Clima urbano, planejamento e desenho urbano

A principal razão para se considerar o clima urbano é criar ambientes construídos que interajam com a atmosfera criando microclimas nos quais as pessoas se sintam confortáveis (BROWN; GILLESPIE, 1995). Se o espaço não oferece condições de conforto, não atrai as pessoas. Se houver alternativa, o usuário, com certeza, vai em busca de um espaço mais confortável do ponto de vista térmico, luminoso, acústico, tátil, etc. Se o objetivo é melhorar a qualidade ambiental das cidades, temos que melhorar as condições que favoreçam o uso dos espaços públicos onde as pessoas vão circular a pé, de transporte público ou por outros meios não motorizados de transporte. A fim de que as pessoas possam passar mais tempo nos espaços públicos, essa vivência precisa ser prazerosa (ROBINSON, BRUSE, 2011). O outro objetivo é minimizar o consumo de energia em edifícios (BROWN; GILLESPIE, 1995). Por isso é importante conhecer os elementos do microclima que mais afetam o conforto humano, o consumo de energia, e conhecer os elementos do microclima que podem ser alterados pelo planejamento e pelo desenho urbano.

O microclima urbano é incrivelmente complexo e está sempre mudando. Na escala microclimática é possível observar os efeitos locais do clima urbano, em sua distribuição espacial e temporal: 1) a ilha de calor urbana, em suas várias manifestações;32 _{2) as modificações no balanço de energia em} comparação com os sítios naturais do entorno e 3) a interação com as mudanças globais aumentando os riscos sociais e ambientais em eventos extremos.

As variáveis ambientais podem, até certo ponto, ser controladas pela atividade de planejamento e projeto, tanto na escala urbana quanto na do edifício, por meio das legislações de uso e ocupação do solo e códigos de edificações, de modo que há, a princípio, potencial para agregar objetivamente informações da climatologia ao planejamento e gestão das cidades, por meio de um planejamento urbano climaticamente responsável, pelo desenho urbano e pelo entendimento do papel dos edifícios na estratégia de climatização das cidades.

Entretanto, embora se reconheça a importância da consideração do clima no planejamento urbano, constata-se que muito pouco do conhecimento disponível da climatologia urbana é usado no planejamento das cidades. Na década de 1980, Oke (1984) apontava que parte do problema estava na natureza da pesquisa em climatologia urbana, essencialmente descritiva, e na sua dificuldade em traduzir seus resultados em subsídios e ferramentas úteis para aplicação em planejamento. De fato, Taesler (1986) observa que, do ponto de vista da climatologia, o principal objetivo reside em estudar o impacto da área urbana sobre a atmosfera, mas que para o planejador urbano e para o projeto de edificações, ao contrário, o interesse está em avaliar os impactos do clima sobre as funções, a economia e a segurança do ambiente construído, bem como sobre a saúde e bem-estar da população, de modo a tomar decisões para a preservação da qualidade desse ambiente.

Obviamente, o processo de tomada de decisão em planejamento e projeto não pode estar baseado em critérios puramente qualitativos e em princípios gerais; é necessário desenvolver metodologias para a análise quantitativa e integrada de atributos da forma urbana e do clima, em suas várias escalas, baseadas em critérios de conforto ambiental e eficiência no uso de recursos energéticos e de materiais, de maneira a diminuir a pressão das áreas urbanas sobre os recursos naturais, contribuindo para a sustentabilidade do ambiente construído. Monteiro (1986) já chamava a atenção para a necessidade do desenvolvimento de modelagem para a simulação, a partir de situações observadas, fortalecendo as bases de previsão para subsidiar o planejamento urbano.

