UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA
JOÃO PAULO MATIAS PAIVA
CLIMA E AMBIENTE CONSTRUÍDO: O CASO DOS CONJUNTOS HABITACIONAIS DE FORTALEZA/CE
FORTALEZA 2018
JOÃO PAULO MATIAS PAIVA
CLIMA E AMBIENTE CONSTRUÍDO: O CASO DOS CONJUNTOS HABITACIONAIS DE FORTALEZA/CE
Tese apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Geografia do
Departamento de Geografia da
Universidade Federal do Ceará, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Geografia.
Área de concentração: Dinâmica Territorial e Ambiental.
Linha de pesquisa: Natureza, Campo e Cidade no Semiárido.
Orientadora: Profª. Drª. Maria Elisa Zanella.
FORTALEZA 2018
JOÃO PAULO MATIAS PAIVA
CLIMA E AMBIENTE CONSTRUÍDO: O CASO DOS CONJUNTOS HABITACIONAIS DE FORTALEZA/CE
Tese apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Geografia do
Departamento de Geografia da
Universidade Federal do Ceará, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Geografia.
Aprovada em: 18 / 06 / 2018
BANCA EXAMINADORA
______________________________________________________
Profª. Drª. Maria Elisa Zanella (Orientadora) Universidade Federal do Ceará (UFC)
______________________________________________________
Profº. Dr. Marcelo de Oliveira Moura Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
______________________________________________________
Profº. Dr. Jander Barbosa Monteiro Universidade Estadual Vale do Acaraú (UVA)
______________________________________________________
Profª. Drª. Marta Celina Linhares Sales Universidade Federal do Ceará (UFC)
______________________________________________________
Profº Drª. Maria Clélia Lustosa da Costa Universidade Federal do Ceará (UFC)
Para os meus pais, meus grandes mestres.
Para minha esposa Luciana. Para minha filha Isabela.
AGRADECIMENTOS
A Deus pela força, saúde e coragem a mim dispensadas para a realização da pesquisa. Ele nos deu potências para que com elas trabalhemos.
À tão querida Profª. Drª. Elisa Zanella, minha grande orientadora que me incentivou, apoiou e trabalhou junto comigo em todos os momentos. Muito obrigado professora pelas respostas “quase automáticas” aos meus emails, pela confiança, dedicação à pesquisa e por tornar esse período tão intenso do doutorado em algo leve e produtivo. Você sempre foi e continuará sendo um referencial para mim!
Agradeço aos professores do Departamento de Geografia que tanto me ensinaram e ajudaram a aperfeiçoar minha formação geográfica. De modo especial, destaco os professores Christian Dennys, Eustógio Dantas, Alexandre Queiróz, Flávio Rodrigues pelas contribuições nas disciplinas cursadas.
À Profª. Marta Celina e ao Profª. Marcelo Moura por todas as contribuições na qualificação e principalmente por todo o suporte e incentivo em minha caminhada pela Climatologia Geográfica. Grandes referências e grandes mestres! Muito obrigado.
Ao Profº. Dr. Jander Monteiro e à Profª. Drª. Clélia Lustosa pela participação na avaliação final da tese.
Agradeço de maneira especial aos moradores dos conjuntos habitacionais que abriram suas portas para mim e que muito contribuíram com informações, relatos e ainda cuidando dos instrumentos de coleta. No Conjunto Ceará, minha gratidão aos meus ex-alunos Bruna Colares, Jade Pável, Markus Vinícius, Priscila Raabe e seus familiares. No Conjunto Prefeito José Walter, minha gratidão aos amigos D. Irene, D. Antônia, Conceição e Jaqueline e seus familiares. Sem dúvidas, a pesquisa não teria sido possível sem a participação de vocês. Meu eterno obrigado!
Aos meus pais Raimundo e Margarida, eternos mestres que sempre acreditaram e investiram em mim dando-me tantas oportunidades. Aos meus irmãos que me sempre me acompanham e me fortalecem.
À minha querida e amada esposa Luciana Pontes, por tudo o que és e por tudo de bom que me faz ser. Obrigado pela compreensão em tantos momentos
sempre, para sempre!
À minha pequena filha Isabela, pela felicidade que me fez conhecer, por me ensinar tantas coisas, mesmo pequena, e por “saber resolver tantos problemas” com apenas um sorriso seu. Eu te amo...
Ao amigo de sempre Fabiano Lucas, pela parceria na entrega de relatórios, solicitação de declarações e acompanhamento de processos. Nossas conversas sempre me ajudaram muito. Sigamos em frente...
À Islânia Castro pelo empréstimo de livros na seleção do doutorado. À Diana Rocha por ter me ajudado a adentrar ainda mais no Conjunto Prefeito José Walter.
À Secretaria de Educação do Estado do Ceará pela licença a mim concedida para o desenvolvimento da pesquisa.
Agradeço a todos os amigos (professores, alunos e funcionários) da Escola de Ensino Médio Liceu do Conjunto Ceará pelo apoio e ajuda na minha pesquisa. Agradecimento especial ao Núcleo Gestor, nas pessoas de Socorro Nogueira, Landim Neto, Eliete Aguiar e José Maciel pelo apoio, incentivo e compreensão nos momentos em que precisei me ausentar.
A todos que direta ou indiretamente contribuíram para a realização da pesquisa. Muito obrigado!
A ciência é grandiosa, ela nos ensina que sabemos pouco.
A pesquisa buscou identificar o comportamento termo-higrométrico e o conforto térmico em ambientes construídos na cidade de Fortaleza/CE, tomando como exemplo os Conjuntos Habitacionais Prefeito José Walter e Ceará, construídos na década de 1970. Os referidos bairros possuem uma população absoluta significativa, elevado número de domicílios e expressiva dinâmica urbana, quando comparados aos demais conjuntos habitacionais de Fortaleza. O levantamento dos microclimas urbanos e do conforto térmico nessas áreas favorece o aprofundamento dos estudos de clima urbano e contribui para o planejamento urbano e ambiental da cidade. Como hipótese de trabalho, considerou-se que o ambiente construído altera o comportamento termo-higrométrico na realidade inter e intrabairro, promovendo desconforto térmico em ambientes externos e internos dos conjuntos habitacionais. Tomando como referencial teórico-metodológico principal o Sistema Clima Urbano (S.C.U.) de Monteiro (1976, 2003), foram escolhidos quatro pontos externos e quatro pontos internos (residências) em cada Conjunto; e distintos entre si quanto às condições geoecológicas e construtivas, para perfis relativos a horários de temperatura e umidade relativa, em períodos sazonais contrastantes. O conforto térmico foi analisado a partir de questionários com os moradores e também através dos índices: Índice de Desconforto (DI) de Thom (1959), nas escalas de apreciação de Malhotra (1955), Giles et al (1990) e Pétalas (2015); Índice de Conforto Humano (ICH) de Anderson (1965); e a Temperatura de Conforto de Pétalas (2015). As informações qualificadas e suas respectivas análises validam a hipótese de estudo, uma vez que os pontos amostrais estiveram predominantemente como desconfortáveis devido ao calor nos dois períodos analisados. Os ambientes externos foram mais desconfortáveis ao calor no período seco, enquanto que os internos foram mais desconfortáveis no período chuvoso. A ausência de vegetação e o padrão construtivo adotado na construção dos Conjuntos Habitacionais influenciaram diretamente no desconforto térmico verificado.
