Anais do XIX Encontro de Iniciação Científica – ISSN 1982-0178
Anais do IV Encontro de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação – ISSN 2237-0420
23 e 24 de setembro de 2014
Avaliação da Temperatura do Ar na Sub-Bacia Hidrográfica do
Ribeirão das Anhumas, Campinas,SP
Fernanda Carpinetti Vieira
Faculdade de Arquitetura e Urbanismo
CEATEC
[email protected]
Resumo: A pesquisa relatada tem como objetivo
avaliar o comportamento da distribuição da
temperatura do ar em um recorte da região
norte/noroeste da cidade de Campinas/SP, que
contempla a Sub-Bacia Hidrográfica do Ribeirão das
Anhumas, relacionando a variação climática com as
características do uso do solo dessa região. Desse
modo, seis pontos de coleta foram selecionados na
área de estudo durante o período da primavera, em
dias estáveis e sem precipitação. Para os estudos
foram coletados dados de temperatura do ar e
umidade relativa, analisando os efeitos das diferentes
configurações do solo sobre o clima urbano. Os
resultados demonstraram a influência das áreas
vegetadas na atenuação climática.
Palavras-chave: Clima urbano, ilha de calor urbana,
uso do solo.
Área do Conhecimento: Engenharias – Engenharia
Civil – Construção Civil.
1. INTRODUÇÃO
O acelerado crescimento populacional e a intensa
urbanização têm impulsionado o crescimento
desordenado tendo como consequência efeitos
indesejados no clima urbano, como o fenômeno de
ilha de calor urbana, que diminui a qualidade do ar
externo, intensifica a concentração de poluentes,
aumentando a demanda por energia nas áreas
urbanas [1]. Desse modo, estudos indicam que a
configuração espacial do uso do solo urbano tem
profundas influências no consumo de energia de uma
cidade, em cinco cidades do sul China [2].
Diversos estudos são impulsionados pela pretensão
de diminuir os custos causados pelo aumento da
demanda de energia, com ar condicionado, por
exemplo, em cidades onde o fenômeno de ilhas de
calor era presente.
Em pesquisa autores
propuseram a criação de comunidades mais frescas
em Los Angeles e outras cidades dos Estados
Unidos. Assim, foi proposto o plantio de árvores em
áreas urbanas e a utilização de materiais refletivos
Cláudia Cotrim Pezzuto
Programa de Pós Graduação em Sistemas de
Infraestrutura Urbana
CEATEC
[email protected]
nas superfícies urbanas, que eram medidas de baixo
custo que podiam contribuir com o clima urbano
reduzindo as temperaturas no período do verão [3].
Diversos teóricos do clima urbano têm estudado tais
alterações climáticas, com o objetivo de aplicar o
conhecimento das causas e efeitos no planejamento
urbano, a fim de amenizar as consequências que tais
alterações causam à qualidade de vida da sociedade
e ao meio ambiente.
Uma estratégia em resposta a estas mudanças são
as áreas verdes urbanas. Bowler
et. al. [4]
Avaliaram em estudo o comportamento térmico dos
espaços verdes, como o plantio de árvores ou a
criação de parques ou telhados verdes, e como estes
afetam a temperatura do ar de uma área urbana.
Shashua-Bar et. al [5] relatam que a vegetação
urbana apresenta um importante papel no potencial
de refrigeração passiva e como medida de mitigação
de ilha de calor
Diversas metodologias são adotadas para estudar
essas variações no clima urbano. Os dados
necessários para esses estudos podem ser obtidas a
partir de estações meteorológicas, de ponto fixo de
coleta de dados, medições através de transepto
móvel, através do sensoriamento remoto, também,
pode ser inferida a partir de modelos matemáticos e
simulação computacional [6].
Ainda assim, a coleta de dados urbanos apresenta
limitações e uma abordagem independente. Além
disto, relata que somente um número limitado de
parâmetros são coletados nas estações fixas e
móveis. Isto demonstra que não é possível estimar
todas as dimensões espaciais da área urbana [1].
O estudo busca a compreensão das variações
climáticas em diferentes áreas urbanas, como forma
de aplicar o conhecimento no planejamento urbano e
favorecer a mitigação dos efeitos climáticos,
fornecendo melhor qualidade de vida para a
sociedade.
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2. OBJETIVO
O objetivo do estudo é avaliar a influência do uso do
solo e a variação da temperatura do ar e umidade
relativa em um recorte da região norte/noroeste da
cidade de Campinas-SP, Sub-Bacia hidrográfica do
Ribeirão das Anhumas.