Nos últimos anos o cenário está mudando; há recursos de modelagem numérica que permitem estudos preditivos de clima urbano na camada ao nível das coberturas (Urban Canopy Model - UCM), ainda que bastante complexos. Também começam a acontecer acoplamentos entre modelos de diferentes escalas (ROBINSON et al., 2011). Nos estudos microclimáticos urbanos em Arquitetura e

Urbanismo, o mais utilizado é o ENVI-met,33 _{um modelo microclimático tridimensional para simular} as interações entre o solo, a superfície (vegetação, área urbana) e a atmosfera na micro-escala urbana (BRUSE; FLEER, 1998), baseado nos princípios da mecânica dos fluidos e nas leis fundamentais da termodinâmica. Considera as caraterísticas dos processos da macro e mesoescalas para fornecer dados da microescala. O uso do modelo exige conhecimentos de micrometeorologia que não são abordados na formação de arquitetos e urbanistas, o que o torna bastante complexo para aplicações na área.

Esse é um dos poucos modelos em microescala que tentam descrever a maior parte dos processos climáticos que acontecem no meio urbano, incluindo turbulência, transporte de calor sensível e latente, fluxos de radiação em estruturas urbanas e a influência da vegetação (JANSSON, 2006). O modelo considera não apenas o efeito de sombreamento das árvores, mas também o processo fisiológico de fotossíntese e abertura dos estômatos (BRUSE, 1998), o que é fundamental para o correto entendimento do impacto da vegetação no clima. A fim de se avaliar os benefícios da vegetação, o modelo considera os principais processos relacionados à vegetação: transpiração, evaporação, fluxo de calor sensível, fluxos turbulentos de calor e vapor; balanço de energia da folha e balanço de água do sistema solo-vegetação. Também determina as temperaturas de superfície (pisos e envoltória dos edifícios), as trocas de água e calor no solo, um parâmetro de conforto, o PMV adaptado de Fanger (1972) por Jendritzky e Nübler (1981) para uso em espaços externos e o BOT - pedestrian agent (BRUSE, 2007).

Um outro ponto a ser incluído na agenda é o desempenho ambiental dos edifícios no cenário de mudanças climáticas. Alterações nos padrões de clima têm sido verificadas nos últimos anos, o desempenho dos edifícios depende do clima ao qual eles estão expostos, agora e nos cenários de mudança climática, e o conforto dos usuários também. Um impacto adicional no clima das cidades é o efeito da ilha de calor urbana (WILDE, COLEY, 2012; UNEP, 2007), em suas diversas manifestações. Novas condições climáticas impõem novos impactos aos edifícios e cidades, assim como aos seus usuários.34 _{Na constatação da ocorrência de mudanças climáticas, vários estudos apontam que elas} são ocasionadas por atividades humanas, principalmente com a emissão de gases de efeito estufa para consumo energético, e os edifícios são responsáveis por boa parte desse consumo. Neste contexto, existe um importante trabalho de adaptação e mitigação a ser realizado, incluindo diversos setores, inclusive o da construção civil, da arquitetura e do urbanismo. Nesses setores, adaptação diz respeito aos estudos dos impactos das mudanças climáticas e da previsão de suas prováveis consequências para as áreas urbanas, para os edifícios e para as pessoas que neles habitam. Remete ao desempenho das construções frente às alterações dos principais parâmetros climáticos e à redução da sua vulnerabilidade a essas mudanças. Por outro lado, a mitigação das causas das mudanças climáticas, decorrentes das emissões de gases de efeito estufa implica na redução dessas emissões pela diminuição do consumo de energia.

Ainda que exista certo grau de incerteza quanto às projeções das alterações, grande parte dos pesquisadores aceita sua relação com o aumento de emissões de gases de efeito estufa (GUAN, 2012), resultantes do modelo de ocupação humana. Os edifícios, responsáveis por parte do consumo energético e de matéria-prima contribuem, deste modo, com parcela significativa das emissões de gases de efeito estufa.

33 _{Autoria Michael Bruse e equipe. Software gratuito disponível em http://www.envi-met.com/. Abordado com mais} detalhes nos capitulos 5 e 7.

34 _{Em andamento no grupo o doutoramento da Arq. MSc. Carolina Abrahão Alves, estudando o desempenho térmico da} produção recente de edifícios residenciais no contexto das mudanças climáticas, com avaliação e proposição de estratégias de adaptação visando ao conforto e à eficiência energética, com orientação da Prof. Dra. Denise Duarte e co-orientação da Prof. Dra. Joana Carla Soares Gonçalves.