ABSTRACT
The research sought to identify thermo-hygrometric behavior and thermal comfort in environments built in the city of Fortaleza / CE, taking as an example the housing developments Prefeito José Walter and Ceará, built in the 1970s. These neighborhoods have a significant absolute population, high number of households and expressive urban dynamics, when compared to other housing developments in Fortaleza. The survey of the urban microclimates and the thermal comfort in these areas favors the deepening of the studies of urban climate and contributes to the urban and environmental planning of the city. As a working hypothesis, it was considered that the built environment changes the thermo-hygrometric behavior in the inter- and intra-urban reality, promoting thermal discomfort in external and internal environments of the housing complexes. Taking as main theoretical and methodological reference the Urban Climate System (S.C.U.) de Monteiro (1976, 2003), four external points and four internal points (residences) were chosen in each Set; and different from one another in terms of geoecological and constructive conditions, for profiles related to temperature and relative humidity schedules, in contrasting seasonal periods. The thermal comfort was analyzed from questionnaires with the residents and also through the indexes: Thom's Discomfort Index (DI) (1959), in the assessment scales of Malhotra (1955), Giles et al (1990) and Petals (2015) ); Anderson's Human Comfort Index (ICH) (1965); and the Petal Comfort Temperature (2015). The qualified information and its respective analyzes validate the hypothesis of study, since the sampling points were predominantly as uncomfortable due to the heat in the two analyzed periods. The external environments were more uncomfortable to the heat in the dry period, while the internal ones were more uncomfortable in the rainy period. The absence of vegetation and the constructive pattern adopted in the construction of the Housing Units directly influenced the verified thermal discomfort.
Figura 1 - Localização dos Conjuntos Habitacionais na RMF... 23
Figura 2 - Estratificação vertical da atmosfera urbana e escalas de análise... 40
Figura 3 - Representação esquemática da fisiologia humana e trocas... 43
Figura 4 - Interação tripla entre clima, pessoas e edificações que dita nossas necessidades de energia... 46
Figura 5 - Escala de Giles et al (1990) para o DI... 54
Figura 6 - Escala de Malhotra (1955) para o DI... 54
Figura 7 - Escala de Pétalas (2015) para o DI... 55
Figura 8 - Temperatura de Conforto segundo Pétalas (2015)... 55
Figura 9 - Faixas de conforto segundo o Índice de Conforto Humano (ICH)... 56
Figura 10 - Pontos Amostrais no Conjunto José Walter... 61
Figura 11 - Pontos Amostrais no Conjunto Ceará... 62
Figura 12 - Termômetros com Datalogger... 65
Figura 13 - Abrigo meteorológico de baixo custo... 65
Figura 14 - Vista área da construção do Conjunto Prefeito José Walter... 90
Figura 15 - Evolução do surgimento de conjuntos habitacionais na RMF. 93 Figura 16 - Avenidas do Conjunto Prefeito José Walter recém-construído... 94
Figura 17 - Caixa d’água usada para abastecimento do bairro... 94
Figura 18 - Reforma das casas entregues... 95
Figura 19 - Casa Tipo A – Conjunto Prefeito José Walter... 96
Figura 20 - Casa do Tipo B – Conjunto Prefeito José Walter... 96
Figura 21 - Casa Tipo C – Conjunto Prefeito José Walter... 96
Figura 22 - Casa Tipo D – Conjunto Prefeito José Walter... 96
Figura 23 - Faixa indicativa da implantação de asfalto no Conjunto Ceará... 98
Figura 24 - Monumento símbolo do Conjunto Ceará situado à Av. Min Albuquerque Lima... 99
Figura 25 - Vista aérea da construção do Conjunto Ceará... 99
Figura 26 - Sede da COBAL (Companhia Brasileira de Alimentos) no bairro... 100
Figura 27 - Posto de Saúde Maciel de Brito... 101
Figura 28 - Pequeno comércio... 101
Figura 29 - Caixa d’água para abastecimento, no surgimento do bairro... 101
Figura 30 - Padrão das casas do Conjunto Ceará... 102
Figura 31 - Polo de lazer Luiz Gonzaga... 103
Figura 32 - Área Amostral 1 – Conjunto Ceará... 109
Figura 33 - Ponto 1 Conjunto Ceará (Ambientes interno e externo)... 110
Figura 34 - Área Amostral 02 – Conjunto Ceará... 112
Figura 35 - Ponto 2 Conjunto Ceará (Ambientes interno e externo)... 113
Figura 36 - Área Amostral 03 – Conjunto Ceará... 115
Figura 37 - Ponto 3 Conjunto Ceará (Ambientes interno e externo)... 116
Figura 38 - Área Amostral 04 – Conjunto Ceará... 118
Figura 39 - Ponto 4 Conjunto Ceará (Ambientes interno e externo)... 119
Figura 40 - Área Amostral 01 – Conjunto Prefeito José Walter... 121
Figura 41 - Ponto 1 Conjunto Prefeito José Walter (Ambientes interno e externo)... 122
Figura 42 - Área Amostral 02 – Conjunto José Walter... 124
Figura 43 - Ponto 2 Conjunto José Walter (Ambientes interno e externo). 125 Figura 44 - Área Amostral 03 – Conjunto José Walter... 127
Figura 45 - Ponto 3 Conjunto José Walter (Ambientes interno e externo). 128 Figura 46 - Área Amostral 04 – Conjunto José Walter... 130
Figura 47 - Ponto 4 Conjunto José Walter (Ambientes interno e externo). 131 Figura 48 - Cartas de Pressão dos dias 15/03/16 a 19/03/16 (9 h e 21 h)... 135
Figura 49 - Dinâmica atmosférica dos dias 15/03/16 a 19/03/16... 136