3. METODOLOGIA
A área selecionada para a pesquisa está inserida na
Sub-Bacia Hidrográfica do Ribeirão das Anhumas na
cidade de Campinas/SP, localizada a sudoeste do
estado de São Paulo. O município situa-se nas
coordenadas geográficas 22°53'20" de Latitude Sul e
47°04'40" de Longitude Oeste, a uma altitude de 680
metros acima do nível do mar e a aproximadamente
100 km da capital. O município ocupa uma área total
2
de 794,433 Km , com população aproximada de
1.080.113 habitantes [7]. A área selecionada está
localizada em região central da cidade, em região
consolidada de baixa densidade.
Após a delimitação da área de estudo, foi feita a
eleição dos pontos de medição fixa de temperatura
do ar e umidade relativa, e então realizadas as
coletas dos dados climáticos.
3.1. Definição da área de estudo
Para estudo foi selecionado um recorte da cidade de
Campinas-SP, que abrange a Sub-Bacia Hidrográfica
do Ribeirão das Anhumas. Nessa área foram
instalados seis pontos de medição fixa para as
coletas das variáveis climáticas.
A Figura 1 mostra a localização dos seis pontos de
coleta. O recorte da área de estudo possui como
ponto central – CMP_1, o Parque Portugal (Lagoa do
Taquaral), e os outros pontos localizam-se ao redor
deste ponto central, ao norte (CMP_2), sul (CMP_4),
leste (CMP_EM_1), nordeste (CMP_6) e noroeste
(CMP_EM_2), em diferentes configurações de uso e
ocupação do solo, com o objetivo de avaliar a
variação climática, além de analisar essa variação
com a presença do Parque urbano.
Figura 01: Foto aérea de Campinas/SP com limite da
Sub-bacia Ribeirão das Anhumas e a localização dos
pontos de medição.
Fonte: Google Earth 2014
3.2. Instrumentação
Os instrumentos de medição foram posicionados em
locais com a menor interferência de barreiras físicas,
a uma altura entre três e quatro metros. O
monitoramento nesta altura corresponde ao
monitoramento da Atmosfera Urbana Inferior, Urban
Canopy Layer – UCL [6]. Todos os equipamentos
foram instalados dentro de protetores com o objetivo
de protegê-los da radiação solar direta e de
intempéries.
Neste experimento foram coletados dados de
temperatura e umidade. Os dados foram coletados a
cada 20 minutos. Foram utilizados três modelos de
equipamentos: testo 174 H, 175-T1, testo 175-H1 e
Estação VantageVue Davis Instruments.
3.3. Caracterização dos pontos de medição
Os pontos de medição fixa foram instalados em
locais com diferentes configurações de uso e
ocupação do solo. O objetivo foi avaliar a relação que
essa diferença de ocupação tem com a variação
climática em cada ponto. Foram instalados
equipamentos em seis locais dentro do recorte feito
na cidade de Campinas/SP, tendo o ponto CMP_1
localizado na área central, e os outros em áreas
adjacentes. A caracterização levou em consideração
a presença de vegetação, de solo permeável ou
impermeável e a presença de edificações e seus
gabaritos. O Quadro 1 apresenta a caracterização
realizada de cada ponto de medição.
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Quadro 1:Caracterização dos pontos de coleta.
CMP_1: Localizado no interior de um parque
urbano, com grande presença de vegetação e
próxima a uma lagoa.
CMP_2: Edificações predominantemente
residenciais de um a dois pavimentos. Vias
largas e arborizadas.
.
CMP_4: Área caracterizada por edificações de
um a três pavimentos, residenciais e comerciais.
pouca presença de arborização e cobertura do
solo pavimentada
CMP_6: Área localizada em fundo de vale,
caracterizada pela ocorrência de
arborização nas proximidade e presença de
corpo hídrico.
.
CMP_EM_1: Localizado em área com o entorno
caracterizado pela ocupação de edificações em
sua maioria residenciais, de um a três
pavimentos, com pouca ocorrência de
arborização.
4. ANÁLISE DOS RESULTADOS
A coleta de dados ocorreu na segunda quinzena de
outubro e início de novembro, período da primavera.
De acordo com o Boletim de Informações Climáticas
do período [8], no setor central do Brasil foram
observados episódios de convergência de umidade
no mês de outubro, porém sem proporcionar excesso
de chuva associado ao estabelecimento de episódios
bem configurados da Zona de Convergência do
Atlântico Sul (ZCAS). No decorrer de novembro de
2013, a região sudeste precipitação acima da média
apenas em áreas isoladas das Regiões Centro-Oeste
e Sudeste do Brasil.
