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ANÁLISE MICROCLIMÁTICA DO GRADIENTE FLORESTA-CIDADE
NA BAIXADA DE JACAREPAGUÁ, RIO DE JANEIRO/RJ
Aluna: Camila Thomé de Albuquerque Orientadora: Rita de Cássia Martins Montezuma
Introdução
O processo de urbanização, que substitui superfícies naturais e ecossistemas nativos por outros alterados ou construídos, traz uma série de consequências para as cidades e para as suas populações. Uma das alterações mais significativas é o impacto que a intensificação do uso do solo, com o aumento de áreas edificadas, causa no comportamento microclimático dos sítios urbanos. As mudanças nas formas de uso e ocupação das cidades alteram a dinâmica microclimática a partir da mudança no ritmo de suas variáveis – temperatura, umidade e radiação luminosa. O clima caracteriza-se como “o ambiente atmosférico constituído pela série de estados da atmosfera sobre um lugar em sua sucessão habitual”. O microclima é definido como os fenômenos climáticos de pequenos espaços, como os que ocorrem junto ao solo e sobre as plantas [2]. Clima e microclima, em geral, são influenciados diretamente pela irregularidade da superfície terrestre, pela distribuição das massas de água e de vegetação e por muitos outros fatores. Não obedece só ao conjunto de fatores físicos, ou causas puramente naturais, mas também a intervenção de fatores biológicos e causas derivadas de ações humanas [2]. Partindo de uma perspectiva sistêmica, o clima urbano é o resultado de alterações nos fluxos de energia e matéria (tais como calor, ar e água), oriundos da atmosfera sobre a cidade. Sendo assim, essas alterações produzem efeitos que podem trazer prejuízos de
comparativamente com qualidade de ambientes rurais, fato que demonstra que o clima nas cidades sofre influência das formas de ocupação e da geometria urbana [7]. Tendo como parâmetro para essa avaliação o comportamento microclimático, o presente estudo está focado na investigação da interação sociedade-natureza através da análise das mudanças de classes de uso e cobertura da superfície associadas às características socioeconômicas de locais da Zona Oeste do Rio de Janeiro. Essa área é palco da expansão urbana da capital metropolitana e vem sendo foco das ações promovidas pela lei 104/09 – Projeto de Estruturação Urbana das Vargens, que alterou os seus parâmetros urbanísticos e caracteriza-se como principal promotor das transformações locais [8]. Essas mudanças ignoram as peculiaridades geoecossistêmicas da região, reduzindo índices de permeabilidade e aumentando o potencial construtivo em toda a sua extensão, fato que arremete ao aumento da especulação imobiliária e que, consequentemente, produz alterações nos ecossistemas remanescentes locais. Essas alterações imprimem modificações no arranjo espacial dos elementos que formam essa paisagem [3][4], e em consequência ocorrem respostas ambientais. “A importância da funcionalidade dos ecossistemas na manutenção do equilíbrio e sustentabilidade ecológica, em outras palavras, as funções ecológicas que espécies e ecossistemas prestam à população, devem ser avaliados tanto na escala do ecossistema específico, como na escala da paisagem, posto que cada ecossistema interage resultando em uma regulação em ampla escala.” [6].
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Diante desse –problema apresentado, o presente estudo tem por objetivo geral analisar a transformação da paisagem e, especificamente, pretende avaliar a influência da morfologia urbana e dos diferentes usos do solo no comportamento microclimático em áreas com diferentes formas de edificação. Aborda a questão da análise microclimática sobre uma área da zona oeste do Rio de Janeiro – RJ, que está passando por um acelerado processo de expansão da urbanização, promovendo alterações nos padrões urbanísticos locais. Busca-se discutir o comportamento dos elementos gerados por essas mudanças e que influenciam nas condições climáticas e geográficas da área de estudo. A presente pesquisa compartilha da ideia de sistema clima urbano (SCU) acerca do subsistema termodinâmico da cidade [5].
Procedimentos Metodológicos
A expansão da urbanização gera mudanças nas características do meio natural, alteram as funções ecológicas, dentre elas o comportamento térmico. Estudos sobre clima urbano comprovam que o aumento da malha urbana gera significativas alterações climáticas em diversas escalas espaciais e temporais. O presente trabalho utiliza a escala local como escala de investigação dos processos microclimáticos, pois, segundo OKE (2004) é a escala em que os fatores que compõem o clima urbano sofrem influência das características da paisagem, como por exemplo, da topografia. Nas áreas urbanas, isto se traduz em dizer que na escala local o clima da área monitorada pode ter o mesmo comportamento do clima de áreas vizinhas com tipos similares de morfologia e ocupação urbanas (cobertura da superfície, tamanho e espaçamento dos edifícios, e a atividades). As estações meteorológicas são projetadas para monitorar na escala local [9].