Figura 50 - Cartas de Pressão do dia 07 a 11/04/16... 141
Figura 51 - Dinâmica atmosférica dos dias 07 a 11/04/16... 142
Figura 52 - Dinâmica Atmosférica dos dias 15 a 10/10/16... 158
Figura 53 - Dinâmica Atmosférica dos dias 22 a 26/10/16... 161
Figura 56 - Cartas de Pressão dos dias 30/04 a 04/05/16 (9 h e 21 h)... 183
Figura 57 - Dinâmica atmosférica dos dias 30/04 a 04/05/16... 184
Figura 58 - Dinâmica atmosférica do dia 19 a 23/11/16... 200
Figura 59 - Dinâmica atmosférica dos dias 26 a 30/11/16... 203
Figura 60 - Zoneamento Bioclimático Brasileiro... 246
Figura 61 - (a) Casa com jardim vertical - Conjunto Ceará; (b) Avenida C – Conjunto Ceará; (c) Rua 715 – Conjunto Ceará; (d) Avenida J – Conjunto Prefeito José Walter; (e) Avenida D – Conjunto Prefeito José Walter; (f) Casa com jardim vertical – Conjunto Prefeito José Walter... 248
Figura 62 - (a) Canal Pluvial – Polo de Lazer Conjunto Prefeito José Walter; (b) Lagoa – Cidade Jardim, Conjunto Prefeito José Walter; (c) Canal Avenida C – Conjunto Ceará; (d) Lixo na Rua 1001 – Conjunto Ceará; (e) Lixo em Canal Pluvial – Conjunto Prefeito José Walter; (f) Lixo na Avenida A – Conjunto Prefeito José Walter... 249
Figura 63 - (a) Praça da Esperança – Conjunto Ceará; (b) Praça – Conjunto Prefeito José Walter; (c) Praça da Igreja Matriz – Conjunto Prefeito José Walter; (d) Espaço aberto sombreado – Conjunto Prefeito José Walter; (e) (f) Espaço aberto sombreado – Conjunto Ceará... 250
Figura 64 - (a) Rua com pavimento do tipo concreto de cimento – Conjunto Prefeito José Walter; (b) Rua com pavimento do tipo cimento asfáltico – Conjunto Prefeito José Walter; (c) (d) Rua com pavimento do tipo cimento asfáltico - Conjunto Ceará; (e) (f) Casas padrão com telhado de fibrocimento – Conjunto Prefeito José Walter... 251
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Médias de Temperatura em Ambientes Externos do Conjunto
Ceará... 221 Gráfico 2 - Médias de Umidade Relativa em Ambientes Externos do
Conjunto Ceará... 221 Gráfico 3 - Médias de Temperatura em Ambientes Internos do Conjunto
Ceará... 222 Gráfico 4 - Médias de Umidade Relativa em Ambientes Internos do
Conjunto Ceará... 222 Gráfico 5 - Médias de Temperatura em Ambientes Externos do Conjunto
Prefeito José Walter... 223 Gráfico 6 - Médias de Umidade Relativa em Ambientes Externos do
Conjunto Prefeito José Walter... 223 Gráfico 7 - Médias de Temperatura em Ambientes Internos do Conjunto
Prefeito José Walter... 224 Gráfico 8 - Médias de Umidade Relativa em Ambientes Internos do
Quadro 1 - Sistema Clima Urbano - Articulações dos subsistemas
segundo os canais de percepção... 37 Quadro 2 - Sumário das respostas humanas ao estresse termal,
segundo Griffths (1976) ... 42 Quadro 3 - Principais Índices de Conforto Térmico aplicados na RMF.. 51 Quadro 4 - Ações adaptativas ao Desconforto ao Calor... 59 Quadro 5 - Sistemas Atmosféricos Atuantes em Fortaleza... 75 Quadro 6 - Caracterização dos Pontos e Unidades Habitacionais da
Pesquisa... 107 Quadro 7 - Temperatura nos Pontos Amostrais do Conjunto Ceará no
Período Chuvoso... 147 Quadro 8 - Umidade Relativa nos Pontos Amostrais do Conjunto
Ceará no Período... 148 Quadro 9 - Temperatura dos Ambientes Internos no Conjunto Ceará
no Período Chuvoso... 155 Quadro 10 - Umidade Relativa dos Ambientes Internos no Conjunto
Ceará no Período Chuvoso... 156 Quadro 11 - Temperatura dos Ambientes Externos do Conjunto Ceará
no Período Seco... 166 Quadro 12 - Umidade Relativa dos Ambientes Externos do Conjunto
Ceará no Período Seco... 167 Quadro 13 - Temperatura dos Ambientes Internos do Conjunto Ceará
no Período Seco... 174 Quadro 14 - Umidade Relativa dos Ambientes Internos do Conjunto
Ceará no Período Seco... 175 Quadro 15 - Temperatura dos Ambientes Externos do Conjunto Prefeito
José Walter no Período Chuvoso... 189 Quadro 16 - Umidade Relativa dos Ambientes Externos do Conjunto
Prefeito José Walter no Período Chuvoso... 190 Quadro 17 - Temperatura dos Ambientes Internos do Conjunto Prefeito
Quadro 18 - Umidade Relativa dos Ambientes Internos do Conjunto
Prefeito José Walter no Período Chuvoso... 198 Quadro 19 - Temperatura dos Ambientes Externos do Conjunto Prefeito
José Walter no Período Seco... 207 Quadro 20 - Umidade Relativa dos Ambientes Externos do Conjunto
Prefeito José Walter no Período Seco... 208 Quadro 21 - Temperatura dos Ambientes Internos do Conjunto Prefeito
José Walter no Período Seco... 214 Quadro 22 - Umidade Relativa dos Ambientes Internos do Conjunto
Prefeito José Walter no Período Seco... 215 Quadro 23 - Condições térmicas dos Ambientes Internos no Conjunto
Ceará... 217 Quadro 24 - Índice de Desconforto de Thom (1959), segundo a escala
de Gilles et at (1990), aplicada em ambientes internos e
externos no Conjunto Ceará – Fortaleza/CE... 231 Quadro 25 - Índice de Desconforto de Thom (1959), segundo a escala
de Malhotra (1955), aplicada em ambientes internos e
externos no Conjunto Ceará – Fortaleza/CE... 232 Quadro 26 - Índice de Desconforto de Thom (1959), segundo a escala
de Pétalas (2015), aplicada em ambientes internos e
externos no Conjunto Ceará – Fortaleza/CE... 233 Quadro 27 - Índice de Conforto Humano de Anderson (1965), aplicada
em ambientes internos e externos no Conjunto Ceará –
Fortaleza/CE... 234 Quadro 28 - Conforto Térmico segundo a Temperatura proposta por
