Características das ilhas de calor

De acordo com Gartland (2010, p.11) as ilhas de calor apresentam cinco características comuns:

a) Em comparação com áreas rurais não urbanizadas, a ilha de calor é mais quente em geral, com padrões de comportamento distintos. Ilhas de calor são geralmente mais quentes após o pôr do sol, quando comparadas às áreas rurais e mais frescas após o amanhecer. O ar no dossel urbano, abaixo das copas das árvores e edifícios, pode ser até 6ºC mais quentes do que o ar em áreas rurais;

b) As temperaturas do ar são elevadas em consequência do aquecimento das superfícies urbanas, uma vez que as superfícies artificiais absorvem mais calor do que a vegetação natural;

c) Essas diferenças nas temperaturas do ar e na superfície são realçadas quando o dia está calmo e claro (céu limpo e sem vento);

d) Áreas com menos vegetação e mais desenvolvidas, tendem a ser mais quentes, e ilhas de calor tendem a ser mais intensas conforme o crescimento das cidades e;

e) Ilhas de calor também apresentam ar mais quente na “camada limite”, uma camada de ar de até 2.000 metros de altura. Elas geralmente criam colunas de ar mais quentes sobre as cidades e inversões de temperatura (ar mais quente sobre o ar mais frio) causadas por elas não são incomuns.

Ainda de acordo com Gartland (2010, p.26) as ilhas de calor apresentam: a) Temperaturas do ar mais elevadas;

117 c) Efeitos mais intensos em dias de ceú claro e sem vento;

d) Aumentam com o passar do tempo e; e) Favorecem a inversão térmica.

Uma das características mais acentuadas do fenômeno das ilhas de calor é o pronunciado aquecimento do centro comercial da cidade (downtown) em relação às áreas residenciais sub-urbanas, parques e a zona rural.

Na figura 65 temos um perfil clássico da ilha de calor urbana ao nível da Urban Canopy Layer (UCL).

Figura 65: Perfil da ilha de calor urbana.

Fonte: EPA (US Environmental Protection Agency).

Oke (1978, p. 254) destaca que a atmosfera urbana evidencia, de forma clara, temperaturas que representam o peak, o cliff e o plateau, caracterizando a típica ilha de calor urbana, conforme a figura 65.

De acordo com a figura 66 a temperatura do ar aumenta da zona rural em direção a zona urbana. Da zona rural em direção a zona suburbana a temperatura do ar apresenta uma rápida elevação constituindo o “Cliff” ou ladeira do perfil. Toda a zona suburbana apresenta temperatura constante sem muitas variações formando o chamado “Plateau”. Já a zona urbana, mais precisamente o distrito comercial se

118 configura no “Peak”, ou pico da ilha de calor, onde são registradas as maiores temperaturas.

Figura 66: Representação esquemática da ilha de calor. Fonte: Oke, 1978, p. 254

As ilhas de calor urbano são caracterizadas como o espaço urbano no qual a temperatura é mais alta quando comparada com as áreas rurais ao redor. As ilhas de calor são causadas pelo desequilíbrio no balanço de energia em áreas construídas como resultado do comportamento térmico dos materiais utilizado nas construções e nas vias urbanas e pelas alterações na difusão de calor introduzidas através do uso do espaço e do solo urbanos. A característica mais marcante das ilhas de calor é sua intensidade, que é a diferença entre a máxima temperatura urbana e a mínima temperatura rural e suas variações espaciais e temporais. Esta característica está diretamente ligada a fatores naturais (como situação sinóptica, tempo, vento, topografia, presença de superfícies de água) ou urbanas (morfologia urbana, atividades humanas) que contribuem para a formação e condicionamento das ilhas de calor. (GONÇALVES, 2003, p.73)

De acordo com Minaki e Amorim (2012, p. 280) a configuração da ilha de calor está relacionada ao aumento da temperatura, a queda da umidade relativa do ar, aos desvios de trajetória do vento com mudanças na sua velocidade, e a modificações no padrão de distribuição das chuvas.

Sob condições atmosféricas ideais, ou seja, em condições de céu claro e com vento calmo, ocorre a máxima intensidade da ilha de calor. Com relevo pouco acidentado, as temperaturas mais altas são observadas nas áreas mais densamente construídas e com pouca vegetação. Horizontalmente há diminuição da temperatura à medida que há a aproximação da zona rural, caracterizada por um gradiente horizontal mais brando, este esquema geral é interrompido por locais quentes e frios associados com densidades de prédios altos e baixos. (...) (AMORIM, 2000, p. 29)

119 Garcia (1999, p.30) afirma que o fenômeno ilha de calor pode ser observado com maior nitidez durante o inverno, poucas horas após o pôr-do-sol, numa situação de calmaria anticiclônica, com pouca nebulosidade e com ventos fracos.

Em relação à intensidade e variabilidade da ilha de calor urbano, diversos estudos apontam seu desenvolvimento em noites claras e calmas, entre 2 a 5 horas após o pôr-do-sol, quando o resfriamento das áreas periféricas e rurais é maior do que aquele ocorrido em áreas urbanas (BARBOSA E VECCHIA, 2009, p.5).