Figura 1 - Esquema de escalas climáticas e camadas verticais encontradas em áreas urbanas. Em destaque a escala empregada neste trabalho. Fonte: OKE (2006), adaptado.
Além disso, adota como unidade espacial de análise preferencial - a bacia hidrográfica. Tal escolha é justificada, entre outros motivos, devido ao fato dos processos geobiofísicos e sociais se relacionarem nessa escala espacial, o que permite analisar em uma única área fenômenos integrados, e pelo fato dos limites da bacia ser relativamente identificáveis.
Tem-se como recorte espacial a sub-bacia da Zona dos Canais que é uma parte da bacia definida pelo Instituto Pereira Passos (IPP) como bacia da Zona dos Canais, vertente sul do Maciço da Pedra Branca, zona Oeste do Rio de Janeiro - RJ, que foi selecionada como unidade de paisagem. Essa sub-bacia comporta os bairros de Vargem Grande, Vargem Pequena e ao sul o Recreio dos Bandeirantes, tendo como principal eixo de drenagem o Canal do Rio Morto.
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O bairro de Vargem Grande guarda no seu espaço marcas da transição entre as práticas rurais e as urbanas, o que resulta em uma grande variedade de tipologias construtivas que refletem diferentes estágios de urbanização assim como diversas formas de uso e cobertura da superfície. A pesquisa está focada nessa área por ser escopo da expansão urbana, ou seja, onde o crescimento dos núcleos de ocupação ainda está em processo principalmente pelas ações recentes promovidas pelo PEU das Vargens, que atualmente é o principal vetor das transformações locais. Vale ressaltar que dos onze setores estabelecidos pelo PEU das Vargens para o zoneamento do solo na zona Oeste, seis estão presentes total ou parcialmente no recorte espacial adotado na pesquisa, a saber, setores A, B, C, D, E, G e H (Figura 2).
Figura 2 - Mapa da sub-bacia da Zona dos Canais, Rio de Janeiro/RJ e dos setores do PEU das Vargens. Fonte: NIPP/PGE/PUC-RJ/SEL-RJ/PROARQ/UFRJ, adaptado do IPP. Apoio FAPERJ/FAPESP, 2012. Produzido por: Victor Gonçalves Victório.
Por causa da grande heterogeneidade da área, a sub-bacia da Zona dos Canais foi dividida em quatro sub-unidades de paisagem sequências (Figura 2) e os critérios adotados para essa delimitação foram a variação da densidade construtiva associada às condições geomorfológicas. As sub-unidades de paisagem adotadas são: o domínio florestal de encostas (UP1), domínio de interface floresta/zona edificada (UP2), domínio das edificações de baixa densidade construtiva (UP3) e domínio de alta densidade construtiva (UP4), no sentido norte-sul (floresta-orla).
A sub-bacia da Zona dos Canais apresenta uma grande área florestada ao norte e ao sudoeste da encosta, e em algumas áreas essa floresta se encontra mais fragmentada formando mosaicos de floresta alterada, bananais e vegetação rasteira. Essa microbacia é composta de
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áreas úmidas, matas de encosta ao norte, áreas de mangue e restingas ao sul de inúmeras áreas alagadas ocupadas por brejos e florestas alagadas (matas paludosas) ou por campos agrícolas.
A partir da variação topológica de cada subunidade foram definidos com base na classificação de uma imagem GeoEye 2011, com 0,5 m de resolução obtida em julho de 2011, sendo utilizado o software Arc Gis versão 10.1 As definições atribuídas a cada classe ou categoria de qualificação dos padrões observados e usos predominantes em cada sub-unidade da bacia hidrográfica foram escolhidas a partir de levantamentos bibliográficos para fundamentação da nomenclatura e dos conceitos adotados.