Pétalas (2015), aplicada em ambientes internos e externos
no Conjunto Ceará – Fortaleza/CE... 235 Quadro 29 - Índice de Desconforto de Thom (1959), segundo a escala
de Gilles et at (1990), aplicada em ambientes internos e
externos no Conjunto Prefeito José Walter – Fortaleza/CE. 241 Quadro 30 - Índice de Desconforto de Thom (1959), segundo a escala
de Malhotra (1990), aplicada em ambientes internos e
de Pétalas (2015), aplicada em ambientes internos e
externos no Conjunto Prefeito José Walter – Fortaleza/CE. 243 Quadro 32 - Índice de Conforto Humano de Anderson (1965), aplicada
em ambientes internos e externos no Conjunto Prefeito
José Walter – Fortaleza/CE... 244 Quadro 33 - Conforto Térmico segundo a Temperatura proposta por
Pétalas (2015), aplicada em ambientes internos e externos
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Temperatura superficial dos materiais... 48
Tabela 2 - Precipitação total anual de Fortaleza (1983-2013)... 78
Tabela 3 - Direção média dos ventos para Fortaleza (1983-2013)... 82
Tabela 4 - População do Estado do Ceará e de Fortaleza... 84
Tabela 5 - Principais Conjuntos Habitacionais de Fortaleza/CE... 88
Tabela 6 - Indicadores socioeconômicos da área de estudo... 91
Tabela 7 - Relação dos pontos amostrais da pesquisa... 106
Tabela 8 - Contrastes Térmicos e Higrométricos Intrabairros no Conjunto Ceará... 149
Tabela 9 - Contrastes Térmicos e Higrométricos Interbairros no Conjunto Ceará... 150
Tabela 10 - Contrastes Térmicos Intrabairros no Conjunto Ceará – Período Seco... 168
Tabela 11 - Contrastes Térmicos Interbairros no Conjunto Ceará – Período Seco... 169
Tabela 12 - Contrastes Térmicos Intrabairros no Conjunto Prefeito José Walter... 191
Tabela 13 - Contrastes Térmicos Interbairros no Conjunto Prefeito José Walter... 192
Tabela 14 - Contrastes Térmicos Intrabairros no Conjunto Prefeito José Walter – Período Seco... 209
Tabela 15 - Contrastes Térmicos Interurbanas no Conjunto Prefeito José Walter – Período Seco... 210
Tabela 16 - Medidas Mitigadoras do Desconforto Térmico nas Áreas Amostrais da Pesquisa... 253
Mapa 1 - Localização da Área de Estudo... 26 Mapa 2 - Mapa de Uso e Ocupação do Conjunto José Walter,
Fortaleza/CE... 71 Mapa 3 - Mapa de Uso e Ocupação do Conjunto Ceará, Fortaleza/CE.. 72
LISTA DE PRANCHAS
ABC - Abrigos de Baixo Custo.
BNH - Banco Nacional de Habitação.
CCMs - Complexos Convectivos de Mesoescala.
CEF - Caixa Econômica Federal.
CPTEC - Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos.
COHAB - Companhia de Habitação.
DI - Índice de Desconforto.
ENOS - El Niño Oscilação Sul.
FGTS - Fundo de Garantia por Tempo de Serviço.
FUNCEME - Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos. IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística.
ICH - Índice de Conforto Humano.
INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. PDDU - Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano.
PRODECOM - Projeto de Desenvolvimento Comunitário do Conjunto Ceará.
PVC - Policloreto de Vinila.
RMF - Região Metropolitana de Fortaleza.
SCU - Sistema Clima Urbano.
SDU - Secretaria de Desenvolvimento Urbano.
SEHAC - Secretaria Especial de Habitação e Ação Comunitária. SFH - Sistema Financeiro de Habitação.
TSM - Temperatura de Superfície do Mar.
UCL - Urban Canopy Layer.
UBL - Urban Boundary Layer.
UFC - Universidade Federal do Ceará. VCAs - Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis. ZCIT - Zona de Convergência Intertropical.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO... 21
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA E METODOLÓGICA... 29
2.1 O clima no espaço urbano... 29 2.2 O Sistema Clima Urbano... 34 2.3 O Subsistema Termodinâmico... 38 2.4 Escalas em climatologia urbana... 39 2.5 O conforto térmico urbano... 41 2.6 Índices de Conforto Térmico... 49 2.7 Procedimentos Metodológicos... 59 2.7.1 1ª Etapa: Levantamento bibliográfico e cartográfico... 60 2.7.2 2ª Etapa: Coleta de dados... 63 2.7.3 3ª Etapa: Coleta de dados... 66
3 OS CONJUNTOS HABITACIONAIS DA CIDADE DE
FORTALEZA/CE... 68 3.1 Características geoecológicas dos Conjuntos Prefeito José
Walter e Ceará... 68 3.2 Caracterização Climática... 73 3.2.1 A dinâmica atmosférica... 74 3.2.2 Análise dos atributos do clima... 78 3.3 A expansão urbana de Fortaleza a partir de conjuntos
habitacionais... 83 3.4 O Conjunto Prefeito José Walter... 91 3.5 O Conjunto Ceará... 97
4 CLIMA E AMBIENTES CONSTRUÍDOS EM FORTALEZA/CE:
ÁREAS AMOSTRAIS, DINÂMICA ATMOSFÉRICA E
MICROCLIMAS URBANOS... 105 4.1 Áreas Amostrais no Conjunto Ceará... 108 4.1.1 Ponto 1... 108 4.1.2 Ponto 2... 111 4.1.3 Ponto 3... 114 4.1.4 Ponto 4... 117 4.2 Áreas Amostrais no Conjunto Prefeito José Walter... 120
4.2.2 Ponto 2... 123 4.2.3 Ponto 3... 126 4.2.4 Ponto 4... 129 4.3 O Clima Urbano no Conjunto Ceará... 132 4.3.1 A Dinâmica Atmosférica no Período Chuvoso... 132 4.3.2 O comportamento termo-higrométrico no Conjunto Ceará no
Período Chuvoso: ambientes externos e internos... 144 4.3.2.1 Pontos 1 e 2... 144 4.3.2.2 Pontos 3 e 4... 145 4.3.2.3 Ambiente Interno: Casa 1... 151 4.3.2.4 Ambiente Interno: Casa 2 ... 152 4.3.2.5 Ambiente Interno: Casa 3... 153 4.3.2.6 Ambiente Interno: Casa 4... 153 4.3.4 A dinâmica atmosférica no Período Seco... 157 4.3.5 O comportamento termo-higrométrico no Conjunto Ceará no