Para Gartland (2010, p.18) o efeito da ilha de calor é mais intenso em dias calmos e claros, e é mais fraco em dias nublados e com ventos, uma vez que mais energia solar é capturada em dias claros, e ventos mais brandos removem o calor de maneira mais vagarosa, fazendo com que a ilha de calor se torne mais intensa.

A máxima intensidade da ilha de calor ocorre entre 2 e 5 horas após o pôr-do- sol, sendo que ela é eliminada logo após o nascer do sol, quando se verifica um maior aquecimento da zona rural em relação as áreas sombreadas da cidade (SOUZA, 1996, p.47).

Em relação à intensidade e sazonalidade da ilha de calor, Lombardo (1985) enfatiza que sua maior aparição ocorre no inverno e sua menor intensidade é observada no verão.

Para Danni (1980, p.38):

no verão, as diferenças térmicas entre a cidade e o campo serão orientadas, principalmente, pela grande absorção e armazenamento das radiações diurnas, e pela geometria daquela. Secundariamente, a maior quantidade de calor sensível da atmosfera urbana, decorrente de uma menor evaporação provocada pelo "runnoff" da precipitação sobre as ruas, prédios, e seu escoamento pelos esgotos pluviais, irá contribuir para a elevação da temperatura atmosférica: Â noite, quando tanto o campo quanto a cidade se resfriam através da perda de radiação para a atmosfera na faixa do infravermelho a intensidade da ilha térmica torna-se maior em consequência do fluxo de calor que se mantém entre as edificações feitas pelo homem e o ar.

Para Coltri et.al (2007, p. 5153) todas as ilhas de calor são caracterizadas pelo excesso de material de construção civil e pouca ou nenhuma área verde. Os bairros que apresentaram ilhas de calor mais intensas apresentaram estruturas com telhas de cimento, amianto e asfalto.

Carvalho (2001, p. 91) destaca que:

O fenômeno ilha de calor provoca consequências de ordem meteorológica, econômica e biológica, sendo algumas responsáveis por efeitos positivos e outras por negativos. As consequências de âmbito meteorológico estão

120 relacionadas com a formação de um fenômeno de convecção urbana, provocado pelo esquentamento da cidade, o que possibilita a formação de nebulosidade e até de precipitação. Há ocorrência de uma brisa urbana, ar que vem da periferia em direção ao centro urbano, favorecendo o processo convectivo na superfície. Outro efeito é a redução da duração e da frequência das nevadas. As consequências de cunho socioeconômico dizem respeito ao aumento da temperatura nos centros urbanos, que é favorável para as cidades de clima frio e desfavorável para as cidades de clima quente. Isso provoca aumento no gasto de energia, pela utilização de sistemas artificiais de esfriamento. As de cunho biológico dizem respeito as alterações do ciclo vegetativo de algumas espécies arbóreas dentro da mancha urbanizada. Neste sentido Oke (1978) chama a atenção para outros efeitos biológicos que a ilha de calor pode provocar, pois de acordo com o mesmo o aquecimento urbano é responsável pela brotação e florescimento precoce de flores e árvores na cidade; por uma estação de crescimento geralmente mais longa e pela atração de alguns pássaros para o habitat urbano termalmente mais favorável.

Outra característica da ilha de calor é que do ponto de econômico ela é benéfica ao reduzir a necessidade de aquecimento no inverno nas cidades localizadas em latitude médias, porém é extremamente desvantajosa nas cidades tropicais, pois exige uma maior demanda de ar condicionando no verão, podendo acelerar o processo de intemperismo dos prédios (MONTEIRO, 2003).

Para Nucci (2009, p.13):

Uma das consequências da ilha de calor na cidade é a formação de uma circulação do ar característica, onde o ar da região central se aquece e sobe, e o ar da periferia converge para o centro da cidade, onde se encontra o pico da ilha de calor, formando-se, assim, um "domo" de poluição sobre a cidade. Este ar, que vem da periferia originariamente limpo e úmido (nem sempre, pois a periferia pode já estar também poluída), conforme vai atravessando a cidade, que se apresenta sem áreas verdes e com um intenso tráfego, vai adquirindo cada vez mais poluentes e vai aos poucos diminuindo a umidade relativa, chegando à região central carregado de poluentes. Este processo concentra as partículas poluidoras no centro da cidade (NUCCI, 2009, p.13). Uma das principais características da ilha de calor é promover uma circulação local de ar (brisas na superfície), onde o ar mais fresco se dirige das zonas rurais (alta pressão) em direção ao centro da cidade (baixa pressão) mais aquecido, conforme a figura 67.

De acordo com Carvalho (op.cit, p.94) esses fluxos são denominados brisas

urbanas, fenômeno intermitente, isto é, não contínuo, que alguns autores denominam brisa rural ou do campo, considerando-se a origem geográfica do fluxo.

Cria-se também um movimento de convecção térmica no centro da cidade que devido a presença de núcleos de condensação podem favorecer a precipitação.

121 Por outro lado a mesma célula de convecção pode deslocar o ar poluído do centro da cidade em direção a periferia e as zonas rurais.

Figura 67: Representação esquemática dos fluxos de ar em superfície (brisa) e convecção na Urban Boundary Layer.

Fonte: GARCIA (1999, p. 44).