Após a classificação foram selecionados locais úteis ao monitoramento microclimático (Figura 3). Posteriormente a essa análise foram realizadas algumas visitas de campo para a validação dos pontos selecionados e levantamento de endereços com características favoráveis a instalação dos medidores e a definição dos sítios amostrais. Para cada unidade de paisagem foram selecionados sítios amostrais representativos das principais formas de ocupação existente. Nesse procedimento foram consideradas as variações do desenho urbano [1], pois “a formação dos ambientes térmicos urbanos está diretamente associada aos aspectos da morfologia do seu entorno, bem como pelo conjunto complexo da estrutura urbana”, [10] e a segurança dos equipamentos utilizados na medição.
Figura 3 - Mapa dos Pontos amostrais, Bacia da Zona dos Canais, Rio de Janeiro/RJ. (NIPP/PGE/PUC-RJ/SEL-RJ/PROARQ/UFRJ. Apoio FAPERJ/FAPESP, 2012. Produzido por: Natasha Muniz e Victor Victório.
Para análise microclimática, em cada sítio amostral estão sendo mensurados dois dos principais parâmetros do microclima: temperatura e umidade relativa do ar. O monitoramento está sendo realizado em duas estações verão e inverno de 2013. No verão os dados foram
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UP2
UP3
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coletados durante os meses de fevereiro e março, período de pico da estação, e as medidas estão sendo realizadas simultaneamente em duas unidades de paisagem, no período de sete dias seguidos, com frequência amostral de 15 minutos. Os dados primários estão sendo obtidos em pontos fixos a partir de data loggers de temperatura e umidade, marca TESTO 174H e de quatro estações meteorológicas da marca e modelo Davis e Vantage Pro2 Plus - Sem Fio.
Antes da instalação nos pontos amostrais os data loggers foram fixados dentro de escudos de proteção da radiação solar, modelo HOBO RS1 Solar Radiation Shield, da marca Onset HOBO (dimensão de 152 mm x 213 mm x 188 mm), que funcionam como protetores da exposição direta ao calor da luz solar, da radiação refletida e da precipitação, variáveis que podem influenciar no dado microclimático e danificar o equipamento. Os protetores são compostos por oito placas empilhadas que se juntam para formar um escudo protetor, permitindo a circulação do ar entre as placas. As três placas do meio são vazadas para garantir o espaço de fixação dos data loggers (Figura 4). Após a fixação dos medidores os protetores foram instalados em suportes verticais feitos de bambu a uma altura entre 2,0 m, altura baseada nos limites de 1,25 m a 2 m, definidos de acordo com o método descrito em Initial Guidance to Obtain Representative Meteorological Observations at Urban Sites - Canada, WMO [9].
Figura 4 - Mini data logger de temperatura e umidade, marca TESTO 174H e escudo de proteção da radiação solar, modelo HOBO RS1 Solar Radiation Shield, da marca Onset HOBO. Fonte: Montezuma, 2012.
Tendo em vista, a presença de áreas com diferentes níveis de urbanização e edificação, foi elaborada uma chave de classificação das formas de uso e ocupação do solo urbano. Para tanto, foi utilizado como referência teórico-metodológica a classificação simplificada das distintas formas urbanas em ordem decrescente de suscetibilidade ao impacto do clima local [9]. Foi criada uma tabela adaptada de acordo com as características de condição urbana da bacia em foco e, como experiência piloto, foram empregadas categorias qualitativas de análise, as quais serão posteriormente quantificadas e detalhadas por sítio amostral. A chave de classificação está em processo de validação a partir de referência de campo e das discussões técnicas debatidas no âmbito dos Encontros Técnicos e Colóquios do projeto de pesquisa “Mudanças climáticas e as formas de ocupação urbana” (EDITAL FAPERJ/FAPESP MUDANÇAS CLIMÁTICAS-2010), vinculado às instituições acadêmicas: Departamento de Geografia da UFF, Departamento de Geografia da PUC-Rio, PROARQ-FAU/UFRJ e Mestrado em Urbanismo da PUC Campinas, com o qual este projeto está associado.
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Figura 5 - Data logger instalado em um dos postos amostrais da UP4. Fonte: NIPP, 2013.
