B ONDING VIEW

os processos de adensamento e verticalização das áreas urbanas são capazes de provocar impactos sobre o clima urbano, principalmente ao se considerar os fenômenos que acontecem na camada limite ao nível das coberturas (UCL - Urban Canopy Layer).

Segundo Marcus e Detwyler (1972), as mudanças causadas no clima pela urbanização são: diminuição da radiação solar, da velocidade do vento e da umidade relativa, e o aumento da temperatura, da poluição, da precipitação e da névoa.

Uns dos produtos oriundos dos impactos provocados pela urbanização nas propriedades do clima local são as ilhas de calor urbanas.

108 De acordo com Gartland (2010, p.21) algumas características urbanas e suburbanas concorrem para alterar o balanço de energia sobre a cidade, contribuindo para a formação de ilhas de calor.

No quadro 13 extraído de Gartland (2010), temos uma síntese das características urbanas e suburbanas importantes para a formação de ilhas de calor e seus efeitos no balanço de energia.

Quadro 13: características urbanas e suburbanas importantes para a formação de ilhas de calor e seus efeitos no balanço de energia

Fonte: Gartland (2010, p.26).

De acordo com vários estudos internacionais existe relação direta entre o crescimento urbano e o aumento da intensidade das ilhas de calor. Neste sentido Nishizawa (1983 apud Fialho, 2009, p 38), destaca num quadro síntese (quadro 14) que a frequência da ocorrência de ilhas de calor tem relação direta com os estágios da urbanização.

109 Quadro 14: Estágio da Urbanização e frequência da ocorrência das ilhas de calor.

Fonte: Nishizawa (1983, p. 57. Adaptado por Fialho, 2009).

Para Perreira e Brandão (2008, p. 780):

A “ilha de calor” é um fenômeno que se manifesta no aumento da temperatura do ar local nas áreas mais densamente urbanizadas, como resultado da combinação de fatores ligados à modificação das características térmicas da superfície, da ventilação e do calor antropogênico adicionado na superfície urbana. A ilha de calor resulta da elevação das temperaturas nas zonas centrais das cidades em comparação aos seus arredores mais frescos, como as áreas rurais, causadas principalmente pela influência antrópica. Ocorrem basicamente devido às diferenças de irradiação de calor entre as regiões edificadas, com solo exposto e as regiões com vegetação, à concentração de poluentes na cidade. Observamos então que alterações no balanço de energia resultam das transformações que o processo de urbanização gera na superfície terrestre, logo a “ilha de calor” representa o fenômeno de maior significância do Sistema Clima Urbano.

Fica assim evidenciado o papel da urbanização e da ação antrópica na geração de bolsões climáticos intraurbanos (ilhas de calor).

De acordo com Rizwan et al (2008, p.40) existem algumas causas primárias da formação da ilha de calor urbana que podem ser ou não controladas, conforme a figura abaixo.

110 Figura 63: Variáveis controladas e não-controladas, responsáveis pela geração da ilha de calor.

Fonte: Rizwan et. al. (2008, p.121).

As variáveis controladas dizem respeito a forma e estrutura urbana e a população relativa. Com a adoção do planejamento ambiental através da intensificação da presença de áreas verdes e do controle urbanístico, visando reduzir a verticalização e o adensamento é possível senão acabar com o fenômeno, reduzir sua intensidade e impactos.

A urbanização concorre para a geração das ilhas de calor. Neste sentido Garcia (1999, p.29) aponta sete causas que contribuem diretamente para a formação deste fenômeno:

a) Um maior armazenamento de calor durante o dia na cidade devido às propriedades termodinâmicas dos materiais e à devolução desse calor à atmosfera, durante o período noturno;

b) A produção do calor antropogênico urbano;

c) A diminuição da evaporação devido à substituição da superfície natural por um solo pavimentado e pela eficácia dos sistemas de drenagem urbana, que possibilita a produção de um rápido escoamento da água das precipitações, eliminando-a da superfície e com isso, impedindo sua absorção pelo solo;

d) Uma diminuição do calor sensível, devido à redução da velocidade do vento, causada pelos edifícios;

111 e) _{Um incremento da absorção da radiação solar, devido ao efeito da “captura”, que} produz a distinta morfologia das ruas e dos edifícios, contribuindo para a existência de um albedo relativamente baixo;

f) Uma diminuição da perda de calor durante a noite por irradiação, devido às peculiaridades geométricas das ruas e edifícios, que diminuem o fator de visão do céu (Sky View Factor);e

g) Um aumento da radiação de onda longa, que é absorvida e reemitida em direção ao solo pela atmosfera urbana poluída.

Para Eriksen (1978 apud LOMBARDO, 1985.p.25) a ilha de calor urbana pode ser atribuída aos seguintes fatores:

a) Efeitos da transformação de energia no interior da cidade, com formas específicas (estruturas verticais artificialmente criadas), cores e materiais de construção (condutibilidade);

b) Redução do resfriamento causado pela diminuição da evaporação (poucas áreas verdes, transporte de água da chuva através de canalização); e

c) Produção de energia antropogênica, por meio da emissão de calor pelas indústrias, trânsito e habitações.

De acordo com Oke (1978) as principais causas da formação da “ilha de calor” nas cidades são:

a) O aumento da entrada de radiação de ondas longas, devido a absorção da mesma que sai e é reemitida pelos poluentes da atmosfera urbana;

b) Menores perdas de radiação de ondas longas nas ruas e canyons urbanos, devido à redução do sky view fator pelos prédios e edifícios;

c) Maior absorção da radiação de ondas curtas pela superfície urbana, devido ao efeito das construções no albedo;

d) Grande estocagem de calor durante o dia, devido às propriedades térmicas dos materiais urbanos e grande emissão de radiação durante a noite;

e) Adição de calor antropogênico na área urbana, devido à utilização de aquecedores e refrigeradores, transportes e operações industriais;

f) Menor evaporação, devido à retirada da vegetação e à diminuição de superfícies líquidas, o que diminui o fluxo de calor latente ou evapotranspiração e aumenta o fluxo de calor sensível.

