm.

46,2

-

-

46,2

53,1

21,9

10,5

20,8

E-2 %

43,6

-

4,7

38,9

56,3

23,0

8,8

24,6

E-3 %

43,0

-

2,8

40,2

56,2

17,0

13,2

26,1

55,9

-

0,1

55,8

44,2

17,2

8,8

18,2

E-4 % E-5 %

53,1

-

-

53,1

47,0

8,8

9,6

28,6

E-6 %

49,6

-

-

49,6

51,2

29,5

6,5

15,2

E-7 %

50,8

2,9

0,7

47,3

50,1

19,5

15,8

14,9

E-8 %

Tabela 4 – Exemplo de mapa CS, percentuais das classes da cobertura do solo e das categorias de permeabilidade do solo

Em relação à permeabilidade do solo, os maiores percentuais da categoria CS-Imper foram para as áreas E-3, E-4, seguidas das áreas E-2, E-7 e E-8, respectivamente. Nas demais áreas houve maiores percentuais da categoria CS-Perm, no E-5, seguido dos estacionamentos E-6 e E-1, quando comparadas às demais áreas. Observa-se que, nas áreas E-4, E-3 e E-5 houve maior diferença entre as categorias de permeabilidade do solo, em intervalo de 12 a 14%, em relação às demais áreas onde as diferenças entre as categorias CS-Perm e CS-Imper ficaram abaixo de 8%.

As áreas apresentaram diferenças entre a configuração espacial e o nível de CA, em 50% dos estacionamentos, E-2-3-7-8, a arborização encontra-se alinhada ao perímetro da área pavimentada, definidos como grupo 1 (G-1). No grupo 2 (G-2), estacionamentos E-1-4-5-6, a arborização encontra-se ao longo do perímetro e em canteiros lineares entre as vagas. A maior distribuição espacial da arborização nos estacionamentos do G-2 proporcionou os maiores valores da CA, quando comparados aos estacionamentos do G-1, com menores valores da CA tanto no P.S quanto no período P.U. Entretanto houve maior frequência (75%) dos estacionamentos com valores da CA abaixo de 32% no P.S e abaixo de 43% no P.U conforme apresentado na Tabela 5. O’donoghue, et al 2013, observaram maior frequência de baixa densidade arbórea, menor que 52%, em levantamento de campo abrangendo vinte estacionamentos comerciais.

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Mapa da cobertura arbórea (CA)

G-2

G-1

Grupos

CA (m2) 759,3 475,9 1545,9 1533,9 1224,3 780,8 1725,8 1449,4

Est. E-2 E-3 E-7 E-8 E-1 E-4 E-5 E-6

31,9

53,6

20,8

27,4

34,3

13,2

11,6

16,9

P.S %

2145,9

2096,0

1312,9

1914,3

1804,5

1844,8

1511,5

966,6

CA (m2)

47,2

65,1

35,0

42,8

40,3

15,8

36,8

21,5

P.U %

-15,3

-13,7

-14,2

-15,4

-6,1

-2,6

-25,2

-4,6

Dif. %

Tabela 5 – Exemplo de mapa da CA, área da CA, percentuais da CA e as diferenças entre os períodos P.U e P.S

A variação sazonal da CA entre os estacionamentos apresentou significância estatística, com p < 0,05. O efeito sobre a CA, entre o P.U e o P.S com maior restrição hídrica, apresentou redução em todos os estacionamentos, com maior valor percentual para o E-3, comparado aos demais estacionamentos. Conforme observações em campo, a maior diferença no E-3 foi devido à concentração de espécies decíduas e semidecíduas, como a Enterolobium contortisiliquum (Orelha de negro), a Tabebuia caraíba (Mart.) Bureau (Ipê amarelo do Cerrado) e a Caesalpinia pluviosa (Sibipiruna) dentre outras. Nos demais estacionamentos do G-1 o feito sazonal foi menor, quando compadrados os valores estimados para o G-2 com redução máxima nos E-1 e E-6, apresentados na Tabela 5. Quanto à variação sazonal da CA em superfícies pavimentadas, Callejas et al 2016, relacionou positivamente a sazonalidade dos fluxos de calor sensível e latente em área urbana da cidade de Cuiabá-MT à variabilidade sazonal das superfícies vegetadas, associadas às superfícies pavimentadas.