Resultados Preliminares
Tem-se como resultado preliminar a análise parcial dos dados microclimáticos obtidos nas unidades de paisagem 3 e 4, situadas próximas a orla marítima da Baixada de Jacarepaguá, primeiras áreas mensuradas. Nestas unidades a medição microclimática foi realizada no ápice do verão, no período de 02 a 07/02/2013. Como análise preliminar tem-se as seguintes observações:
Observou-se que os dias mais quentes e estáveis registrados no período foram os dias 02 e 03 de fevereiro de 2013. A partir de uma análise dos dados percebeu-se que em média a variação de temperatura dá-se a partir das 7h da manhã, momento em que normalmente se inicia uma elevação de temperatura em todos os pontos observados e a partir das 17h nota-se uma redução constante da temperatura.
elevadas nesta UP e esses valores variaram entre 23,2°C e 24,4°C, seguido pelo ponto P12 situado na UP3, correspondente a um condomínio horizontal localizado em uma área de baixa densidade urbana e com domínio de edificações de baixa densidade construtiva, área onde a expansão da urbanização é mais evidente.
Este ponto de coleta situa-se em uma rua paralela à orla marítima, caracterizada por edificações de até 5 pavimentos, no bairro Recreio dos Bandeirantes. O segundo local mais quente localiza-se na UP3 em um condomínio horizontal recém construído, na margem leste do Rio Morto (P12). Neste foram obtidas os segundos maiores valores de temperatura média diária com 83,3% dos registros de temperaturas médias diárias mais elevadas e esses valores variaram entre 22,9°C e 28,8°C.
Entretanto, as máximas de temperatura foram registradas na UP3, no ponto identificado como P10, Favela do Pombo da Asa Quebrada, área com domínio de edificações de baixa densidade construtiva e predomínio de 2 a 3 pavimentos. Entre os seis dias mensurados, mais da metade (66,6%) das temperaturas máximas diárias foram registradas nesse ponto variando entre 26,8°C e 33,9°C. A segunda área que apresentou os maiores valores de temperatura foi na UP4, no ponto identificado como P15, condomínio horizontal com casas de alto luxo, na margem oeste do Rio Morto. Neste caso 66,6% das máximas diárias variaram entre 26,6°C e 28,5°C. Este dado sugere que o espaçamento entre as edificações possa ser um fator de retenção de calor.
As mínimas mais elevadas de temperatura também foram registradas na no ponto 16 da UP4, o que sugere que esta localidade, embora a mais próxima do mar, é o local mais
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quente das duas unidades de paisagem aqui contempladas. Os menores registros de temperatura mínima também foram obtidos na UP4, entretanto em um ponto mais afastado P14, em um sítio situado em uma área onde esta forma de uso é predominante (Estrada do Pontal – próxima a orla e das encostas do maciço da Pedra Branca), porém desde 2010 vem sendo substituída por condomínios fechados, na sua maioria horizontais e de alto luxo. Nesta Unidade, em relação ao comportamento diário, o ponto P14 apresentou 83,3% das suas temperaturas mínimas diárias, isto é, a maioria dos valores mínimos registrados nesse ponto foram os mais baixos de todo o período no que diz respeito às temperaturas mínimas encontradas nos outros pontos e esses valores variaram entre 19,4°C e 23,1°C. A segunda área que apresentou os menores valores de temperatura foi na UP4, no ponto identificado como P13, outra área de favela com domínio de edificações com densidade construtiva média e baixa densidade urbana.
A partir da análise parcial dos dados de umidade observou-se que as médias diárias mais elevadas de umidade foram obtidas na UP4, também na área de favela (P13). Quanto às médias diárias 50% dos valores médios diários nesse ponto variaram entre 69,5 % UR e 95,9% UR.
Em relação aos máximos de umidade, 83,3 % se localizaram em área de favela situada na UP4, com valores superiores a 90%, indicando a ocorrência de chuvas localizadas no período, vale dizer que esta favela está situada em área úmida e às margens do rio Morto. Na UP3 foram registradas 50% das umidades máximas diárias, no ponto identificado como P17 -
Figura 6 - Variação da temperatura diária nas Unidades de Paisagem 3 e 4 (UP3 e UP4). Fonte: NIPP/PUC-Rio (2013).
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condomínio horizontal com casas de alto luxo, dominado por edificações de poucos pavimentos e também situado em área alagada, ocupada por brejos e com pequenos fragmentos de florestas alagadas (matas paludosas), com pequenas áreas de cultivo em alguns pontos. Quanto ao registro dos valores mínimos, os menores valores de umidade do período se distribuíram uniformemente, isto é, cada dia um dos pontos amostrais apresentou baixos valores de umidade, entretanto a UP4 foi a área que registrou maior quantidade de valores mínimos de umidade (66,6%), o que indica que esta unidade apresenta as maiores oscilações no período, sobretudo nos pontos identificadas como P16, P15 e P14.