112 Oke (1982) destaca ainda as causas da ilha de calor (quadro 15), levando em consideração as variáveis alteradas do balanço energético que conduzem à anomalias térmicas e as características da urbanização que motivam as mudanças no balanço energético à nível da camada de cobertura urbana (UCL) e da camada limite urbana (UBL).

Quadro 15: Causas da ilha de calor.

Fonte: OKE (1982).

Nos quadros 16 e 17 adaptados de Voogt (2002) temos as possíveis causas que potencializam o aparecimento das ilhas de calor urbanas (IC) e os controles ou variáveis atmosféricas que interferem na magnitude das mesmas.

113 Quadro 16: Causas que favorecem o surgimento de ilhas de calor urbana (ICs)

Fonte: Adaptado de Voogt (2002).

Quadro 17: Variáveis atmosféricas que influenciam na magnitude das ilhas de calor (ICs)

Fonte: Adaptado de Voogt (2002).

Nota-se ao observar o quadro 17 que a variável climática vento tem importância considerável tanto na distribuição espacial quanto na magnitude das ilhas de calor. A velocidade maior do vento diminui a magnitude da ilha de calor, espalhando-a pela mancha urbana. Por isto que as condições meteorológicas padrão para se estudar e

114 monitorar a ilha de calor atmosférica ao nível do dossel urbano são aquelas de calmaria (sem vento).

Segundo Lombardo (1985), o fenômeno das ilhas de calor urbano é causado pelos seguintes fatores:

a) a capacidade térmica de calor e a condutividade das superfícies urbanas que acarretam absorção da radiação durante o dia e sua liberação na atmosfera, à noite; b) o acréscimo de calor por combustão, aquecimento do espaço e metabolismo do corpo humano;

c) a secura das superfícies urbanas implica que não será usada muita energia para evaporação. A maior parte da energia será usada para aquecer o ar. A secura das superfícies urbanas deve-se a remoção do escoamento superficial por sistemas de esgotos urbanos, por falta de extensa cobertura vegetal e ausência de lagoas ou reservatórios de água, nos quais possa ocorrer a evaporação/transpiração;

d) a diminuição no fluxo dos ventos por causa do efeito de fricção das estruturas urbanas reduz a troca de ar da cidade com o ar mais frio da zona rural circundante, afetando os processos evaporativos que podem contribuir para os resfriamentos; e) o efeito de estufa da camada da poluição sobre as cidades também ajuda no desenvolvimento do fenômeno da ilha de calor urbano. Há redução na radiação terrestre infravermelha para o espaço à noite, de modo que a energia fica conservada dentro da atmosfera urbana, abaixo da camada de poluição.

Bernatzky (1982), afirma que a formação das ilhas de calor no interior dos ambientes urbanos ocorre devido a:

a) existência de edificações horizontais e verticais;

b) utilização de materiais de construção e de pavimentação que absorvem grande quantidade de radiação solar;

c) impermeabilização do solo, mudando suas características originais; d) redução da velocidade dos ventos pelas edificações;

e) devido a poluição que reduz a perda de radiação de onda longa pelas superfícies; f) drenagem insuficiente das precipitações; e

g) redução de energia utilizada pelos vegetais nos processos de evapotranspiração. De acordo com Fialho (2009, p. 38) dentre outro fatores que podem auxiliar na formação da ilha de calor urbana estão a impermeabilização das superfícies, favorecendo a diminuição da evapotranspiração, o tamanho da cidade (OKE, 1973 e

115 1987), a velocidade do vento (OKE, 1982), a geometria dos vales urbanos (OKE, 1981) e a diferença das propriedades físicas como, por exemplo, o albedo das superfícies13_.

De acordo com Barros e Lombardo (2012, p.66) as principais causas da ilha de calor urbano da atmosfera urbana inferior são: geometria urbana, poluição do ar, emissão de calor a partir dos edifícios, tráfego e metabolismo dos organismos vivos, cobertura do solo e materiais de construção.

Os materiais de construção possuem um albedo e graus de emissividade que influenciam diretamente no balanço de radiação e logo na temperatura da superfície e do ar. Neste sentido Bias, et al (2003, p. 1742) destacam que o fenômeno das ilhas de calor é mais verificado em ambientes urbanos, onde os diferentes padrões de reflectividade, ou de albedos, são altamente dependentes dos materiais empregados na construção civil. Nota-se que, dependendo do albedo, mais radiação será absorvida e mais calor será emitido pela superfície.

Em relação ao albedo, ele é um número adimensional que varia de 0 (nada é refletido) e 1 (tudo é refletido). Assim, uma superfície de albedo 0,5 indica que ela é capaz de refletir metade da energia solar que incide sobre ela. Na figura 64 temos o albedo de alguns materiais urbanos.

Figura 64: Albedo dos materiais urbanos.

Fonte: EPA (US Environmental Protection Agency).

116 De acordo com Landsberg (1981) as estruturas do ambiente urbano absorvem e emitem uma quantidade maior de energia em relação as áreas rurais pelo fato de que os materiais típicos de uma superfície urbana apresentam em média albedo menor, capacidade térmica menor e maior condutividade de calor.

Assim, as superfícies tipicamente urbanas, como o asfalto e concreto, são as superfícies que mais emitem radiação e, consequentemente, aumentam a temperatura do ar, criando o clima urbano e as ilhas de calor (ALVES; VECCHIA, 2012, p. 109).