Período Seco: ambientes externos e internos... 163 4.3.5.1 Pontos 1 e 2... 163 4.3.5.2 Pontos 3 e 4... 163 4.3.5.3 Ambiente Interno: Casa 1... 164 4.3.5.4 Ambiente Interno: Casa 2... 170 4.3.5.5 Ambiente Interno: Casa 3... 171 4.3.5.6 Ambiente Interno: Casa 4... 171 4.4 O clima urbano no Conjunto Prefeito José Walter... 172 4.4.1 A dinâmica atmosférica no Período Chuvoso... 176 4.4.2 O comportamento termo-higrométrico no Conjunto Prefeito José
Walter no Período Chuvoso: ambientes externos e internos... 186 4.4.2.1 Pontos 1 e 2... 186 4.4.2.2 Pontos 3 e 4... 187 4.4.2.3 Casa 1... 193 4.4.2.4 Casa 2... 194 4.4.2.5 Casa 3... 195 4.4.2.6 Casa 4... 196
4.4.3 A dinâmica atmosférica no Período Seco... 199 4.4.4 O comportamento termo-higrométrico no Período Seco:
ambientes externos e internos... 205 4.4.4.1 Pontos 1 e 2... 205 4.4.4.2 Ponto 4... 206 4.4.4.3 Casa 1... 211 4.4.4.4 Casa 2... 212 4.4.4.5 Casa 4... 213 4.5 O clima urbano em Conjuntos Habitacionais: uma análise
comparativa... 216
5 O CONFORTO TÉRMICO URBANO EM CONJUNTOS
HABITACIONAIS... 225 5.1 O Conforto Térmico no Conjunto Prefeito José Walter... 225 5.2 O Conforto Térmico no Conjunto Ceará... 236
6 CONTRIBUIÇÕES AO PLANEJAMENTO URBANO E AO
CONFORTO TÉRMICO EM AMBIENTES CONSTRUÍDOS: O
CASO DOS CONJUNTOS HABITACIONAIS... 246 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS... 254 REFERÊNCIAS... 259 ANEXO A – FACHADA PRINCIPAL DA CASA TIPO A –
CONJUNTO CEARÁ... 268 ANEXO B – PLANTA DA CASA TIPO A – CONJUNTO
CEARÁ...
268 ANEXO C – CASA TIPO B – CONJUNTO CEARÁ... 269 APÊNDICE A - MODELO DE QUESTIONÁRIO APLICADO
A cidade, sendo um espaço expressivo da relação sociedade x natureza, tem manifestado, ao longo do tempo, problemas diferenciados no que diz respeito à qualidade ambiental e de vida de seus habitantes. Nesse sentido, as variáveis mais discutidas na atualidade são aquelas relacionadas ao planejamento das cidades e as implicações disso em suas características naturais e sociais. O crescimento urbano verificado, sobretudo, na segunda metade do século XX trouxe grande parte dos problemas socioambientais da atualidade, uma vez que não foi acompanhado de políticas públicas eficientes na questão do planejamento das cidades (COELHO, 2001).
É inegável que a ação do homem e os processos decorrentes de sua organização social têm gerado, epecialmente, no ambiente urbano, alterações em diversas esferas como: soterramento de ambientes lacustres e fluviais, impermeabilização do solo, canalização de rios e o emprego de diversos materiais utilizados nas construções que, muitas vezes, alteram o comportamento do clima em escala local.
De acordo com Ugeda Júrnior (2011), as áreas urbanas, caracterizadas pela concentração de pessoas, apesar de ocuparem pequenas parcelas territoriais, são as que mais apresentam degradação ambiental. Solos, vegetação, relevo e clima são esferas naturais modificadas constantemente pela lógica urbana de produção do espaço (SOUZA, 2006; PAIVA, 2010).
No contexto intrabairro, as cidades que assumiram a função de organizar os espaços produtivos sob sua influência, passaram a apresentar em curto prazo problemas decorrentes da urbanização desenfreada, atraindo contingentes populacionais oriundos do meio rural e mesmo de outras cidades menos dinâmicas, ocupando de forma predatória os espaços periféricos e as faixas de preservação permanente. Partindo desta constatação, observa-se que, apesar das políticas públicas implementadas desde as últimas décadas, os problemas urbanos presentes nas cidades têm crescido num ritmo mais acelerado que os investimentos em infraestrutura (PEQUENO, 2009).
mudanças sofridas por ela, causadas pelo crescimento urbano não vêm acompanhadas de um planejamento urbano e ambiental adequados, provocando consequentemente, o crescimento desordenado e o surgimento de problemas socioambientais, como por exemplo, as alterações climáticas. As formas de uso e ocupação do solo têm provocado, além de alterações na paisagem, a necessidade de melhor conhecê-las para subsidiar planos de gestão mais eficientes.
O clima, como um dos fatores que sofrem o impacto dessas alterações, constitui-se numa das dimensões do ambiente urbano e seu estudo tem oferecido importantes contribuições ao equacionamento da questão ambiental das cidades. As condições climáticas destas áreas, entendidas como clima urbano, são derivadas da alteração da paisagem natural e da sua substituição por um ambiente construído, palco de intensas atividades humanas (MENDONÇA, 2003).
Nesse contexto, a cidade de Fortaleza, capital do Ceará, localizada na porção norte do Estado, consolida-se cada vez mais como uma metrópole nacional, ao apresentar um crescimento significativo das taxas de urbanização e crescimento populacional. Assumindo a condição de 5ª capital do país e por ser a cidade brasileira de maior densidade demográfica, Fortaleza revela uma urbanização notável no cenário nacional (IBGE, 2010).
Tal crescimento urbano pode ser percebido, inclusive, através da expansão acentuada em direção a municípios vizinhos, como o que já vem ocorrendo em diversos setores da cidade, por meio de instalações, cada vez mais intensas, de loteamentos e unidades habitacionais, conforme mostra Figura 1.
Fonte: Pequeno, 2015.