Devido à ocorrência de precipitação e instabilidade
climática no período de medições para as análises
dessa pesquisa, somente foram avaliados os dias
estáveis, sem precipitação. Portanto, para a análises
CMP_EM_2: Estação Meteorológica de
referência do Instituto Agronômico de
Campinas, caracterizada pela
predominância de cobertura permeável do
solo, e pela existência de arborização no
entorno. A área é próxima a uma rodovia de
grande fluxo.
foram considerados um período de oito dias de
medições. As Tabelas 1, 2 e 3 mostram as médias,
máximas e mínimas diárias das variáveis de
temperatura do ar e umidade relativa de cada ponto
de medição.
Ao avaliar a temperatura do ar (Tabela 1 e Figura 2)
verifica-se que o ponto de medição localizado no
centro da área de estudo, no Parque Portugal
(CMP_1), apresentou a menor temperatura média
máxima do período quando comparada aos outros
pontos em análise, registrando 28,9°C, com uma
variação de 3,2°C do ponto CMP_6 que registrou a
maior temperatura (32,1°C). Esse fato pode ser
explicado pela grande presença de arborização no
ponto CMP_1 e, portanto, ser uma área bastante
sombreada. Em contrapartida, a localização do ponto
CMP_6 em região aberta e proximidade de fundo de
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vale favoreceu o aquecimento no período diurno.
Observa-se que o ponto CMP_6 apresentou a maior
amplitude térmica comparada aos outros pontos,
registrando amplitude máxima do período de 18,7°C.
Já o ponto CMP_1 apresentou a menor amplitude
térmica (11,3 °C). Sobre este aspecto a baixa
amplitude térmica de áreas vegetadas pode ser
atribuído a dificuldade de perda de radiação de
ondas longas da região dos troncos para a atmosfera
durante o período noturno [9].
Tabela 1:Caracterização da temperatura do ar (°C)–
valores médios, mínimos, máximos .Período de
primavera/2014. Área de Estudo: Campinas, SP.
Mínima período
CMP1
CMP2
CMP4
CMP6
CMP_EM1
15,5
15,7
16,6
14,4
15,0
CMP_EM2*
15,1
apresentando um rápido resfriamento a partir das 18
horas. As diferenças entre os pontos de medições
apresentaram menores variações nos horário das
23h, 3h e 6 h, com diferença térmica acentuada no
período de aquecimento diurno (9h, 12h, 15h).
Tabela 2: Valores médios de temperatura do ar nos
horários das 3h, 6h, 9h, 15h, 18h, 21h e 23 h– Período
da primavera de 2013. Pontos de coleta.
Hora
CMP1
CMP2
CMP4
CMP6
CMP
CMP
EM_2
EM_1
03:00
18,2
18,1
18,9
17,9
17,7
17,7
6:00
17,6
17,7
18,2
17,3
17,3
17,5
09:00
20,2
22,1
23,0
23,3
22,5
23,2
12:00
25,7
27,8
28,6
28,8
27,3
28,4
Média da mínima
diária
17,5
17,5
18,1
17,2
17,0
17,2
15:00
28,1
30,0
30,3
31,4
29,4
30,3
Máxima período
31,8
33,80
34,1
35,4
32,3
33,5
18:00
27,7
27,2
28,9
27,3
26,4
26,9
Média da máxima
diária
28,9
30,5
31,0
32,1
29,7
30,7
21:00
23,3
22,7
24,1
21,7
21,8
22,2
Amplitude
máxima
13,4
15,2
14,3
18,7
14,29
15,2
23:00
21,6
21,3
22,6
20,7
20,8
21,0
Média
da
amplitude diária
11,3
13,0
13,0
15,0
12,7
13,5
Média diária
período
22,6
23,1
24,05
23,38
22,69
23,29
diária
do
Desvio padrão
1,9
2,1
2,1
1,8
2,2
1,8
CV(%)
8,7
9,1
9,0
7,8
9,4
8,3
* Estação Meteorológica
Agronômico de Campinas
de
referência
Instituto
35,00
Temperatura (°C)
30,00
PONTO CMP_1
PONTO CMP_2
25,00
PONTO CMP_4
PONTO CMP_6
PONTO CMP_EM_2
Quanto aos valores de umidade relativa (tabela 3 e
figura 3), o ponto CMP_4 registrou o menor valor
médio (59,2%), área com grande presença de
edificações próximas umas as outras, com solo
pavimentado e pouco ocorrência de vegetação,
fatores que contribuem para o decréscimo da
umidade relativa do ar. Já o ponto CMP_1
apresentou o maior valor (66,8%), seguindo do ponto
CMP_6 (65,4%). O valor elevado da umidade relativa
do ponto CMP_1 pode ser justificado pela
proximidade da lagoa e predominância de área
permeável.
