UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
CRISTIANE ROSSATTO CANDIDO
EVOLUÇÃO DAS VARIÁVEIS MICROCLIMÁTICAS DE SINOP - MT:
Estudo comparativo do ano de 2017 com estudos anteriores.
Sinop
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
CRISTIANE ROSSATTO CANDIDO
EVOLUÇÃO DAS VARIÁVEIS MICROCLIMÁTICAS DE SINOP - MT:
Estudo comparativo do ano de 2017 com estudos anteriores
Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Prof. Orientador: Dr. João Carlos Machado Sanches.
Sinop
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Detalhamento dos pontos. ... 40
Tabela 2 – Detalhamento dos horários de medição. ... 42
Tabela 3 – Medições Estação Chuvosa. ... 43
LISTA DE EQUAÇÕES
𝛾ℎ = 12 ∗ 𝑛𝑖 = 1𝑛𝑍𝑥 + ℎ − 𝑍𝑥2 Equação 1 ... 30
𝑍𝐾𝑂 ∗ 𝑋0 = 𝑖 = 1𝑛𝜆𝑖𝑍𝑥𝑖 Equação 2 ... 30
𝐸𝑍𝑂𝐾 ∗ 𝑥0 − 𝑍𝑥0 = 0 Equação 3 ... 30
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Classificação climática de Mato Grosso. ... 18
Figura 2 - Mapa de Classificação das estruturas urbanas de acordo com o impacto gerado no clima urbano local. ... 24
Figura 3 - Esquema geral da metodologia adotada. ... 33
Figura 4 - Mapa do traçado de Sinop - MT. ... 35
Figura 5 - Conjunto de sensores Vantage Pro2. ... 37
Figura 6 - Console da estação Vantage Pro2. ... 37
Figura 7 – Estação Instrutemp ITWH-1080. ... 38
Figura 8 - Imagem de satélite representando os pontos de medição por transecto móvel. ... 39
Figura 9 - Estação Meteorológica Vantage Vue. ... 45
LISTA DE ABREVIATURAS
ICU – Ilha de Calor Urbano.
WMO - World Meteorological Organization.
PBMC - Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas. ZCAS - Zona de Convergência do Atlântico Sul. ZCIT - Zona de Convergência Intertropical. ENSO - Oscilação Sul- El Niño/ La Niña.
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
1. Título: Evolução das variáveis microclimáticas de Sinop - MT: Estudo
comparativo do ano de 2017 com estudos anteriores.
2. Tema: 60500000 Planejamento Urbano e Regional.
3. Delimitação do Tema: 60502010 Informação, Cadastro e Mapeamento. 4. Proponente(s): Cristiane Rossatto Candido.
5. Orientador(a): Dr. João Carlos Machado Sanches.
6. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado de Mato Grosso. 7. Público Alvo: Acadêmicos de Engenharia Civil, Arquitetura, docentes e profissionais de planejamento urbano.
8. Localização: Avenida dos Ingás, 3001 Jardim Imperial, Sinop/MT – CEP: 78555-000.
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS ... I LISTA DE EQUAÇÕES ... II LISTA DE FIGURAS ... III LISTA DE ABREVIATURAS ... IV DADOS DE IDENTIFICAÇÃO ... V 1 INTRODUÇÃO ... 8 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 9 3 JUSTIFICATIVA... 10 4 HIPÓTESES ... 11 5 OBJETIVOS ... 12 5.1 OBJETIVO GERAL ... 12 5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 12 6 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 13 6.1 CLIMA URBANO ... 13
6.2 BREVE HISTÓRICO DO CLIMA URBANO NO MUNDO ... 14
6.3 CARACTERISTICAS CLIMÁTICAS DO MATO GROSSO E SINOP ... 17
6.4 VARIÁVEIS METEOROLÓGICAS ... 18
6.4.1 Umidade Relativa do Ar ... 19
6.4.2 Temperatura do Ar... 19
6.4.3 Ventos ... 20
6.5 ILHAS DE CALOR URBANO ... 21
6.6 CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS URBANAS DE ACORDO COM SUA CAPACIDADE DE IMPACTAR O CLIMA ... 22
6.7 DISCUSSÃO SOBRE A SITUAÇÃO GERAL DE SINOP – MT ... 24
6.7.1 Estação Seca ... 25
6.7.1.1 Transecto Móvel Matutino ... 25
6.7.1.2 Transecto Móvel Vespertino ... 25
6.7.1.3 Transecto Móvel Noturno ... 26
6.7.1.4 Ventos ... 26
6.7.2 Estação Chuvosa ... 27
6.7.2.1 Transecto Móvel Matutino ... 27
6.7.2.2 Transecto Móvel Vespertino ... 27
6.7.2.3 Transecto Móvel Noturno ... 27
6.7.2.4 Ventos ... 28
6.7.2.5 Ventos pela metodologia de Trindade & Sanches (2016) ... 28
7 METODOLOGIA ... 32
7.1 ETAPAS DE AVALIAÇÃO DO CLIMA URBANO ... 32
7.2 1º ETAPA ... 34
7.2.1 Caracterização Espacial de Sinop-MT ... 34
7.3 2º ETAPA ... 36
7.3.1 Medições em campo por transecto móvel ... 36
7.3.1.1 Equipamentos utilizados para aferição dos dados da medição por transecto móvel 36 7.3.1.2 Trajeto e horários de medição ... 39
7.3.1.3 Medições Estação Chuvosa ... 42
7.3.1.4 Medições Estação Seca ... 43
7.3.2 Medições simultâneas em campo ... 43
7.3.2.1 Equipamentos utilizados nas medições simultâneas de fluxo de vento 44 7.3.2.2 Medições Estação Chuvosa ... 46
7.3.2.3 Medições Estação Seca ... 46
7.4 3º ETAPA ... 46
7.4.1 Tratamento dos dados de temperatura e umidade ... 46
7.4.2 Tratamento dos dados de direção e velocidade dos ventos ... 48
8 CRONOGRAMA ... 49
1 INTRODUÇÃO
No século XXI a população vive, em sua maioria, nos centros urbanos. A evolução até essa realidade ocorreu pelo processo de urbanização, em escala mundial, após a Revolução Industrial e no Brasil a partir da metade do século XX. A rapidez com que esse processo ocorreu fez com que a maioria das cidades não tivesse boas políticas de adequação para a nova realidade (GOMES & LAMBERTS, 2009). O processo de urbanização brasileiro foi tão intenso que segundo Sanches (2015) entre os anos de 1960 e 1996 as cidades brasileiras receberam um acréscimo de 106 milhões de pessoas.
Para desenvolver as atividades existentes nas cidades, demanda-se grande quantidade de energia, matéria prima e água (ASSIS, 2005). As formações urbanas alteram portanto de forma direta a superfície do terreno e a atmosfera, consequentemente, também o balanço energético (CALLEJAS et al., 2016). Esse funcionamento desordenado das cidades aumenta o consumo de energia e a emissão de gases poluentes, por exemplo (MARIĆ et al., 2016). Esse é um processo que ocorre devido ao aumento de população e aglomeração de bens e tecnologia, mas que não deve ser esquecido.
Outros autores como Grimmond et al. (2010) e Changnon (1992) apontam que o processo de urbanização acarreta mudanças climáticas que afetam não só o próprio ambiente urbano, mas também contribuem para o efeito de aquecimento global e efeito estufa. Mas, como analisa Assis (2005), essas afirmações merecem ser estudadas mais profundamente e em geral os pesquisadores da área concordam que, pelo menos em âmbito local e mesoclimático, o ambiente construído altera o clima.
A composição da geometria urbana, o relevo do terreno, o índice de permeabilidade do solo e o índice de vegetação são exemplos de fatores que influenciam a composição do clima urbano das cidades. Os estudos relacionados ao clima urbano provam que a falta de legislação adequada para inserção desses microclimas como critério de planejamento urbano cria ambientes que dificultam o desempenho das funções urbanas, como também acarretam em desconforto térmico, menor qualidade do ar, impactos pluviais e outros problemas que afetam diretamente a qualidade de vida dos habitantes do local (ALI et al., 2017; MONTEIRO, 1976; OLIVEIRA et al., 2009; SANCHES, 2015).