A implantação de conjuntos habitacionais nas áreas periféricas (Figura 1) resultou na expansão do tecido urbano do município de Fortaleza. Muitos desses conjuntos surgiram com objetivo de realocar moradores de outras áreas, consideradas de risco, a fim de reduzir a problemática habitacional e “melhorar” as condições de moradia. (CEARÁ, 2004; PAIVA, 2010)
No entanto, muitos desses espaços foram construídos sem levar em consideração estudos acerca das condições naturais ou implantação de infraestrutura adequada, etc., causando um crescimento desordenado e ocasionando problemas de cunho ambiental.
Atualmente, esses conjuntos habitacionais apresentam uma densidade populacional considerável e oferecem grande número de atividades e serviços; alguns deles chegam a ser pólos de serviços em relação a bairros vizinhos.
Silveira (2007) cita:
Construídos pela iniciativa governamental ou privada, os conjuntos habitacionais, hoje em dia, constituem parte do tecido urbano dado a sua
conjuntos, horizontais e verticais, pode ter repercussão nos bairros onde se localizam e até na cidade como um todo. Nos conjuntos habitacionais, os materiais de revestimento do solo, a quantidade de áreas pavimentadas em relação às áreas verdes, a forma e a dimensão dos espaços abertos, entre outras variáveis, determinam o microclima, gerando espaços adequados às atividades humanas e interferindo no desempenho dos espaços internos das habitações. (SILVEIRA, 2007, p. 23)
A produção de conjuntos habitacionais destinados à população de baixa e média renda, na maioria dos casos, procura apenas resolver o problema do déficit habitacional existente, sem considerar as questões relacionadas com a qualidade dos espaços construídos, com a qualidade de vida e com a satisfação dos usuários das unidades habitacionais. (SILVEIRA, op. cit.)
A urbanização desordenada das áreas constituídas por conjuntos habitacionais pode contribuir para a alteração do comportamento dos elementos climáticos, favorecendo a ocorrência de ilhas de calor e, consequentemente, de zonas de desconforto térmico. O desconforto térmico é um dos problemas citados pelos fortalezenses em suas práticas cotidianas. Observa-se, sobretudo em matérias de jornais, que a percepção dos citadinos quanto ao desconforto relacionado ao calor da cidade, aumentou nos últimos tempos.
Neste sentido, esta pesquisa pretende analisar as relações existentes entre o ambiente construído e o clima urbano, tomando como referência dois conjuntos habitacionais de Fortaleza. A área de pesquisa refere-se ao Conjunto Prefeito José Walter e ao Conjunto Ceará (Mapa 1), ambos construídos em Fortaleza na década de 70 e, hoje, apresentam uma centralidade em relação aos bairros vizinhos e um nível de urbanização bastante intenso. Optou-se por esses conjuntos habitacionais em virtude da grande população absoluta que possuem e do elevado número de domicílios, e ainda por apresentarem uma expressiva dinâmica urbana, quando comparados aos demais conjuntos habitacionais de Fortaleza.
Sobre os bairros escolhidos para a pesquisa, tem-se o Conjunto Prefeito José Walter, situado na porção sul de Fortaleza, fazendo limite com o município de Maracanaú. O bairro teve origem no antigo Núcleo Integrado Habitacional do Mondubim, cuja região era habitada por inúmeras famílias pobres e com pouca infraestrutura urbana. Foi desenhado segundo o modelo de uma cidade planejada. Apesar da inconveniência da distância do centro de Fortaleza, o bairro atraiu
uma população de 33.427 habitantes distribuída em 1.307 hectares (IBGE, 2010). Já o Conjunto Ceará está situado no setor sudoeste da cidade, e apresenta uma quantidade considerável de atividades e serviços que se apresentam de certa forma concentrados no seu interior. Percebe-se nele áreas internas homogeneizadas, no que se refere às formas de uso e ocupação do solo. Segundo dados do Censo de 2010, a população total do bairro é de 42.984 habitantes, distribuída numa área de 390,7 hectares. (IBGE, 2010)
A pesquisa busca, então, discutir o clima urbano gerado a partir da urbanização presente no interior desses ambientes construídos; e se justifica no fato de que boa parte dessas áreas, os conjuntos habitacionais, permaneceu fora das análises climáticas já realizadas para a cidade de Fortaleza. Com isso, pretende-se – a partir da análise do clima urbano em conjuntos habitacionais – debater estratégias de otimização do conforto térmico e orientar o planejamento habitacional nesses espaços urbanos.
Segundo Monteiro (2003, p. 48):
A análise termodinâmica da cidade fornece a informação básica ao arquiteto e ao urbanista. É exatamente nesse nível de criação dos espaços habitacionais e urbanos que se estabelecem os mecanismos de reciclagem e adaptação do sistema urbano ao clima, em especial, e a qualidade do ambiente de modo mais abrangente (MONTEIRO, 2003, p. 48).
Mapa 1 - Localização da Área de Estudo
comparáveis às cidades de pequeno e médio porte, é possível utilizar as razões apresentadas por Mendonça (2003) para o estudo climático dessas áreas, sendo elas:
1º) O Planejamento e intervenção no desenvolvimento das cidades de porte médio e pequeno pode, pelo próprio estágio de desenvolvimento das mesmas, ser praticamente mais eficaz que nas cidades grandes e metropolitanas[...]
2º) O detalhamento cartográfico, a nível da representação do fato urbano e suas diferenças internas e circunvizinhas, ganha maior riqueza quanto maior for a escala da cidade objeto de estudo. Quando elaborado como etapa inicial de estudos ele permite a identificação da heterogeneidade do espaço urbano a ser estudado, assim como o levantamento de hipóteses concernentes a possíveis diferenças de ambientes climáticos intra-urbanos. (MENDONÇA, 2003, p. 26)
A pesquisa pretende discutir o comportamento termo-higrométrico e, consequentemente, a geração de desconforto térmico ao calor em espaços intrabairros de maior detalhe escalar, quando comparados à dimensão escalar de uma metrópole como Fortaleza, considerando que as formas de uso e ocupação do solo têm influência direta com a ocorrência desse fenômeno.
O levantamento dos microclimas urbanos nessas áreas, bem como a discussão das zonas de conforto térmico, favorece o aprofundamento dos estudos de clima urbano e contribuem para o planejamento urbano e ambiental da cidade.