3.2 Caracterização do período de estudo A precipitação nos meses do período de estudo apresentou distribuição mensal condizente ao padrão da normal climatológica Cuiabá-MT (1961-1990), com maior precipitação acumulada no período chuvoso e menor precipitação acumulada no período seco, apresenta na Figura 3.

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Figura 3 – Comportamento mensal da precipitação no período de estudo (P), precipitação da normal climatológica (N) e variação da temperatura do ar no período de estudo, destaque nos meses do período seco (P.S)

A precipitação acumulada apresentou média sazonal de 46,6 mm no P.S e de 209,5 mm no P.U, valores próximos às medias de referencia de 46,4 e 206,1mm, respectivamente. A variação mensal da temperatura do ar, no período de estudo, apresentou média mínima no mês de julho e a média máxima no mês de agosto. As variabilidades sazonal e mensal corroboram com os padrões identificados por Machado, et al. (2015). Observa-se que o período de medição definido para o presente estudo foi representativo do perfil climático da cidade de Cuiabá-MT.

3.3 O microclima nos estacionamentos As variações espacial e temporal da Ta são apresentadas na Figura 4 (a) (c). Entre os estacionamentos houve diferença sazonal nas amplitudes dos valores medianos da Ta, com variação no P.S de 0,4°C (20h) a 2,2°C (14h) e menor variação no P.U com intervalo de 0,6°C (20h) a 1,4°C (7h). No ciclo horário, às 7h a Ta mínima foi a dos estacionamentos E-1-2 e a máxima no E-8, 492

Marta Nogueira (org.)

com a mesma variação espacial para os dois períodos. Às 14h a Ta mínima foi a do E-1, tanto no P.S quanto no período P.U, entretanto, para os valores máximos da Ta houve maior variação espacial, sendo, no P.S o valor máximo nos E-4-5 e no P.U o valor máximo no E-6. No período noturno houve maior distribuição dos valores extremos da Ta, com a Ta mínima nos estacionamentos E-5-6 e a máxima no E-8 para o P.S. No P.U a Ta mínima foi a dos estacionamentos E-3-4-5 e a máxima no E-1.

Quanto às diferenças da Ta em relação à AE, houve variação temporal e espacial entre os estacionamentos. No P.S, às 7h, houve maior percentual (75%) dos estacionamentos com valores da Ta abaixo do valor da AE, a diferença máxima foi de -0,6°C (E-1-2). Às 14h houve maior percentual (75%) com valores da Ta acima da AE, com diferença máxima de 1°C (E-4-5), entretanto, às 20h, as diferenças não foram expressivas com valor máximo de 0,3°C (E-8). Para o P.U às 7h houve igual percentual (50%) dos estacionamentos com valores da Ta abaixo e acima dos valores da AE, com diferenças de -0,7°C (E-2) e de 0,7°C (E-8). Às 14h, houve maior percentual (75%) com valores da Ta acima da AE, a diferença máxima foi de 0,5°C (E-6). Às 20h, não houve diferenças expressivas em relação à AE, exceto no E-1 com diferença de 0,4°C.

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493

Figura 4 – Variação temporal e espacial das variáveis: nos meses do P.S (a) temperatura do ar, (b) umidade relativa d ar e nos meses do P.U (c) temperatura do ar e (d) umidade relativa d ar

As variações espacial e temporal da UR são representadas na Figura 4 (b) (d). O comportamento da variável UR apresentou relação com a variação da Ta, entretanto, houve menor variação sazonal das amplitudes nos estacionamentos. No ciclo horário, os menores valores da amplitude foram de 4,2% (7h) a 4,1% (20h) para o P.S e de 4,9% (7h) a 4,7% (20h) para o PU, em comparação aos valores máximos às 14h, de 8% no P.S e de 10,4% no P.U. Entre os estacionamentos nos horários matutino e noturno a UR apresentou os maiores valores para os dois períodos climático. Ás 7h, no P.S a UR mínima foi a do E-8 e a máxima no E-3, para o P.U o valor mínimo foi no E-3 e o máximo no E-7. Ás 20h a UR mínima foi a do E-1 e a máxima no E-4, às 14h a UR mínima foi a do E-7 e a máxima no E-1, tanto no P.S quanto no P.U. 494

Marta Nogueira (org.)