2 PROBLEMATIZAÇÃO
As alterações climáticas em geral são causadas devido a ação do homem. Nos centros urbanos, como a ação humana é intensa, as alterações executadas no ambiente geram condições atmosféricas diferentes das naturais, formando condições climatológicas diferenciadas e específicas daquele meio urbano (ALMEIDA JUNIOR, 2005; MAITELLI, 2010; MARIĆ et al., 2016).
Essas mudanças climáticas no ambiente urbano causam desconforto térmico, aumento no consumo de recursos energéticos e aumento de poluentes no ar, formando muitas vezes ilhas de calor e déficit na distribuição do vento (ASSIS, 2011; GOMES & LAMBERTS, 2009).
A inserção do clima no planejamento urbano é tão pequena que mesmo cidades mais novas, com menor densidade populacional e com breve planejamento, como Sinop, não tiveram a devida preocupação com fatores como a análise do clima urbano para prevenir formação de um clima inadequado.
Diante disso, Sinop é uma cidade que passa por crescimento acelerado e não possui medidas específicas que relacionam o clima urbano com o planejamento urbano e esta, como afirma Roth (2007) é uma característica da maioria das cidades em desenvolvimento em regiões de clima tropical e de baixas latitudes como é o caso da Cidade do México e também Singapura.
Sanches (2015) já provou que algumas áreas específicas da malha urbana estão comprometidas com as alterações do microclima. Mas, tendo em vista que o clima urbano se altera em relação direta com as alterações da configuração urbana, é preciso estudar e comparar as possíveis mudanças ocorridas no intervalo de tempo das medições de 2013 e 2014 com 2017.
Essas áreas em geral estão situadas em regiões com pouca vegetação, intenso tráfego de veículos e muita densidade construtiva, como é o caso da parte central da cidade de Sinop, juntamente com a área paralela a BR – 163, que possui maior ocupação em comércio e indústria.
Durante o período de 2013 a 2017 várias alterações foram feitas no albedo urbano de Sinop. Um exemplo fácil de se recordar foi a retirada de vegetação da Av. dos Tarumãs. Além disso a própria ocupação do solo foi intensificada devido ao crescimento da cidade.
3 JUSTIFICATIVA
É importante a realização de estudos sobre clima urbano em cidades como Sinop, porque são cidades de pequeno a médio porte que tem grande perspectiva de expansão e crescimento, então muitas medidas de mitigação e também de prevenção podem ser avaliadas nas revisões dos planos diretores.
Segundo Gomes e Lamberts (2009), os estudos relacionados ao clima urbano têm se mostrado significativo, para o alcance de avanços reais na qualidade ambiental, esses estudos trazem medidas claras e objetivas para a implementação dos planos diretores.
Tais estudos possibilitam a associação com o zoneamento, preservação ambiental e expansão urbana, como também alertam para formações de ambientes climáticos indesejados, como locais que podem e/ou que formam ilhas de calor, tem pouca circulação de vento e podem vir a ter condições indesejadas para tipos específicos de atividades.
Outro ponto importante dessa pesquisa é a necessidade de estudos contínuos relacionados ao clima urbano, pois este se altera em proporção direta com as mudanças efetuadas na estrutura da malha urbana.
Pesquisas realizadas por Sanches (2015) caracterizam as diferentes variáveis climáticas como temperatura, umidade relativa do ar para a cidade de Sinop nas estações mais características do ano, quente seca e quente chuvosa. Os dados obtidos foram dos anos de 2013 e 2014 e para que haja um controle adequado das variações climáticas para a cidade de Sinop é proposto um estudo comparativo entre os dados coletados por Sanches (2015) e os dados que serão medidos em 2017. Acrescentando-se ainda as variáveis velocidade e direção do vento na malha urbana.
4 HIPÓTESES
A hipótese desta pesquisa parte da ideia de que as mudanças no albedo urbano de 2013/2014 para 2017, e levando em consideração que Sinop – MT cresce acima da média nacional brasileira, as variáveis climáticas de temperatura, umidade relativa e direção e velocidade dos ventos sofreram alterações.
Mudanças significativas como a reforma da Av. dos Tarumãs, que antes possuía bastante vegetação e agora, se encontra quase totalmente impermeável. O aumento do fluxo de veículos, a construção de novos imóveis e o aumento populacional são fatores que provavelmente alteraram as condições climáticas urbana de Sinop – MT.
5 OBJETIVOS
5.1 OBJETIVO GERAL
Comparar os dados coletados para as variáveis climáticas umidade, temperatura, direção e velocidade dos ventos dos anos de 2013 e 2014 em relação ao ano de 2017 para a cidade de Sinop – MT, de acordo com a metodologia segundo Sanches (2015), possibilitando monitorar a evolução desses microclimas nesse período de tempo.
5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Avaliar as diferentes variáveis climáticas para as duas estações características do clima de Sinop – MT, referentes ao ano de 2017.
Verificar se existem mudanças significativas entre os dados encontrados em 2017 com os já estudados em Sanches (2015).
Observar as alterações no uso e ocupação do solo urbano que possibilitaram as possíveis alterações encontradas.
6 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A Climatologia urbana preza pelos estudos dos efeitos climáticos nas áreas urbanas e a aplicação do conhecimento adquirido para o melhor planejamento e design das cidades. Esses estudos incorporam aspectos multidisciplinares, que incluem Meteorologia, Climatologia, Arquitetura, Engenharia, design urbano, biometeorologia, entre outros (MILLS, 2014). Cada uma dessas ciências tem seu foco e desenvolveu metodologias e ferramentas para seus interesses.
As particularidades do clima urbano, característica de cada município, estão relacionadas não somente ao tamanho da cidade, mas também são influenciadas pelo relevo, pela morfologia urbana, pelos tipos de superfícies, pela proporção de espaços abertos, entre outros. À medida que alguns fatores atmosféricos, como a luz solar, oferecem pouca variação em relação ao território da cidade, outras variáveis, como a temperatura do ar e os padrões de vento, possuem variação espacial substancial, pois são influenciadas por fatores como a tendência das edificações em acumular calor, o tipo de cobertura do solo e a presença de corpos d’água (FERREIRA et al., 2016).
Segundo Monteiro (1990) o estudo do clima urbano requer observações tanto da tipologia da região, como dos modelos de morfologia urbana e do imenso espectro de combinações que podem se configurar.
Em âmbito nacional, o estudo da evolução da ilha de calor urbano e das variáveis climáticas urbanas em espaço temporal é importante devido ao crescimento acelerado das cidades de médio porte no Brasil. Além disso, muitas das cidades que tem crescido de forma considerável e que estão em áreas que tem perspectiva de desenvolvimento e crescimento tem clima tropical e estão em baixas latitudes (DUARTE et al., 2015; ROTH, 2007).
6.1 CLIMA URBANO
O estudo do clima urbano é importante para entender o que necessariamente precisa ser controlado e planejado no ambiente para que este seja confortável, habitável e atenda às necessidades. Isso porque ele engloba vários elementos como a temperatura, umidade do ar, precipitação e direção e velocidade dos movimentos de ar. Compreende também fatores climáticos da região estudada que acabam por condicionar o clima como a topografia, rugosidade e vegetação (ROMERO, 2000).
Deve-se perceber que os elementos e fatores atuam de forma mútua e combinada, por isso é tão complexo classificar e tipificar o clima urbano, alguns fatores e elementos que são importantes para uma determinada região podem não ter a mesma relevância para outro espaço urbano.
Existem algumas definições de clima urbano dados por autores consagrados. Por exemplo, Monteiro (1976) explica que o clima urbano é resultado da relação de todos os fatores que acontecem e surgem na área urbana e que agem alterando o clima em escala local. Esses fatores geram alterações que estão relacionadas com as características térmicas da superfície, a circulação do ar, e a poluição atmosférica (VILELA, 2007).