Com base na conjectura apresentada e na relação, possivelmente existente, entre clima e ambiente construído analisados na área de estudo, formulam-se os seguintes questionamentos que nortearão a pesquisa:
a) A urbanização materializada, dentre outros aspectos, pela construção de conjuntos habitacionais na cidade, pode alterar o comportamento termo-higrométrico na realidade inter e intrabairro?
b) O clima urbano gerado pelo ambiente construído promove desconforto térmico em ambientes externos, repercutindo também nos ambientes internos dos conjuntos habitacionais?
c) Que estratégias os moradores dos conjuntos habitacionais utilizam para amenizar o possível desconforto térmico no interior das residências? Nesse contexto, o trabalho levanta algumas hipóteses de estudo que nortearão o desenvolvimento da pesquisa. São elas:
Os conjuntos habitacionais apresentam elementos suficientes para a geração de um clima urbano específico, em função de seus aspectos morfológicos.
As diferenças térmicas e higrométricas verificadas nos conjuntos habitacionais são significativas para o contexto inter e intrabairros. As características morfológicas dos conjuntos habitacionais têm
influência direta na ocorrência de zonas de conforto/desconforto térmico.
OBJETIVOS Geral:
Analisar o clima urbano sob a perspectiva do conforto térmico no ambiente construído representado por conjuntos habitacionais de maior expressão urbana e populacional na cidade de Fortaleza/CE.
Específicos:
Compreender as alterações no sítio urbano a partir de um resgate histórico do surgimento dos conjuntos habitacionais na cidade de Fortaleza, especificamente o Conjunto Prefeito José Walter e o Conjunto Ceará.
Definir os microclimas dos conjuntos habitacionais José Walter e Ceará, através da identificação e análise do comportamento termo-higrométrico, bem como dos sistemas atmosféricos atuantes;
Avaliar o desconforto térmico em ambientes externos e internos da área de estudo a partir de índices de conforto térmico e questionários junto aos moradores;
Propor estratégias (ambientais, bioclimáticas, etc) que contribuam para o planejamento habitacional, urbano e ambiental e ao conforto térmico da cidade, tomando como exemplo a área de estudo.
2.1 O clima no espaço urbano
No ambiente urbano, o clima ganha características próprias em virtude do processo de urbanização que altera de forma significativa as características climáticas locais.
Em decorrência disso e para uma melhor análise dos fenômenos climáticos, faz-se necessário identificar os controles e os atributos do clima, compreendendo suas inter-relações no espaço geográfico.
O clima assume posição de destaque nos estudos ambientais, uma vez que seus elementos e fatores encontram-se em constante interação com as outras esferas do meio ambiente. As condições climáticas influenciam e são influenciadas constantemente pelos elementos da paisagem, como a vegetação e a própria dinâmica da sociedade (AYOADE, 2003).
Sendo o clima o resultado de um conjunto de atributos e fatores, a compreensão destes torna-se necessária para o aprofundamento dos processos ocorridos na dinâmica climática. Romero (1988) considera que os elementos climáticos são os responsáveis por definir e fornecer os componentes do clima, sendo os principais deles: a temperatura, a umidade do ar, as precipitações e os ventos. A autora atribui ainda aos fatores climáticos a qualidade de condicionar, determinar e dar origem ao clima; dividindo estes fatores em globais (radiação solar, latitude, longitude, altitude, ventos, massas de água e terra) e locais (topografia, vegetação, superfície do solo natural ou construído).
Neste sentido, alguns trabalhos foram e estão sendo realizados em várias cidades brasileiras, considerando as relações existentes entre a variação espacial da temperatura do ar e o ambiente construído, na perspectiva do conforto térmico.
Lombardo (1985), uma das referências de grande repercussão no país, estudou a Metrópole Paulistana a partir de imagens de satélite e de trabalhos de campo em padrões de ocupação do solo diferenciados na cidade. A partir dos dados obtidos, a autor identificou contrastes térmicos superiores a 10ºC entre o centro da cidade de São Paulo e a área rural. A intensidade da ilha de calor na Metrópole Paulistana refletiu a dimensão da mancha urbanizada e dos diferentes tipos de usos do solo.
Araújo e Sant’anna Neto (2002) estudaram o clima urbano da cidade de São Luís, no Maranhão, através de registros episódicos intrabairros em diferentes bairros da cidade. Os dados apontaram que as áreas de uso do solo mais adensadas e com pouca vegetação possuíam uma tendência em apresentar temperaturas relativamente mais elevadas.
Mendonça (2003) desenvolveu uma metodologia para estudar o clima urbano em cidades de médio e pequeno porte, aplicando-a na cidade de Londrina, no Paraná. O levantamento dos dados meteorológicos na área de estudo foi realizado a partir de 17 pontos amostrais em ambientes relativamente homogêneos na cidade. Os resultados desse estudo mostraram a ocorrência de ilhas de calor de magnitude de até 10º C, na área urbana de Londrina; valores iguais aos encontrados em cidades de grande porte como São Paulo e Porto Alegre. Os locais mais aquecidos foram, principalmente, os de urbanização mais densa e pouca vegetação.
Brandão (2003) ao verificar o clima urbano do Rio de Janeiro/RJ, o fez a partir de três transectos de características contrastantes no que se referia ao uso e ocupação da área urbana. A autora considerou o uso residencial, comercial e industrial, além da densidade de construções, para aferir diferenças de temperatura na cidade. Os dados coletados possibilitaram concluir que nas áreas mais verticalizadas e densamente construídas, como nos bairros Botafogo e Copacabana, a temperatura esteve mais elevada, sobretudo, à noite. Percebeu-se também a importância das áreas verdes na formação de ilhas de frescor, fato observado no parque Jardim Botânico em quase todos os trabalhos de campo realizados.
Azevedo et al (2003), examinando a influência do microclima em residências representativas da favela de Paraisópolis, no município de São Paulo, analisaram temperaturas máximas e mínimas diárias, bem como as condições de conforto em função dos registros de umidade e temperatura; e chegaram à conclusão de que a tipologia das casas e características como o telhado e o tipo de material utilizado na construção das paredes dessas residências influenciavam diretamente nas condições de conforto/desconforto térmico dos moradores.
Tavares e Tarifa (2004), ao analisar dados climáticos da cidade paulista de Sorocaba, numa série temporal de 41 anos, perceberam uma tendência ao aquecimento, apesar de essa área não sofrer influências diretas da urbanização. Os
evitar explicações simplistas e “catastróficas”.
Imbroisi et al (2004), averiguando duas estações climatológicas do Rio de Janeiro: uma na Praça Mauá, localizada no centro da cidade, e a outra na Estação Ilha Rosa, longe da influência do meio urbano; constataram numa fase inicial que, na primeira década de análise (1972 a 1979), houve uma queda da temperatura média anual na segunda estação; enquanto que na primeira, a oscilação da temperatura não atingiu 1°C. Este fenômeno, apesar de sofrer influência direta do processo de urbanização, esteve também associado a eventos naturais, como o ciclo das manchas solares.