Em relação às diferenças da UR na AE, nos horários matutino e noturno, para o P.S houve maior percentual (75 a 88%) dos estacionamentos com valores da UR acima do valor da AE, com diferença máxima de 3,5% (E-3) às 7h. Porem, no P.U para os mesmos horários houve maior percentual (63%) de estacionamento com valores da UR abaixo ou igual ao valor na EA, com diferença máxima de -3,2% (E-7) às 7h. Às 14h, com os maiores valores da Ta, para os dois períodos houve maior percentual (75%) dos estacionamentos com valores da UR abaixo do valor da AE, com diferenças máximas no P.S de -3,10% (E-3-8) e diferença de -3,2% (E-7) no P.U. As variações espacial e temporal da Ts são apresentadas na Figura 5 (a) (c). O comportamento da variável Ts apresentou variação esperada, com os menores valores da Ts sobre a superfície gramada na AE e os maiores valores sobre a pavimentação asfáltica. Entre os estacionamentos, a variação sazonal da Ts apresentou similaridade, com amplitude máxima de 5°C nos horários diurno e menor amplitude no horário noturno com valor máximo foi de 1°C. Para o ciclo diário, em todos os horários os valores mínimos da Ts foram registrados nos estacionamentos E-1 e E-6, tanto no P.S quanto o P.U. Para os valores máximos da Ta, ás 7h foi a do estacionamento E-8, nos dois períodos. Às 14h, com as superfícies mais aquecidas a Ts máxima no P.S ocorreu nos estacionamentos E-1-4-7 e no P.U o valor máximo foi no E-3. Às 20h houve menor variação dos valores da Ts entre os estacionamentos, no P.S a Ta máxima ocorreu nos estacionamentos E-2-3-4-5-7-8. No P.U não houve variação dos valores da Ts entre os estacionamentos.

Quanto às diferenças em relação à superfície gramada na AE, entre os estacionamentos houve variação espacial e temporal. Às 7h a diferença mínima foi de 3°C (E-1-6) e a máxima de 8°C (E-8), para os dois períodos. Às 14h as diferenças atingiram Coletânea física Ambiental

495

os maiores valores, no P.S a diferença mínima foi de 10°C (E-6) e máxima foi de 15°C (E-1-4-7), no P.U a diferença mínima foi de 16°C (E-6) e a máxima de 21°C (E-3). Após o por do sol, às 20h as diferenças no P.S variaram de 9°C (E-1-6) a 10°C (E-2-34-5-7-8) e no P.U não houve variação, a diferença foi constante de 10°C para os oito estacionamentos. (a)

(b)

PU

(c)

(d)

Vv m/s

Ts °C

Vv m/s

Ts °C

PS

Figura 5 – Variação temporal e espacial das variáveis: nos meses do P.S (a) temperatura da superfície, (b) velocidade do vento, nos meses do P.U (c) temperatura da superfície (d) velocidade do vento

As variações espacial e temporal dos valores médios da Vv são apresentadas na Figura 5(b) (d). A ventilação apresentou diferenças expressivas entre os horários monitorados, porém, em acordo com o perfil típico da cidade, com baixa velocidade de vento no período diurno e acentuada calmaria no período noturno. Entre os estacionamentos no P.S as amplitudes dos valores médios da Vv foram de 0,19m/s (7h) a 0,64m/s (14h), com maior frequência no ciclo horário dos valores mínimos da Vv no E-1, para os valores máximos da 496

Marta Nogueira (org.)

Vv houve maior distribuição com ocorrência nos E-2-3-7.

No P.U os valores da amplitude média foram de 0,26m/s (20h) a 0,72m/s (14h), com maior frequência dos valores mínimos da Vv nos estacionamentos E-1 e E-6 e dos valores máximos nos estacionamentos E-2 e E-4.

Quanto às diferenças em relação à AE, no P.S para os horários diurno houve maior percentual dos estacionamentos (62% a 75%) com média da Vv abaixo do valor da AE. A diferença máxima foi de -0,33m/s ás 14h no E-1. Às 20h, houve maior percentual (75%) com média da Vv acima do valor da AE, com diferença máxima de 0,2m/s no E-3. No P.U, entre o ciclo horário do monitoramento, houve maior percentual (63%) dos estacionamentos com valores médios da Vv abaixo do valor da AE, com diferença máxima de -0,35m/s às 14h no E-6.

3.4 Análise estatística Na avaliação estatística, entre os estacionamentos as diferenças para as variáveis Ta e UR não apresentaram significância estatística (Teste de Mann-Whitney: para Ta p-valor>0,05, para UR p-valor>0,05). Entretanto, para as variáveis Ts e Vv o teste reportou diferenças significativas no nível de significância de 5% (Teste de Mann-Whitney: para Ts p-valor<0,05, para Vv p-valor<0,05). Desse modo, buscando-se identificar os grupos homogêneos entre os estacionamentos, a análise de Cluster foi realizada com a interação entre as variáveis Ta, UR, Vv e a Ts. Por meio do método da distancia Euclidiana Quadrática foram avaliadas as ligações médias entre grupos, obtendo-se o dendograma apresentado na Figura 6.