Segundo Oke (1987) clima urbano é resultado das alterações que são causadas no processo de urbanização como, uso e ocupação do solo, permeabilidade e até pelas propriedades térmicas dos materiais que compõe o tecido urbano, tanto em características da superfície terrestre quanto da atmosfera em determinada localidade.
Os estudos do clima urbano e de mudanças climáticas são antigos mas passaram a ter mais ênfase após o Protocolo de Kyoto de 2005 (CASTÁN BROTO; BULKELEY, 2013), com a qual questões ambientais se tornaram mais evidentes para sociedade e o meio acadêmico. Cada cidade, região e país tem preocupações mais específicas e pontuais, por isso, os estudos de clima urbano não são homogêneos ao longo do globo terrestre.
6.2 BREVE HISTÓRICO DO CLIMA URBANO NO MUNDO
As primeiras considerações sobre pensar as cidades de forma a atingir conforto de forma sustentável datam do século XVIII, na qual questões sobre circulação de ar e higiene urbana foram levantadas. Por exemplo, Harouel (1990) apud Sanches (2015) afirma que um dos objetivos das legislações que vigoraram na França entre 1783 e 1784, em relação à altura das casas e largura das ruas, a fim de proporcionar uma circulação mais adequada do ar.
Adentrando no século XIX, as questões sobre planejamento ambiental continuaram crescendo devido ao adensamento das cidades, já que nesse período houve a revolução industrial e a população com o passar do século se tornou mais
urbana que rural. Sanches (2015) afirma que naquele período houve busca de modelos de desenvolvimento urbano, justamente para solucionar problemas devido ao processo de urbanização das cidades europeias, numa tentativa de criar uma cidade ideal.
Os estudos mais específicos sobre climatologia urbana se iniciaram no final do século XIX, em Londres, com a publicação The Climate of London, escrita por Luke Howard (MILLS, 2014; DUARTE, 2015). Nesse estudo Howard faz análises sobre a contaminação dos dados meteorológicos urbanos pela urbanização e os fatores que levam a formação das ilhas de calor, descobrindo assim algumas das causas da ilha de calor como calor antropogênico, diminuição dos ventos devido a rugosidade do terreno, múltiplas reflexões (MILLS, 2008).
Muitos estudos sobre climatologia urbana começam a ganhar destaque na Alemanha também, saindo assim a primeira edição em 1927, em alemão de Climate near the ground de Geiger que posteriormente foi traduzido para português como Manual de microclimatologia: o clima da camada de ar junto ao solo (MILLS, 2014; GEIGER, 1980).
O geofísico alemão Helmut Landsberg desempenhou papel fundamental na construção dos estudos sobre clima urbano com sua atuação no curso de pós-graduação em bioclimatologia nos EUA. Além disso, ele foi diretor do US Weather Bureau e membro da World Meteorological Organization - WMO. Segundo Hebbert & Mackillop (2013) Landsberg ajudou a construir a climatologia urbana como campo disciplinar com o seu livro The Urban Climate.
No final dos anos 60 e metade dos 70 houve um processo de mudanças em vários campos, alguns desses acontecimentos foram a chegada do homem na lua em 1969, simbolizando grandes avanços tecnológicos, o Simpósio da Unesco em Paris em 1968 e a conferência de Estocolmo em 1972 que demonstram e iniciam de forma mais direta a abertura das causas ambientais e desenvolvimento sustentável no mundo (MONTEIRO e MENDONÇA, 2003).
Duarte (2015) escreve sobre os estudos de Oke dos anos 70. Por exemplo, em 1973 Oke tenta apontar possíveis generalizações relacionando a ilha de calor ao tamanho da cidade, para as cidades norte americanas. Já em 1981, Oke troca o parâmetro população pela relação H/W ou pelo fator visão do céu, como descritor da geometria urbana.
A contribuição de Oke é uma das mais importantes pois, com seus trabalhos comprovou que o clima urbano é produto de um fenômeno de transformação de energia por meio da interação entre o ar atmosférico e o ambiente urbano construído. Oke ainda explica a diferença entre os processos térmicos urbanos e rurais, evidenciando que a mudança climática nos assentamentos urbanos é causada principalmente pela geometria do cânion urbano e a inércia térmica dos materiais da conformação urbana (SANCHES, 2015).
Mesmo com tantos estudos sobre climatologia nos países mais desenvolvidos, as particularidades do clima tropical ainda eram um mistério, discutidos nas conferências da WMO específicas sobre climas tropicais realizadas em 1986, na Cidade do México, “the first international conference oriented to the global South and the urban poor” (HEBBERT & MACKILLOP, 2013), e 1994, em Dhaka, Bangladesh.
No Brasil nos anos 70 houve a forte contribuição do Prof. Dr. Carlos Augusto de Figueiredo Monteiro, da Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas da Universidade de São Paulo, departamento de Geografia - FFLCH/USP/GEO (DUARTE, 2015).
Em 1976, com a publicação da obra de Monteiro Teoria e Clima Urbano, foram lançados bases teóricas e metodológicas para estudos sobre o clima urbano no Brasil. Além disso o autor cria o Sistema Clima Urbano em sua tese, compondo-se de três sistemas: o termodinâmico, o físico e hidrodinâmico, que tem ligação direta com os respectivos canais de percepção climática: conforto térmico, qualidade do ar e impacto meteorológico.
Nos anos de 1980 aconteceram ainda importantes conferências sobre climatologia urbana aplicada às regiões tropicais que aproximaram as pesquisas na área vindas de diversas partes do mundo, eventos estes que se tornaram mais frequentes nos anos de 1990. Eventos como o ocorrido na Cidade do México em 1984, entre 26 e 30 de novembro, na qual o foco da conferência foi a conformação do clima urbano nas cidades de regiões tropicais, evento organizado pela World Meteorological Organization - WMO (DUARTE, 2015; ROTH, 2007; SANCHES, 2015).
É possível constatar desenvolvimentos nos estudos sobre clima urbano na última década no Brasil, principalmente devido ao interesse de arquitetos, urbanistas e engenheiros em explorar os aspectos da qualidade do ambiente construído
relacionados a um planejamento e projeto urbanos climaticamente responsáveis (SANCHES, 2015).
O Brasil recentemente criou o Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas – PBMC. A função do PBMC é reunir, sintetizar e avaliar informações científicas sobre os aspectos relevantes das mudanças climáticas no Brasil (Duarte et al., 2015; PBMC, 2011). De acordo com o PBMC (2011) o clima brasileiro nas próximas décadas terá um aumento gradual e variável de temperatura, cerca de 1ºC a 6ºC. O que preocupa o comitê cientifico brasileiro é que apesar da Política Nacional para Mudanças Climáticas, as medidas de adaptação, mitigação e intervenções nos centros urbanos ainda são inexistentes nesses planos (DUARTE et al., 2015).
6.3 CARACTERISTICAS CLIMÁTICAS DO MATO GROSSO E SINOP
O estado do Mato Grosso está localizado abaixo da linha do equador e acima do trópico de capricórnio, tendo como característica marcante elevadas temperaturas quase que diariamente.
Os fenômenos que atuam direta ou indiretamente no estado são a Zona de Convergência do Atlântico Sul - ZCAS, Zona de Convergência Intertropical - ZCIT e Oscilação Sul- El Niño/ La Niña - ENSO (ALMEIDA JUNIOR, 2005), controlando a dinâmica das chuvas e velocidade e direção dos ventos.
Em meses mais quentes como setembro e outubro as temperaturas podem ser superiores a 40º C. Durante et all., (2006) afirmam que a maioria das cidades do Mato Grosso não possuem temperaturas menores que 20º C. Também vale destacar que o período de precipitações é bem marcado, o que confere a região uma estação seca e uma chuvosa bem definidas.