Baseando-se na análise preliminar dos dados obtidos conclui-se que as médias mais elevadas de temperatura e umidade foram registradas na área próxima ao mar, especificamente a orla da bacia, UP4, notadamente nos pontos P16 e P14, caracterizados por ser uma parte do terreno onde o processo de edificação está mais consolidado, com domínio de alta densidade construtiva próximo à praia.
No caso do ponto P16 o maior valor entre as médias de temperatura mais elevadas e o maior entre as mínimas de temperaturas mais elevadas o caracteriza com o ponto mais quente de toda a localidade estudada, enquanto o ponto P13 assim como o P14 apresentaram-se com
Figura 7 - Variação da umidade diária nas Unidades de Paisagem 3 e 4 (UP_3 e UP_4). Fonte: NIPP/PUC-Rio (2013).
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a maior condição de umidade do período. Talvez devido á localização a sotavento da bacia e onde os ventos úmidos de SE incidem, adjacentes ao anfiteatro formado pelo Maciço da Pedra Branca a oeste. Ali são concentradas as mais altas pluviosidades do município (EMA da Grota Funda/GEORIO).
Por outro lado a UP3 também pode ser caracterizada como um ambiente de alta umidade e, neste caso, a condições de solos saturados e a presença de remanescentes dos antigos brejos que predominavam em todo segmento sul da Baixada de Jacarepaguá, parece ainda ser uma fonte permanente de umidade, sobretudo porque parte deste terreno, ainda que aterrado, não se encontra pavimentado na sua maior parte. Esta umidade elevada do local pode contribuir para a retenção de calor, mantendo as temperaturas elevadas no verão (24,9°C).
Considerando que a área de estudo se encontra num acelerado processo de expansão da urbanização e as inúmeras possibilidades de intervenção por força do planejamento urbano nesse processo, esta pesquisa mostra-se relevante no que se refere à contribuição, ainda que modesta, aos estudos sobre conforto térmico urbano, sobre saúde e qualidade de vida. Os dados de microclima urbano associados à caracterização das formas de ocupação podem contribuir para análises sobre como as variáveis microclimáticas condicionam e/ou geram vulnerabilidades, que podem trazer riscos sócio e fisicoambientais para a população. A avaliação do comportamento do microclima nos espaços urbanos consolidados pode subsidiar o planejamento urbano na elaboração de diretrizes urbanísticas, que visem melhores condições climáticas nas cidades, contribuindo para a adaptação dos espaços urbanos e periurbanos a mudanças climáticas em escala local, assegurar o conforto térmico e a qualidade de vida da população, servir na implementação de processos de adaptação das cidades ao contexto das paisagens em que estão inseridas e, mitigar impactos resultantes de mudanças climáticas na escala local.
28(11), p. 17-39, 1969.
3 - COSGROVE, D. A geografia está em toda parte: Cultura e simbolismo nas paisagens humanas. In: CORRÊA, R. L. & ROZENDAHL, Z. (orgs.). Paisagem, Tempo e Cultura. Rio de Janeiro: Eduerj, 123p. p.92-12, 1998.
4 - FORMAN, R.T.T. & GODRON, R. Landscape Ecology. John Wiley & Sons, Inc. New York. 1986.
5 - MENDONÇA, F. & MONTEIRO, C. A.. Clima urbano. São Paulo: Contexto, 2002. 6 - MONTEZUMA, R. C. M. & OLIVEIRA, R. R. “Os ecossistemas da Baixada de Jacarepaguá”. Arquitextos, Ano 10, nº 116, 2010. {http://www.vitruvius.com.br/revistas/read/ arquitextos/10.116/3385.
7 - MONTEZUMA, R. C. M & PEZZUTO, C. C. Métodos e técnicas para monitoramento microclimático em áreas de florestas e edificadas. II Encontro da Associação Nacional de Pesquisa e Pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo. (ENAMPARQ) II, Brasília, DF, Brasil. Anais, 2012.
8 - NAME, L. Análise da ocupação proposta pelo PEU das Vargens tendo como foco densidades, infraestruturas e condições ambientais. Arquitextos, Ano 10, nº 116, 2010.
9 - OKE, T. R. Initial guidance to obtain representative meteorological observations at urban sites Canada, WMO/TD - n° 1250, 2006.
10 - PEZZUTO, C. C.. Avaliação do ambiente térmico nos espaços urbanos abertos: Estudo de caso em Campinas, SP. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Universidade de Campinas, Campinas, 2007.