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E E-7 E-1 E-2 E-5 0 10 15 20 25 E-6 E-8 E-3 7 4 Y-4 5 2 1 6 3 8 Combinação de cluster de distância redimensionado

Dendrograma usando ligação média (entre grupos)

C1

C2

C3

C4

Figura 6– Dendograma de similaridade entre os grupos homogêneos

Considerando a distância máxima próxima a linha 5, foram obtidos quatro clusters: C1 formado pelos estacionamentos E-4 e E-5; C2 formado pelos estacionamentos E-2 e E-3; C3 formado pelos estacionamentos E-7 e E-8; e o C4 formado pelos estacionamentos E-1 e E-6. De acordo com o dendograma obtido, a caracterização dos agrupamentos foi sintetizada na Tabela 6.

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C4

C3

C2

C1

1

2

2

E-1

E-6

1

E-2

E-8

1

E-3

1

2

E-5

E-7

2

Grupos

E-4

Clusters

31,9

27,4

34,3

13,2

16,9

11,6

53,6

20,8

CA-P.S

47,2

42,8

40,3

15,8

21,5

36,8

65,1

35,0

CA-P.U

47,0

46,4

49,2

51,2

53,9

56,4

47,0

57,0

CS-Imper.

53,1

53,6

50,8

48,9

46,2

43,6

53,1

43,0

CS-Perm.

29,5

30,1

30,4

30,2

29,6

29,8

30,1

30,0

Ta med.

59,8

59,4

56,2

56,8

58,8

57,8

57,6

57,6

UR med.

40,0

39,5

41,3

41,3

40,9

41,2

40,7

40,6

Ts med.

0,25

0,26

0,36

0,47

0,53

0,48

0,40

0,36

Vv med.

Tabela 6 – Caracterização dos clusters, cobertura arbórea (CA), categorias de permeabilidade do solo e as médias das variáveis no período do estudo.

De acordo com os tributos reunidos em um mesmo cluster, pode-se confirmar que a distribuição espacial da arborização e a cobertura arbórea foram fatores influentes no comportamento microclimático dos estacionamentos, uma vez que os clusters C1 e C4 reuniram os estacionamentos do grupo G-2, com maior distribuição espacial da arborização e os maiores valores da CA, e os clusters C2 e C3 reuniram os estacionamentos do grupo G-1, com menor cobertura arbórea. Porem, os atributos das áreas de influencia dos estacionamentos também pode ter contribuído para o comportamento microclimático das áreas, observa-se que para os clusters C1 e C4 em média houve maior percentual da categoria solo permeáveis (CS-Perm.) e para os clusters C2 e C3 em média houve maior percentual da categoria solo impermeáveis (CS-Imper.).

Com relação ao comportamento microclimático observa-se que para os clusters do grupo G-1, houve maior aquecimento da superfície e menor umidade do ar, porem houve maior velocidade do vento, o que pode ter contribuído para o aumento das trocas convectivas, proporcionando redução da temperatura do ar. No entanto, para os clusters do grupo G-2, houve menor aquecimento da superfície, maior umidade do ar e menor velocidade do vento, devido às características das áreas associadas ao aumento da rugosidade proporcionado pela maior cobertura arbórea, resultando em menor troca convectiva e possivelmente menor redução da temperatura do ar, devido às superfícies pavimentada dos estacionamentos. O comportamento das variáveis observadas neste estudo corroboram com os valores encontrados por Spangenberg et al. (2008), Shashua-Bar, Tsiros e Hoffman (2010) e Oliveira et al. (2013), em áreas semelhantes de superfícies urbanas pavimentadas.

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Conclusões O comportamento microclimático observado entre os estacionamentos evidenciaram a relação entre os fatores espaciais da arborização e a efetiva cobertura arbórea dos estacionamentos.

O efeito sazonal sobre a cobertura arbórea pode comprometer o potencial do sombreamento arbóreo em estacionamentos pavimentados ao longo do ano. Os resultados obtidos confirmam que o efeito da vegetação em áreas urbanas está associado à morfologia os espaços intraurbanos.

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