Moreno & Higa (2005), em sua obra Geografia de Mato Grosso caracterizam o clima do estado de forma mais detalhada. Tal trabalho serve de base para pesquisas acadêmicas, pela classificação climática detalhada. Nessa proposta, Mato Grosso foi dividido em duas unidades: I – Clima Equatorial Continental com estação seca definida (3 a 5 meses de duração) e II – Clima tropical Continental Alternadamente Úmido e Seco. Essa divisão pode ser vista na Figura 1. Além disso, existem subunidades nas quais o clima foi dividido a fim de demonstrar
características mais específicas de pluviosidade e temperatura de cada região do estado.
Figura 1 - Classificação climática de Mato Grosso. Fonte: Adaptado de Moreno & Higa (2005).
O clima da cidade de Sinop pode ser caracterizado como Equatorial Quente e Úmido, caracterizado pela média de temperaturas superiores a 18º C ao longo do ano todo, outra característica marcante desse clima é um período seco bem marcado, geralmente com duração de três meses.
Porém pela classificação climática detalhada, Sinop está na unidade I-B, apresentando temperaturas médias entre 24,3º C e 26,8º C e total pluviométrico de 1800 mm a 2200 mm. Além disso, o período da estação seca é compreendida entre abril e setembro e a estação chuvosa de outubro a março.
Em estudo de Sanches et al. (2011) pesquisas sobre o balanço hídrico de Vera, cidade próxima a Sinop mostraram que esta tem excedente hídrico de 1016,67 mm, num período chuvoso que vai de novembro a março. Já o período mais seco do ano vai dos meses de maio a setembro, 5 meses, num déficit hídrico que totaliza 421,74 mm, o menor pesquisado.
6.4 VARIÁVEIS METEOROLÓGICAS
Os elementos climáticos são os que concebem os valores referentes a cada tipo de clima, a temperatura, a umidade do ar, as precipitações e os movimentos do
ar (ROMERO,2000). As variáveis climáticas enfatizadas nesse tópico são as estudadas nessa pesquisa. São elas: umidade relativa, temperatura do ar e fluxo de ventos.
6.4.1 Umidade Relativa do Ar
A conformação da umidade relativa do ar é devido a capacidade do ar em conter vapor d’água. A distribuição do vapor sobre a terra não é uniforme, sendo em média maior nas zonas equatoriais e menor nos polos, acompanhando os padrões anuais de radiação e temperatura (ROMERO,2000).
A umidade relativa varia nas diferentes horas do dia e épocas do ano, mesmo quando a pressão de vapor permanece constante. Isto é devido às mudanças diurnas e anuais na temperatura do ar, que determinam a capacidade potencial do ar em conter determinada quantidade de vapor d’água.
Em regiões de grande variação diária de temperatura (regiões secas e semi-secas), configuram-se grandes variações na umidade relativa e valores mais baixos no início da tarde, quando a temperatura está alta, e valores mais altos à noite, podendo o ar ficar saturado, mesmo quando a pressão de vapor for baixa, especialmente quando a temperatura do ar cai muito (ROMERO,2000).
Um clima seco em geral, devida a baixa formação de nuvens, faz com que o solo esteja mais exposto a radiação solar direta pois, quanto mais úmido estiver o ar, maior será a quantidade de água em suspensão em forma de nuvens, que funcionariam como uma barreira de radiação.
Dessa forma, em climas quente seco, o solo pode perder, à noite, esse calor armazenado durante o dia com muito mais facilidade, pois não haverá nuvens agindo como barreira térmica. Do mesmo modo, o calor adicional transmitido por essas partículas de água no período noturno também não será significativo. Isto vai tornar, em climas secos, a temperatura diurna bastante afastada da noturna, ou seja, com uma grande amplitude térmica (SANCHES,2015).
Em regiões de clima quente e seco é muito importante a presença de vegetação, de reservas municipais e também de cursos de água, pois estes podem amenizar a baixa umidade.
A transferência de energia solar para a Terra se da por transferência de calor radiante de ondas curtas. Nesse processo a Terra também perde energia radiante de onda longa para o espaço, isso faz com que a superfície se resfrie, caso contrário a Terra aqueceria constantemente. A temperatura resultante na superfície terrestre é um arranjo entre fatores como o vento, evaporação e precipitação e calor emitido por outras fontes antropogênicas (DUARTE, 2015).
A relação entre as taxas de aquecimento e esfriamento da superfície da terra é o fator determinante da temperatura do ar. O ar próximo à superfície da terra não apresenta obstáculos à passagem da radiação solar, uma vez que esta depende da quantidade de calor ganho ou perdido pela superfície da terra ou outras superfícies com as quais o ar tenha estado em contato (ROMERO,2000).
Segundo Duarte (2015), as temperaturas superficiais no canyon urbano são determinadas pelo balanço térmico, as superfícies absorvem radiação de onda curta devido a exposição à radiação solar e assim emitem e absorvem radiação de onda longa devido a temperatura, emissividade e fator visão do céu. Portanto, a temperatura do ar no albedo sofre influência das temperaturas superficiais do canyon, pois a energia pode ser transferida por processos convectivos.
6.4.3 Ventos
A definição de vento parte da consequência direta das variações barométricas, devido ao desiquilíbrio atmosférico. São em geral correntes de convecção na atmosfera, que tendem a igualar o aquecimento diferencial das diversas zonas e por meio da rotação terrestre o movimento do fluxo se modifica (ALMEIDA JUNIOR, 2005).
Segundo Villas Boas (1983) apud Romero (2000):
A diferença de pressão ou de temperatura, entre dois pontos da atmosfera gera um fluxo de ar, que se desloca das regiões mais frias (baixa pressão) para as regiões mais quentes (alta pressão), condição em que, somada à força mecânica gerada pelo movimento de rotação da Terra (Força de Coriolis), define a próxima circulação geral da atmosfera.
O movimento do ar no meio urbano tem relação direta com a densidade urbana, a forma das edificações, suas dimensões e justaposição afetam o fluxo dos ventos. Em geral o fluxo de ventos em escalas microclimáticas afeta os pedestres e pessoas que trabalham no meio externo, mas também afetam a ventilação das edificações, podendo aumentar as perdas de calor por convecção e levar poeira e calor (ROMERO,2000).
Segundo Sanches (2015) na região urbana a velocidade do vento é mais baixa que na área rural. Ao se dissipar pela cidade, o vento pode mudar de direção, em consequência de possíveis turbulências criadas pelas edificações e pelo traçado viário. Brisas ainda podem ser formadas a partir das diferenças de temperatura entre setores dentro da própria área da cidade. A incorporação do vento no estudo do clima urbano proporciona elevação dos níveis de conforto ambiental, pois com uma boa dinâmica no fluxo de vento é possível até mesmo reduzir o consumo de energia das edificações.
6.5 ILHAS DE CALOR URBANO
O efeito da ilha de calor nas cidades ocorre devido à redução da evaporação, aumento da rugosidade e às propriedades térmicas dos edifícios e dos materiais pavimentados (SANCHES,2015). A ilha de calor urbano - ICU pode ser definida como acúmulo de calor em áreas urbanas específicas, resultando em um aumento de temperatura em relação as áreas próximas como áreas com menor densidade construtiva ou rurais (AKBARI & KOLOKOTSA, 2016; KRÜGER & GONZALEZ, 2016; NAKATA-OSAKI et al., 2016).
A presença de uma matriz densa de edifícios promove a criação de ICU através de uma variedade de processos, por exemplo, a energia solar devido à reflexão múltipla e absorção dentro de cânions, o fator de visão de céu restrito de cânions profundos e / ou estreitos e redução de velocidade do vento perto do solo. Como resultados no clima urbano, o adensamento das cidades está ligado em principio com a obstrução da visão do céu, o que causa o retardamento do resfriamento das superfícies no período noturno com céu claro e calmaria, que são as condições ideais para a formação da ilha de calor noturna (OKE, 1981).
Segundo estudo de Nakata-Osaki et al., (2016) a configuração urbana que representa melhores condições contra formação de ICU no Brasil é o cânion urbano de maior heterogeneidade (variação entre as alturas), com maiores densidades construídas (soma das áreas úteis construídas dividida pela área total da malha) e menores taxas de ocupação (soma das áreas construídas no solo dividida pela área total da malha).
