Na Alemanha os estudos de clima urbano já têm tradição em Frankfurt, Stuttgart, Hanover, e Kassel. Desde 1976 a Alemanha incluiu nas suas regulamentações de planejamento e construção a questão do clima urbano. Em 1977 foi divulgada a primeira seqüência da Cartilha Urbanística do Clima3, a partir da qual a noção de clima urbano como fator de planejamento passou por um notável desenvolvimento. De acordo com BAUMÜLLER, (1986, p.455-460), “since this time it has been necessary to take the atmospheric environment into consideration in the development plan of a city. The change of the skyline which takes place in the building of a city influences the interaction between the ground and the atmosphere in a three- dimensional way. This is an important point of view because planners mainly think in two dimensions.(…) Stuttgart’s practices can very well serve as a model for other cities in the Federal Republic of Germany and elsewhere. This kind of awareness of climatological needs is rather the exception than the rule.” Em Frankfurt, uma das muitas cidades européias que há muito reconheceram o valor da arborização urbana para melhorar a qualidade do ar, plantaram-se quatro fileiras de árvores de cada lado das ruas principais da cidade. (SPIRN, 1995, p.86)
3 Título original STÄDTEBAULICHE KLIMAFIBEL. Hinweise für die Bauleitplanung – folge 2. Stuttgart, 1995. Tradução do Arq. Francisco A. Gonçalves da Silva, 1998.
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Antes de outras cidades Stuttgart envolveu climatologistas nas equipes de planejamento urbano, talvez pelo fato de que a qualidade do ar não era boa, as condições geográficas eram desfavoráveis e a velocidade do vento de cerca de 2m/s, sendo que as inversões térmicas ocorriam com freqüência. Desde 1951 uma agência foi instituída para tratar dos problemas relativos à qualidade do ar, clima e ruído. A agência faz medições desses parâmetros, interpreta os resultados e orienta os planejadores. Em Stuttgart, por mais de três décadas, climatologistas, urbanistas, paisagistas e arquitetos trabalharam juntos na implementação de um grande plano para melhorar a qualidade do ar da cidade. Estudos identificaram encostas desocupadas acima da cidade como a principal fonte de ar limpo e fresco que flui à noite colina abaixo, em direção ao centro. Na época em que foi descoberto seu papel crucial na ventilação da cidade, as colinas arborizadas estavam sendo rapidamente convertidas em bairros residenciais. Por causa de sua importância para toda a comunidade, a cidade restringiu a ocupação dessas colinas, incorporando-as a um sistema radial de espaços livres, que se estende dos limites rurais ao centro da cidade. O uso do solo nesses canais de ar fresco é estritamente controlado; 100m é a largura mínima para esses canais de ar, que são plantados com grama e árvores. Em Stuttgart o tráfego foi banido das ruas centrais pouco ventiladas. Algumas ruas foram alargadas na área central para melhorar a circulação de ar. Outras medidas, tais como o uso de jardins suspensos e de telhados planos com lâmina d’água, foram introduzidas para reduzir a absorção de calor pelos edifícios. A cidade implantou parques sombreados arborizados ligados aos canais de fluxo de ar a fim de refrescar as regiões vizinhas e filtrar o ar. Tais esforços melhoraram o microclima no centro de Stuttgart. (SPIRN, 1995, p.96-99)
A experiência alemã é uma das mais desenvolvidas nessa área, e ultimamente vem sendo divulgada no Brasil pelo Prof. Dr. Lutz Katzschner, do Departamento de Planejamento Urbano de Kassel, que tem 200.000 habitantes. Ao contrário do método de Oke, que é vinculado à parte física, mas não considera a cidade construída, o método proposto por KATZSCHNER (1997) trabalha sobre a cidade construída, resultando em ações mais voltadas para a melhoria da qualidade ambiental de cidades existentes.
Durante o IV ENCAC, Salvador, em 1997, Katzschner ofereceu um curso que teve por objetivo mostrar uma forma de abordagem da climatologia urbana como subsídio para o planejamento e abordou:
• tratamento de dados climatológicos
• parâmetros relevantes para a construção de edificações nas cidades e para a expansão urbana
• técnicas de aplicação do conhecimento em climatologia no projeto da edificação e no desenvolvimento urbano
Para Katzschner são três os aspectos que influenciam o clima urbano: • ventilação e balanço de energia
• topografia do sítio • estrutura urbana
Segundo KATZSCHNER (1997, p.49) “Urban climate studies are more and more used as tool for urban planning and architecture. The main aspects are the air
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pollution complex and the thermal comfort complex, which both have to be considered in planning. (…) In many countries clean air programs define limits for air pollution concentrations, which have to be respected. For the thermal conditions no limits exist so that qualities can be described through bioclimatic complex values based on the heat balance of man as the PMV or PET. But as these values give rare information about the dynamic situation within the Urban Canopy Layer it seems sometimes easier to develop a more qualitative description, which can be used by planners. For city planners it is sometimes difficult to get data for emission concentrations or the bioclimatic complex values. Also they need a single climate map with all information.”
Segundo Katzschner, para caracterizar o clima urbano é necessário identificar os efeitos da área edificada e das áreas verdes em geral e a tipologia da área edificada (densidade, número de pavimentos, etc.).