Tabela 03:Caracterização da umidade relativa do ar (%)
– valores médios, mínimos, máximos. Período de
primavera/2014. Área de Estudo: Campinas, SP.
PONTO CMP_EM_1
20,00
CMP1
Mínima do período
15,00
00:00
03:00
06:00
09:00
12:00
15:00
18:00
CMP4
32,2
CMP6
CMP_
EM1
CMP_
EM2
27,3
30,8
25,6
30,0
21:00
Hora do Dia
Figura 2: Média da Temperatura do Ar x Hora do Dia.
Período da primavera 2013. Pontos de coleta.
A tabela 2 mostra o comportamento da temperatura
do ar média nos horários das 3h, 6h, 9h, 15h, 18h,
21h e 23 h. O ponto de maior variação foi o CMP_6
localizado em área mais aberta, onde há
predominância de solo permeável e presença de
corpo hídrico, apresentando-se mais frio às 6 horas
(17,3°C), mais quente às 15h (31,4°C) e
Média da mínima diária
42,8
36,3
38,1
34,8
39,1
Máxima período
93,7
86,5
96,7
93,1
93,09
Média da máxima diária
Amplitude
diária
máxima
Média da amplitude
diária
86,8
80,2
85,9
84,8
85,9
63,2
58,7
65,9
67,4
58,0
44,1
43,9
47,8
50,0
46,7
Média diária do período
66,8
59,2
65,4
62,3
64,7
Desvio Padrão
6,0
6,1
4,6
5,8
5,78
CV(%)
9,0
10,3
7,1
9,0
9,2
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23 e 24 de setembro de 2014
[3] Rosenfeld, A. H., et.al. (1998) Cool Communities:
Strategies for Heat Island Mitigation and Smog
Redution, Energy and Buildings, Vol. 28, p. 51-62.
100,00
Umidade Relativa do Ar (%Hr)
90,00
80,00
70,00
PONTO CMP_1
PONTO CMP_4
60,00
PONTO CMP_6
PONTO CMP_EM_2
50,00
PONTO CMP_EM_1
40,00
30,00
00:00
03:00
06:00
09:00
12:00
15:00
18:00
21:00
Hora do Dia
Figura 03: Média da Umidade Relativa do Ar x Hora do
Dia. Período da primavera 2013. Pontos de coleta.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os resultados apresentados reforçam a influência da
cobertura vegetal na amenização da temperatura do
ar, como foi observado no ponto do parque público
CMP_1 e no ponto com proximidade de fundo de
vale (CMP_6). No ponto CMP_1 localizado no interior
do parque, a obstrução do céu pelas copas das
árvores contribuiu para a baixa temperatura no
período da tarde em comparação com os outros
pontos de coleta. Em contrapartida, o ponto CMP_1
apresentou baixa amplitude térmica o que pode ser
explicado pela dificuldade de perda de radiação de
ondas longas na região dos troncos [9]. Também
vale destacar o ponto CMP_6 o qual apresentou
temperatura média máxima mais elevada e rápido
resfriamento noturno, justificado pela localização em
áreas abertas e proximidade de corpo hídrico.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à Fundação de Amparo à
Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP – e à
Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à
Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro – FAPERJ,
pelo apoio e financiamento deste projeto e ao
PIBIC/CNPq pelo financiamento desta bolsa de
Iniciação Científica.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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to Study Urban Heat Island – Abilities and Limitations,
Building and Environment, Vol. 45, p. 2192-2201.
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Urban Planning, Vol. 102, p. 33-42.
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towns and cities : A systematic review of the empirical
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streets with trees. Case study: Athens, Greece.
Building and Environment, Vol.45, p. 2798 - 2807.
[6] WMO. (2006). Initial Guidance to Obtain
Representative Meteorological Observations at Urban
Sites, Instruments and Observing Methods Report
No. 81, WMO/TD-No.1250.
[7] BRASIL. (2013), Instituto Brasileiro de Geografia
e
Estatística,
Contagem
Populacional.
<http://cidades.ibge.gov.br/xtras/perfil.php?codmun=3
50950>.
[8]
MCT/INPE/CPTEC.
(2013)
Boletim
de
Informações Climáticas do CPTEC/IMPE. Infoclima.
Ano 20. Numero 11, capturado online em: 15 jan
2013, de http://infoclima1.cptec.inpe.br/.
[9] Karlsson, M. (2000) Nocturnal Air Temperature
Variations between Forest and Open Areas. Journal
of Applied Meteorology, v.39, p.851-862, Jun.