O fenômeno de ilha de calor urbana possui algumas particularidades que variam conforme as características climáticas do local estudado, como afirma Liu et al., (2016) durante as estações mais quentes e mais frias existem diferenças na configuração da ilha de calor urbana. A grande diferença encontrada pelos autores se dá pelo uso ou não do condicionamento artificial das edificações, como também pela presença ou não de vegetação e pela emissão de calor do tráfego. Durante as estações mais quentes, a temperatura do ar decresce mais rápido durante a noite em áreas que possuem vegetação e as condições de tráfego mais o condicionamento artificial dos edifícios contribui para o aumento das temperaturas. Já nas estações frias, a temperatura do ar é mais amena durante o período noturno e segundo os autores a mudança de atividades humanas e principalmente a inexistência de condicionamento artificial dos edifícios faz com que a variação da ilha de calor seja mais baixa que na estação quente.
Isso prova a complexidade de estudar a formação e evolução das ilhas de calor, pois além de características climáticas, topográficas e identificação dos fatores de maior influência na formação do microclima urbano local, deve-se considerar características sociais e de comportamento humano para avaliação deste tema.
Além disso, estudos como o de Roth (2007) afirmam que as cidades ao produzirem seu próprio microclima, por serem conectadas a climas regionais e globais geram efeitos atmosféricos no balanço de radiação e emissão de gases do efeito estufa.
6.6 CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS URBANAS DE ACORDO
COM SUA CAPACIDADE DE IMPACTAR O CLIMA
Sanches (2015) criou o Mapa de classificação das estruturas urbanas, de acordo com a sua capacidade de impactar o clima local. Este mapa tem como
função mostrar como a presença de vegetação, densidade e uso e ocupação do solo impactam o clima de forma negativa. Nesse mapa são indicadas Zonas Climáticas Urbanas e em Sinop foram identificadas configurações de seis zonas e foi adicionado uma zona representando as áreas de proteção permanente e reservas de vegetação.
A zona 1 é composta por áreas urbanas desenvolvidas, com alta densidade construtiva, com edificações de dois a cinco pavimentos. Essa zona compreende áreas de grande impermeabilização do solo e em geral é uma área de comercio e serviços. Esta compreendida no eixo da Av. dos Mognos e ruas adjacentes, Av. dos Tarumãs e Itaúbas.
A zona 2 compreende locais de média densidade, com edificações residenciais térreas, comércios e apartamentos, com seu uso misto. Tem impermeabilização considerável, sendo o centro da cidade e bairros próximos.
A zona 3 compreende áreas de comércio e serviço de grande porte, com edifícios e galpões. São pátios de manobras e estacionamentos pavimentados, como postos de gasolina, concessionaria de veículos leves e pesados, etc. Localiza-se nas vias paralelas a BR – 163 e avenidas próximas.
Na zona 4 observam-se muitos lotes vazios ou subutilizados, em uma vasta área de edificações residenciais de um a dois pavimentos, com permeabilidade do solo razoável. São bairros não tão próximos do centro.
Já na zona 5 existem grandes parcelas permeáveis e com presença de vegetação, são edificações institucionais como universidades, o cemitério municipal, estádio de futebol, etc.
A zona 6 por sua vez engloba áreas urbanas que se encontram em expansão, zonas com bastante permeabilidade e que se encontram muitas vezes ocupadas por atividade agrícola.
Por fim, a zona 7 compreende áreas com vegetação de reservas, dentro do perímetro urbano.
Essa proposta de classificação da cidade de Sinop em zonas, demonstrada no mapa da Figura 2 e nas descrições acima, é fruto do trabalho desenvolvido por Sanches (2015).
Figura 2 - Mapa de Classificação das estruturas urbanas de acordo com o impacto gerado no clima urbano local.
Fonte: Sanches (2015).
6.7 DISCUSSÃO SOBRE A SITUAÇÃO GERAL DE SINOP – MT
Os estudos de Sanches (2015) trouxeram resultados para os anos de 2013/2014 muito relevantes para as questões de clima urbano para cidade de Sinop – MT. A seguir serão apresentados informações sobre os resultados desse estudo importantes para compor essa pesquisa.
As medições na estação seca de Sanches (2015) ocorreram entre os dias 16 e 19 de julho de 2013 e as medições da estação chuvosa ocorreram de 10 a 14 de fevereiro de 2014. Posteriormente, no ano de 2016 existiu uma nova medição com metodologia distinta para velocidade e direção dos ventos desempenhada por Trindade e Sanches (2016).
6.7.1 Estação Seca
6.7.1.1 Transecto Móvel Matutino
Segundo resultados de Sanches (2015), as medições da estação seca no período da manhã demonstraram a grande influência do uso e ocupação do solo na configuração do clima urbano em Sinop pois, as temperaturas mais elevadas no período da manhã encontradas foram no ponto bem na área central da cidade, na Av. dos Mognos, registrando 27ºC, enquanto no ponto de mais baixa temperatura para esse período foi registado 26,1ºC, esse ponto encontra-se no bairro Jardim Imperial, sob influência da reserva R7, mais conhecida como reserva da UNEMAT. Essa diferença de temperatura é significativa, pois o horário de medição representa o início do processo de absorção da radiação solar.
Já a umidade relativa teve resultado inverso ao da temperatura, como já esperado. No ponto na Av. dos Mognos a umidade relativa mais baixa registrada foi 58% e o maior valor de umidade relativa foi encontrado justamente no mesmo ponto do bairro Jardim Imperial, sob influência da reserva R7, com o valor de 60,8%.
Diante disso, foi possível perceber que durante a seca no período da manhã, em relação as duas variáveis apresentadas, a região leste de Sinop é a mais prejudicada pelas questões climáticas. Essa área abrange o centro comercial e a margem da BR-163.
6.7.1.2 Transecto Móvel Vespertino
Nesse período a temperatura do ar para período vespertino teve configuração diferente do período matutino. A região que apresentou maior temperatura, 34,8ºC, foi o ponto da área sul, em local de comércios e serviços de grande porte, em avenida paralela a BR-163, na qual em horário de medição possui tráfego intenso de veículos leves e pesados. Já área mais confortável nesse período foi a região da Av. Perimetral Norte e Parte da Av. André Maggi, que apresentou temperatura de 33,6ºC, essa região é próxima as reservas do Parque Florestal e UNEMAT.
A umidade relativa do ar claramente teve um comportamento inverso ao da temperatura, porém a menor umidade foi registrada em um ponto diferente da maior temperatura. A menor umidade relativa registrada foi 33,5%, na área central da cidade, em ponto na Av. dos Mognos. A maior umidade relativa registrada foi 38,2% na região próxima à influência do Parque Florestal.
Diante dos dados obtidos no período vespertino Sanches (2015) afirma que a região afetada negativamente é a Leste do Centro, pois possui menor umidade e altas temperaturas, logo é uma área com pouca vegetação e com intenso tráfego de veículos como também a área industrial e comercial da cidade, ao longo da BR-163.
6.7.1.3 Transecto Móvel Noturno
O período noturno foi o que mais representou as condições de alteração do clima urbano pois, segundo Sanches (2015) como esse período teve as menores variações dos valores nos dias pesquisados representa de forma mais clara a tendência de mudança microclimática.
A maior temperatura do ar encontrada foi 28,2ºC, ao longo da Av. Perimetral Sul, região que se situa longe das reservas de vegetação da cidade, como também área que possui uma malha viária de trafego considerável. Já a menor temperatura registrada foi 27,2ºC, na área da Av. André Maggi, sob influência das reservas urbanas.
A menor umidade relativa do ar foi registrada em um dos pontos da Av. Perimetral Sul, sendo 53,5%. Já o de maior umidade, como esperado, foi registrado próximo ao ponto de menor temperatura, registrando 58,8%. Novamente os pontos mais aquecidos do perímetro urbano de Sinop estão a Leste do Centro, mas também registram-se temperaturas e condições de umidade desfavoráveis ao Sul do Centro.