No caso alemão os planos são desenvolvidos por bairros, com a participação de climatologistas desde a fase de concepção. As áreas apropriadas ou não para o adensamento, verticalização, áreas verdes, etc., são localizadas e dimensionadas em função do mapeamento da circulação do ar e das ilhas de calor urbanas.
Para KATZSCHNER (1997, p.49), “To implement air quality as well as the thermal comfort conditions for city planning it is important to have a urban climate description in a spacial variation. All meteorological data have to be oriented towards a qualitative classification of concrete areas. (…) This qualitative description of urban climate qualities demand to translate the meteorological data into planning criteria and link them also with the planning aims. The meteorological data can be got by measurements, theoretical approaches or numerical simulations.” É importante circular pela cidade e observar os locais mais adequados para as medições. As imagens de satélite, por registrarem as temperaturas superficiais, não mostram a dinâmica dos fluxos de ar gerados pelas diferenças entre áreas verdes e áreas construídas. Para KATZSCHNER (1997, p.50-52) o primeiro passo é uma análise geográfica de mapas de uso do solo, estruturas, alturas construídas, vegetação e sistemas de drenagem. Este diagnóstico pode ser combinado com resultados de medições de clima urbano, gerando um mapeamento de padrões climáticos que inclui todos os fatores em um único sistema de classificação climática. Katzschner também apresenta uma classificação dos fatores que influenciam o clima urbano baseada em condições de taxa de ocupação, altura e densidade dos edifícios e fator de rugosidade, o que leva a uma classificação em termos da intensidade da ilha de calor, de padrões de qualidade do ar e condições microclimáticas.
É preciso também encontrar o ponto de equilíbrio entre precisão e utilidade dos dados. O autor sugere medições simples se não há equipamentos mais sofisticados disponíveis; o mais importante é traduzir os dados brutos para facilitar o trabalho de planejamento;“...urban climate knowledge can only be integrated in the planning process if the link between planning and climatology is closed. This should be done by translating climatological data into urban planning instruments. These instrument is a climatological classification system, which implements planning advices. So to every city structure a climatic orientated quality can be defined. This aerial pattern enables planners to compare different city structures in dependence urban climate.” (KATZSCHNER, 1997, p.58)
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O segundo passo é o desenvolvimento de uma proposta de planejamento orientada climaticamente com diferentes categorias:
• áreas que devem ser protegidas ou melhoradas por razões climáticas;
• áreas importantes para o microclima urbano, para as condições de conforto térmico e para o desenvolvimento de circulações térmicas induzidas;
• áreas que apresentam más condições climáticas com recomendações para melhorias.
Dependendo da tipologia e do arranjo urbano uma variável climática pode ter maior ou menor importância e dependendo da condicionante climática (necessidade de ventilação, de conservação de energia, etc.) é melhor construir em altura com maiores afastamentos ou com gabaritos mais baixos com maior adensamento (KATZSCHNER, 1997).
Nos últimos anos pode-se dizer que cresce o número de planejadores ‘verdes’ em Frankfurt, o mapeamento climático é levado em consideração nas decisões políticas e é usado pelo governo municipal para que o planejamento de novas áreas não atrapalhe as vias aéreas de circulação de ventos.
Em Kassel, por exemplo, o vento é necessário para dispersar a poluição, mas não por exigência de conforto. Na cidade de Kassel 20 pessoas trabalharam durante um ano usando dois furgões equipados para medidas móveis computadorizadas em transectos e mais 4 a 6 bicicletas para a amostragem de microclimas. Também foram feitas medidas verticais instalando os equipamentos em torres ou usando balões meteorológicos. Através das medidas temporais é possível calcular a taxa de resfriamento de cada área urbana. Durante o V ENCAC, Fortaleza, 1999, Katzschner4 relatou os resultados dos sobrevôos em Kassel com câmeras infravermelhas para registrar as diferenças de temperaturas nas superfícies urbanas, a fim de se determinar a influência dos materiais no aquecimento urbano.
Cruzando os dados climáticos medidos com uma prévia classificação do uso do solo, densidade de ocupação, tipologia da edificação e de superfície do solo é possível elaborar uma carta-síntese da dinâmica climática, que é a base para as recomendações de melhorias nas ocupações existentes.
Seguindo o método de Katzschner, foi feito um estudo de caso para Salvador investigando as condições de ventilação urbana através do estudo da maquete da cidade e de trabalho de campo para aplicação de índices de conforto térmico em recintos urbanos. Foi estabelecido um plano de medições no qual estão sendo feitas três medições por dia, por pelo menos três dias, em períodos do ano significativos para a caracterização da variação sazonal. As áreas urbanas a serem amostradas devem ser descritas, mapeadas e fotografadas para caracterizar cada ponto da amostra.
Numa primeira aproximação a estrutura urbana pode receber uma classificação preliminar, como por exemplo, áreas de edifícios altos, áreas de edifícios baixos, áreas cobertas por vegetação, caracterizada em sua densidade de construção e tipo de revestimento superficial predominante. Através dessas características as áreas podem ser classificadas por meio de um índice de rugosidade que, por sua vez, relaciona
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uma dada tipologia de assentamento urbano a um certo comportamento climático amostrado.
A avaliação das condições bioclimáticas é feita pela aplicação de um índice de conforto térmico. A escola alemã adaptou o modelo de Fanger para condições exteriores, gerando um modelo de balanço energético homem-ambiente que pode ser aplicado em recintos urbanos.