6.7.1.4 Ventos
Para o período da manhã na estação seca, foi registrada uma velocidade dos ventos de 1,1 m/s e direção ESE. Assim, ocorre a condução do ar seco e quente dos arredores a Leste da cidade, uma região com baixa ocupação e desprovida de vegetação, em direção ao tecido urbano.
A própria rugosidade da cidade atua como barreira aos ventos dominantes, tendo o Parque Florestal (Reservas R10, R11 e R12) um importante papel. Essa área exerce a função de bloqueio desses ventos, além de propiciar diminuição da temperatura e o aumento da umidade relativa do ar nas regiões Oeste e Noroeste da cidade.
A influência da direção e velocidade dos ventos no período vespertino para época da seca mostram uma velocidade média de 1,5 m/s e direção ENE,
evidenciando que a condução do ar seco e quente dos arredores a Leste vão em direção a malha da cidade. Por isso, novamente o as reservas R7, R10, R11 e R12 desempenham a função de bloqueio do vento, fazendo com que a região Oeste e Noroeste da cidade tenha um arrefecimento e melhores condições de umidade.
Já no período noturno a média de ventos registrada foi 0,4 m/s e direção ESE. Novamente a direção influencia a levada de vento seco e quente do leste para a região urbana.
6.7.2 Estação Chuvosa
6.7.2.1 Transecto Móvel Matutino
Para estação chuvosa no período matutino, Sanches (2015), encontrou os valores de 25,2ºC como máxima e 24,5ºC de mínima. Devido a diferença entre as temperaturas ser pequena pode-se considerar que não existem variações de temperatura do ar significativa para essas condições em Sinop.
Para a umidade relativa do registrou-se máxima de 88% no ponto que passa pelo Parque Florestal, e a mínima de 85% a oeste, em região com pouca vegetação. Como resultados desses dados, apesar de as diferenças serem pequenas, percebe-se que existe uma tendência da região Oeste, percebe-se estendendo para a região Sul da cidade ter condições microclimáticas menos favorecidas nesse período.
6.7.2.2 Transecto Móvel Vespertino
No período vespertino a configuração de temperatura se mostrou diferente. A máxima registrada foi 31,4ºC, na região central, próxima a Rodoviária Municipal de Sinop, região de comércio e serviços de médio e grande porte. O menor valor de temperatura foi registrado a Oeste do Centro, registrando 30,1ºC.
Para umidade relativa do ar, foi registrado 59% de valor mínimo, sendo nas imediações Oeste da cidade, e o valor máximo encontrado foi 66%, em área no interior do Parque Florestal.
6.7.2.3 Transecto Móvel Noturno
Novamente para o período noturno os valores de temperatura se mostraram constantes e com poucas diferenças nos dias pesquisados. Do mesmo modo o
ponto da Av. dos Mognos próximo a rodoviária teve o maior valor registrado, sendo 25,1ºC. Já a menor temperatura foi 23,9ºC medida outra vez a Oeste do Centro.
O ponto de menor umidade coincidiu com o de maior temperatura, sendo registrado 83%, enquanto o de maior umidade foi registra o ponto entre a Av. dos Ingás e a Av. das Palmeiras, registrando um valor de 90%.
6.7.2.4 Ventos
A direção e velocidade dos ventos para a estação chuvosa demonstrou média mais baixa que a estação seca, a velocidade média encontrada foi 0,8 m/s e direção NE. Assim, ocorre a condução do ar com tendências mais secas e quentes formado na região central em direção ao sudoeste da cidade.
Já para o período vespertino a média de velocidade dos ventos foi 1,1 m/s na direção SE. Assim, pode-se perceber que ocorre o bloqueio dos ventos dominantes, mais frescos e úmidos, pelo tecido urbano.
Por fim, no período noturno a velocidade média registrada dos ventos foi 0,8 m/s, e a direção NNO. Ainda assim, os ventos dos arredores são bloqueados em direção ao centro da cidade.
6.7.2.5 Ventos pela metodologia de Trindade & Sanches (2016)
Estudos realizados por Trindade & Sanches (2016) no mês de outubro, permitem uma visão mais profunda sobre as condições de direção e velocidades dos ventos em Sinop na estação chuvosa. Os dados coletados pelos autores permitiram observar que o vento no período da madrugada vem da direção sudoeste com velocidade média de 3,15 m/s, porém ao entrar na cidade reduz sua intensidade nas proximidades da reserva do CEPPROTEC, onde seu vetor passa para o sentido Leste, o que pode ser caracterizado como um efeito de canalização e turbulência, contornando a região central e seguindo em direção noroeste e norte aumentando velocidade ao transpassar a cidade.
Para o período matutino os dados coletados comprovam que o vento oriundo da região noroeste vem de direção diferente dos outros. Infelizmente os registros dos autores não possibilitaram determinar os fatores atmosféricos responsáveis pela alteração do sentido do vento neste caso. No entanto, se consegue distinguir que na região da Av. dos Mognos o vento quando vindo do sentido Oeste para Leste adotou um padrão, com velocidade e sentido regulares ao longo de toda a região central,
este efeito pode ser caracterizado como Efeito Venturi e ao chegar na BR 163 se observou um efeito turbulência desviando parte do vento para nordeste e sudeste.
No período da tarde, ocorreu aumento de velocidade do vento. A direção encontrada foi Sudeste contornado a região central com velocidade reduzida seguindo para direção norte onde retoma a velocidade mais alta ao passar pelo Parque Florestal da cidade. Este padrão comportamental pode ser observado nos outros períodos.
Já no período noturno o fluxo de vento entrou na cidade com maior velocidade no início da noite, velocidade média de 15 m/s até às 19h, parte desse fluxo foi desviado para o interior da cidade na direção Noroeste e outra parte canalizado para Nordeste contornando a zona central. Por fim, Trindade & Sanches (2016) avaliando as direções, período a período, verificam a predominância de ventos no sentido Sudoeste seguindo em direção Nordeste.
6.8 MÉTODO GEOESTATÍSTICO DE KRIGAGEM
Muitas vezes por falta de equipamentos e também por questões de execução da pesquisa se torna difícil fazer medições em pontos muito próximos, principalmente se houver necessidade de fazer medições simultâneas. Por isso os métodos geoestatísticos podem ser de grande valia para interpolação de dados e para alcançar uma boa estimativa das condições climáticas de uma determinada região (ZÁRATE et al., 2008).
A krigagem ao contrário de outros métodos de interpolação, corresponde a estimação de uma matriz de covariância espacial que determina os pesos atribuídos às diferentes amostras, o tratamento da redundância dos dados, a vizinhança a ser considerada no procedimento inferencial e o erro associado ao valor estimado, utilizando o semivariograma em sua modelagem (SIQUEIRA et al., 2012; WEBER & ENGLUND, 1994). Pode ser comparado com os métodos tradicionais de estimativa por médias ponderadas ou por médias móveis, mas a diferença fundamental é que somente a krigagem apresenta estimativas não tendenciosas e a mínima variância associada ao valor estimado.
Segundo Yamamoto (2013) o termo variograma é a esperança matemática do quadrado dos acréscimos da variável regionalizada em estudo em uma determinada
direção definida pelo vetor h, o valor médio do quadrado das diferenças entre os pares de pontos presentes na área estuda, tomados a uma distância h uns dos outros. A formula do variograma é: 𝛾(ℎ) = 1 2 ∗ 𝑛∑ [𝑍(𝑥 + ℎ) − 𝑍(𝑥)] 2 𝑛 𝑖=1 Equação 1 Sendo: 𝛾 variância h distância x distância inicial
n o número de pares de valores separados entre si por uma magnitude |h| na direção deste vetor.
Apesar de existirem diferentes tipos de krigagem a mais utilizada é a krigagem ordinária pela simplicidade de aplicação. É um método local de estimativa por isso, a estimativa em um ponto não amostrado resulta da combinação linear dos valores encontrados na vizinhança próxima. O estimador da krigagem ordinária é baseado na fórmula da média ponderada, onde os ponderadores dependem da informação estrutural fornecida pelo variograma. Esta é a principal diferença em relação ao outros métodos de estimativa como, por exemplo, o inverso da distância.
O estimador da krigagem ordinária é:
𝑍𝐾𝑂∗ (𝑋0) = ∑𝑛𝑖=1𝜆𝑖𝑍(𝑥𝑖) Equação 2
Sendo:
λi ponderadores
Z(xi) são os dados experimentais n número total de dados
Segundo Geo Krigagem (2016), os pesos da krigagem ordinária são calculados perante duas condições de restrição. A primeira atribui que em média a diferença entre o valor calculado e real seja igual a zero:
𝐸[𝑍𝑂𝐾∗ (𝑥
0) − 𝑍(𝑥0)] = 0 Equação 3
A segunda diz respeito a minimização da variância do erro:
A minimização da variância do erro, sujeita à condição de não viés resulta em um sistema de equações de krigagem. A partir dessa resolução são encontrados os ponderadores da krigagem ordinária. Os elementos então são dados em termos de covariância, para mais fácil compreensão.
7 METODOLOGIA
A avaliação do clima urbano pode ser feita através das metodologias empíricas, escalares ou numéricos. Os métodos escalares e numéricos tem suas vantagens em detrimento do método empírico, mas os escalares necessitam de maior infraestrutura de equipamentos, equipe e processamento de dados e os numéricos são mais adequados para localidades que já tem uma base de estudos ao longo do tempo.
Os métodos empíricos partem de aferições em campo e posteriormente tratamento estatístico dos dados. Esse é o método base desta proposta, dada a localidade da pesquisa e a disponibilidade de equipamentos. Entre os métodos empíricos existentes o utilizado é uma mescla entre o uso de transecto móvel e estações fixas para aferição de dados de temperatura e umidade e locação de estações em locais estratégicos da cidade para avaliação da velocidade e direção dos ventos.
7.1 ETAPAS DE AVALIAÇÃO DO CLIMA URBANO
A pesquisa pretende monitorar a evolução/modificação do clima urbano na cidade de Sinop-MT comparando os dados obtidos por Sanches (2015), nos anos de 2013 e 2014 e o ano de 2017. As etapas utilizadas para o desenvolvimento dos mapas de comparação de clima urbano objetos desse estudo são destacados na Figura 3.
Figura 3 - Esquema geral da metodologia adotada. Fonte: Acervo particular (2017).
1º Etapa Caracterização espacial de Sinop-MT
IBGE
Imagens de satélite (Landsat, SRTM, Google Maps)
Estações meteorológicas fixas da Unemat, INMET E EMBRAPA
Estudos anteriores
2º Etapa
Medições em campo por transecto móvel (Análise da
temperatura e umidade)
Trajeto pré-determinado por Sanches 2015
Medição por 3 dias em horários definidos nas duas estações
características
Medições simultâneas em campo (Análise da velocidade e
direção dos ventos)
Escolha dos locais estratégicos de medição
Medições de 24 horas por 3 dias nas duas estações
características
3º Etapa
Tratamento dos dados de temperatura e umidade
Microsoft Excel
Saga GIS
Corel Draw
Comparação dos dados de 2013/2014 com 2017
Tratamento dos dados de direção e velocidade dos
ventos
Microsoft Excel
WRPlot
SAGA GIS
Corel Draw
Comparação dos dados com Sanches 2015 e Quevedo 2016
7.2 1º ETAPA
A primeira etapa dessa pesquisa detalha as características espaciais de Sinop-MT de forma a esclarecer particularidades da localidade.
7.2.1 Caracterização Espacial de Sinop-MT
O objeto de estudo dessa pesquisa é a cidade de Sinop, Mato Grosso, latitude 11º 51’ 51” S e longitude 55º 30’ 09” W, com população estimada em 2016 de 132.934 habitantes, densidade demográfica de 28,69 hab/km² e IDH de 0,754 (IBGE, 2016; PNUD, 2013). Encontra-se a 500 km da capital do estado Cuiabá, a uma altitude de 384 metros acima do nível do mar e tem relevo predominantemente plano. É um município que apresenta crescimento acelerado e segundo o Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (IPEA).
Sinop pertence a unidade geomorfológica do Planalto dos Parecis, estando geologicamente na Bacia Sedimentar dos Parecis, pertencente a Bacia Amazônica, tendo como rede hidrográfica o Rio Teles Pires, que é afluente do Rio Tapajós (MORENO & HIGA, 2005).
O traçado da cidade de Sinop é predominantemente ortogonal, com vias perpendiculares e paralelas a rodovia BR – 163, como pode ser visualizado na Figura 4. É importante ressaltar que a cidade possui três reservas florestais urbanas, uma ao Sul, chamada Reserva do Ceprotec, uma Oeste, chamada Reserva da Unemat e outra ao Norte, chamada Reserva do Parque Florestal.
Figura 4 - Mapa do traçado de Sinop - MT. Fonte: Adataptado de Sanches (2015).
A história da cidade começa na ditadura militar com a política de incentivo a colonização da Amazônia Legal e também devido a construção da BR 163, que liga as cidades Tenente Portela – RS à Santarém – PA. A indústria até o final dos anos 80 era baseada basicamente na extração e comercialização de madeira, porém com o asfaltamento da BR-163 em meados dos anos 90 o município passou a ser considerado um polo industrial, comercial e de prestação de serviços (CUNHA, 2006).
7.3 2º ETAPA
A segunda etapa da metodologia está dividida em duas sub etapas, que exemplificam detalhadamente o processo que foi executado nas medições em campo para temperatura e umidade e separadamente para direção e velocidade dos ventos.
7.3.1 Medições em campo por transecto móvel
As medições com transectos móveis são usadas para monitoramento do clima urbano e se mostram uma solução viável para este fim (HEUSINKVELD et al., 2014; HÄB et al., 2015), já que estações fixas servem como base mas não como referências de monitoramento. As estações meteorológicas fixas cobrem apenas uma variabilidade espacial limitada (ACHBERGER & BA, 1999; HEUSINKVELD et al., 2014; LIU et a.l, 2016) e podem sofrer interferências de fatores como focos de calor e telhados planos (HEUSINKVELD et al., 2014). Nesses estudos as estações fixas são usadas para validação e comparação dos dados recolhidos pelas estações móveis.
7.3.1.1 Equipamentos utilizados para aferição dos dados da medição por transecto móvel
A estação fixa usada como comparação nos dados analisados nessa pesquisa é a estação fixa instalada no Campus da Universidade do Estado do Mato Grosso - UNEMAT em Sinop, localizada na área central da cidade. Este local foi escolhido para a elaboração da metodologia de doutorado de Sanches (2015) e os motivos de escolha do local foram a posição estratégica e a maior segurança do equipamento.
O modelo da estação meteorológica fixa é Vantage Pro2 da Davis Instruments. Essa estação é composta por um conjunto de sensores, sendo eles um coletor de chuva, sensores de temperatura, umidade e anemômetro, como mostra a Figura 5. Além disso, faz parte da estação um sensor de radiação solar, central de coleta energia solar e transmissão de dados, que foram adquiridas separadamente. Para minimizar o impacto nas leituras das variáveis, os sensores de temperatura e umidade foram montados dentro de uma proteção contra radiação.
Figura 5 - Conjunto de sensores Vantage Pro2. Fonte: Davis Instruments (2013).
A outra unidade principal dessa estação é o console, que é responsável por registrar os dados medidos. O sistema de comunicação que é utilizado entre o console e os sensores é wireless, com alcance máximo de 300 metros (DAVIS INSTRUMENTS, 2012a).
A Figura 6 mostra o console do conjunto. Nele pode-se ver os dados que são aferidos pelos sensores e por meio do uso do software Weatherlink, disponibilizado pelo fabricante e é usado para configurar os sensores e salvar os dados medidos.
Figura 6 - Console da estação Vantage Pro2. Fonte: Davis Instruments (2012ª).
As medições por transecto móvel podem possuir diferentes alturas, geralmente compreendidas entre 0,75 e 2 metros (ACHBERGER & BA, 1999; ASSIS et al., 2007; HEUSINKVELD et al., 2014; HÄB et al., 2015; LIU et al., 2016). Os
estudos citados anteriormente usam medidas que variam entre os valores abordados sendo a altura de 2 metros a mais frequente, usada no estudo de Assis (2007), Achberger & Ba (1999) e Hab et al (2015).
Para as medições móveis é usado um automóvel de 1,5 m de altura, com o sensor de temperatura e umidade acoplado em um suporte sob o automóvel, totalizando a altura de 2,2 metros. A fim de conseguir desenvolver a pesquisa e levando em consideração que pelo transecto móvel tem-se a intenção de medir apenas a temperatura e umidade do ar, foi utilizado somente o sensor que se destina a este fim, acoplado ao mastro do suporte do automóvel.
O sensor utilizado está circulado na Figura 7, é do modelo ITWH-1080 da Instrutemp, com precisão para temperatura de ±1º C, faixa de medição de -40º C a 65º C e precisão para umidade de ±5%, faixa de medição de 10% a 99% (INSTRUTEMP, 2010). A distância do campo de transmissão é no máximo 100 m. Essa estação também possui um console, como mostra a Figura 7, e no processo de medição este fica no interior do veículo. Os dados aferidos durante a medição são registrados manualmente em uma planilha para que não exista a possibilidade de erro do momento da medição.
Figura 7 – Estação Instrutemp ITWH-1080. Fonte: Editado de Instrutemp (2017).
7.3.1.2 Trajeto e horários de medição
O trajeto utilizado para monitoramento do clima urbano de Sinop foi pré-definido por Sanches (2015), e está representado na Figura 8, nessa figura também pode-se visualizar a locação da estação fixa da UNEMAT.
Os pontos de medição foram determinados e distribuídos de forma a caracterizar o perímetro urbano de Sinop, buscando evidenciar características específicas das variadas regiões da cidade e a influência de reservas de matas ou da alta densidade construtiva.
A distribuição dos pontos foi feita da forma mais uniforme possível, no caso de Sinop, foi usado raio médio de 500 metros em torno de cada ponto. Essas são características gerais que os pontos de medição devem evidenciar no perímetro estudado, como também características topográficas (ASSIS et al., 2007).
Figura 8 - Imagem de satélite representando os pontos de medição por transecto móvel. Fonte: Adataptado de Sanches (2015).
As medições serão divididas em duas partes, uma para a estação chuvosa, que já se encontra realizada e uma para a estação seca. O caminho é percorrido
exatamente na ordem que está representada na Figura 8. O detalhamento dos pontos de medição móvel estão descritos na Tabela 1.
Tabela 1 – Detalhamento dos pontos.
Pontos Localização Descrição
1 Avenida dos Mognos noroeste
Próximo a rodoviária, trecho com intenso tráfego, pouca vegetação e alta densidade
construtiva.
2 Rua das Macieiras
Área predominantemente residencial de alto padrão, pouca vegetação mas com presença de lotes vazios e
tráfego moderado.
3 Avenida do Flamboyants
Uso predominantemente residencial de médio padrão,
pouca vegetação mas com presença de lotes vazios e
tráfego moderado.
4 Rua das Tamareiras
Encontra-se na transição entre área comercial e área residencial de alta densidade,
intenso tráfego de veículos, pouca vegetação e alta
densidade construtiva.
5 Avenida das Sibipirunas
Área mista
(residencial/comercial), com tráfego intenso em horários de
picos, próximo a reserva do Ceprotec.
6 Avenida dos Jatobás noroeste
Em região periférica, de uso residencial de baixo padrão e
de média densidade, com início de uso comercial próxima a loteamentos voltados à habitação de interesse social, com tráfego intenso nos horários de pico.
7 Avenida dos Jatobás nordeste
Em paralelo a rodovia BR – 163, área com pouca
vegetação, bastante impermeabilizada, com tráfego intenso de veículos
pesados.
8 Rua colonizador Ênio Pipino
Em paralelo a rodovia BR – 163, área livre, pois é próximo
ao estádio, uso do solo comercial e industrial de grande porte, tráfego intenso,
pouca vegetação.
9 Avenida dos Mognos nordeste
Área de maior concentração comercial da cidade, densamente construída com edificações de dois a quatro pavimentos, tráfego intenso.
10 Avenida das Palmeiras
Área residencial com alguns comércios, em média densidade, tráfego de veículos moderado.
11 Avenida dos Jacarandás
Área residencial de média densidade construtiva, com alguns lotes de grande porte
desocupados, edificações térreas, tráfego moderado.
12 Avenida dos Jequitibás
nordeste
Área que preserva vegetação nativa de grande porte e o
maior corpo de água da cidade. Representa as características do Parque
Florestal.
13 Avenida dos Jequitibás
noroeste
Área residencial de média densidade e de baixo padrão,
possui alguns
estabelecimentos comerciais, com pouca vegetação e trafego intenso em horários de
pico
14 Avenida André Maggi norte
Área residencial de média densidade com edificações
térreas de médio a baixo padrão, com comércio de médio porte ao longo da avenida, tráfego intenso.
15 Avenida André Maggi sul
Área de baixa densidade construída, já na direção da
expansão urbana no eixo Leste-Oeste da cidade, próxima a reserva da Unemat e Cemitério Municipal, tráfego
intenso.
16 Avenida das Palmeiras com
Avenida dos Ingás
Área residencial de médio padrão e média densidade, cortada por avenidas largas com alguma concentração comercial, tráfego intenso nos
horários de pico. Fonte: Adaptado de Sanches (2015).
Para a realização das medições com transecto móvel os consoles das estações (fixa e móvel), devem ser sincronizados com o mesmo horário e programados a armazenar dados de minuto a minuto (SANCHES et al., 2017). A partir disso, pode-se começar a medição com o equipamento acoplado no automóvel, a uma velocidade de 40 km/h, permanecendo pelo menos dois minutos em cada ponto de medição e observando o sinal de recebimento de dados que aparece no consolo da estação móvel (SANCHES et al., 2017; SANCHES, 2015). Os dados de temperatura e umidade são anotados no minuto exato da medição, para que a posterior correção dos dados seja válida.
Para realizar a correção dos dados da medição móvel, verifica-se o minuto a qual um ponto móvel foi registrado e soma-se ou diminui-se a diferença de valor de umidade relativa ou temperatura do ar registrada na estação fixa, com relação ao valor no início da medição (SANCHES et al., 2017).
Os horários de medições por transecto móvel são definidas pelas características específicas do local estudado (HEUSINKVELD et al., 2014), devendo atender um período de tempo que seja característico de um determinado período do dia, sem que haja grandes variações no mesmo ponto pro tempo de medição. Por isso, para Sinop, verificou-se a necessidade de executar a medição em uma hora. Os horários de medição estão exemplificados na Tabela 2.
Tabela 2 – Detalhamento dos horários de medição.
Período Intervalo de medição
Matutino 08:00 as 09:00
Vespertino 14:00 as 15:00
Noturno 20:00 as 21:00
Fonte: Adaptado de Sanches (2015).
As medições móveis são executadas em três dias consecutivos e úteis, não podendo ser realizadas aos finais de semana e feriados.
7.3.1.3 Medições Estação Chuvosa
As medições móveis na estação chuvosa possuem um empecilho na sua execução. Para obtenção de dados confiáveis as situações de clima local é necessário que no horário da medição não ocorram chuvas, nem pancadas de chuvas, por isso, na maioria das vezes não é possível fechar a medição em três dias de trabalho. Este é o caso ocorrido nessa pesquisa.
A estação chuvosa, como descrita previamente, é compreendida entre os meses outubro e abril. Para aferição dos dados foi necessário realizar medições de 22 de fevereiro a 02 de março de 2017 pois, em alguns dias no período da manhã houve ocorrência de chuvas ou pancadas de chuvas fazendo com que a medição fosse interrompida. A Tabela 3 exemplifica os períodos dos dias em que as medições ocorreram corretamente e os dias em que pancadas de chuva ou chuva interromperam a medição.