Freitas (2004), ao estudar a cidade de Recife, realizou medições de temperatura em diferentes anos (1998, 2001, 2003), identificando zonas de desconforto e conforto térmico, estando elas, respectivamente, situadas em áreas de verticalização com altas taxas de densidade e grande exposição à radiação solar; e áreas de praças, parques, ao longo das margens dos rios e da orla marítima, em bairros cujas características naturais como solo permeável, vegetação e baixa densidade de construções foram conservadas.
Lucena (2004) – tomando como exemplo o segundo mais populoso bairro da cidade do Rio de Janeiro, Bangu, situado no principal vetor de crescimento da cidade: a zona Oeste, e que experimenta as maiores temperaturas da cidade – procurou mapear as ilhas de calor intrabairro e suas magnitudes, associando-as à situação sinótica dominante e ao uso do solo urbano; e constatou que as ilhas de calor variavam de fraca à forte, sendo esta última localizada na área mais comercial do bairro, caracterizada por uma concentração de serviços, pessoas e veículos.
Silva e Ribeiro (2005), procurando identificar as transformações atmosféricas na favela de Paraisópolis, em São Paulo, a partir do Sistema Clima Urbano, constataram que o uso e ocupação do solo, assim como o arruamento da área, foram agentes diferenciadores nas condições térmicas.
Azevedo e Tarifa (2006) apresentaram onze evidências de que o ritmo semanal das atividades humanas desenvolvidas na cidade de São Paulo contribui significativamente para explicar o comportamento do sistema climático na Região Metropolitana daquela cidade; chegando a afirmar, a partir dos dados analisados na
década de 1990, que o dia de quarta-feira tinha tendência a apresentar uma maior temperatura.
Moura (2006), estudando os microclimas de Fortaleza, analisou duas áreas representativas da cidade: o Centro, marcado por uma concentração de pessoas e serviços, e a Lagoa da Sapiranga, caracterizada por condições naturais mais evidentes. Observando as diferenças de temperatura através de medições horárias em períodos sazonais contrastantes, o autor não encontrou diferenças significativas na temperatura entre as áreas estudadas, muito embora as magnitudes térmicas mais elevadas tenham sido percebidas na área da Lagoa. O mesmo autor estudou ainda o clima urbano de Fortaleza sob o nível do campo térmico, em 2008, a partir de 12 pontos amostrais identificando ilhas de calor, sobretudo, na porção sudoeste da cidade.
Torres (2006) – quando avaliou a qualidade térmica de conjuntos habitacionais destinados à população de baixa renda em Maceió, no estado de Alagoas – verificou que as características climáticas locais não foram incorporadas ao padrão construtivo das unidades habitacionais, resultando em desconforto térmico em ambientes internos. A autora aponta como causas principais para o desconforto: mau aproveitamento das aberturas para ventilação natural, má distribuição e orientação dos arranjos construtivos.
Silveira e Romero (2007) – a partir de uma avaliação de parâmetros bioclimáticos para conjuntos habitacionais em Teresina, no Piauí – concluiu que esses conjuntos geravam um microclima diferenciado, com alterações na temperatura do ar, na umidade relativa e na velocidade dos ventos, e propôs ainda um indicador de conforto térmico para estas áreas.
Dias (2009), ao estudar o conforto térmico em escolas de tempo integral em Palmas, no Tocantins, observou que o projeto arquitetônico das unidades escolares associado às características do ambiente natural propiciava o desconforto ao calor, comprometendo o processo de ensino-aprendizagem dos alunos.
Paiva (2010) estudou um conjunto habitacional de Fortaleza, o Conjunto Ceará, acompanhando as medições obtidas em cinco pontos e em períodos sazonais distintos. O estudo apontou que as áreas de forte dinâmica urbana apresentaram temperaturas mais elevadas, sobretudo, à tarde e no início da noite, gerando zonas de desconforto térmico para os moradores locais.
de temperatura e umidade em uma empresa pública do setor industrial e correlacionaram com variáveis subjetivas dos trabalhadores, chegando à conclusão de que as condições termo ambientais e as características do ambiente construído estavam inadequadas para os operários, comprometendo assim a saúde dos mesmos.
Ortiz (2011), buscando identificar o comportamento termo-higrométrico de cidades de pequeno porte, analisou dados de temperatura e umidade de Cândido Mota, em São Paulo, e verificou que, mesmo possuindo pequeno porte, a cidade apresentava diferenças térmicas significativas que configuram ocorrências de ilhas de calor de até 8ºC.
Ugeda Júnior (2011) analisou a cidade de Jales, no estado de São Paulo, buscando defender a ideia de que cidades de pequeno porte possuíam elementos suficientes para a formação de um clima urbano específico. A partir de mini-estações, transectos móveis e imagens de satélite, ele verificou que os contrastes térmicos ultrapassaram a cota de 10ºC, considerada alta para os estudos de ilhas de calor.
Barros e Lombardo (2012) ao relacionar ocupação do solo, morfologia urbana e formação de ilhas de calor em Recife – Pernambuco, constataram que o ambiente construído, marcado por áreas de baixas edificações, ocupação desordenada e presença de Zonas Especiais de Interesse Social, apresentou temperaturas bem mais elevadas, configurando ilhas de calor de superfície. Os autores ressaltam que a vulnerabilidade socioeconômica dos moradores dessas áreas diminuía-lhes a capacidade de adaptação.
Viana (2013) pesquisou o conforto térmico em escolas estaduais de Presidente Prudente – São Paulo, correlacionando-o aos materiais construtivos e ao uso e ocupação do entorno das unidades escolares; com isso, observou que as edificações escolares propiciavam várias horas de desconforto térmico, corroborando para a compreensão de que o padrão construtivo utilizado não considerou a realidade climática local.
Saraiva (2014) – com objetivo de conhecer o campo térmico de Mossoró, no Rio Grande do Norte – analisou o comportamento climático em nove pontos amostrais distribuídos na zona urbana e rural. Observando que as áreas mais
centrais e destinadas à expansão urbana apresentaram ilhas de calor e ilhas secas, nos períodos matutinos e vespertinos, especialmente, no horário das 14h.
Paiva (2014) relacionou as classes de vulnerabilidade socioambiental em Fortaleza, com Índices de Conforto Térmico em ambientes internos e externos de residências representativas da cidade, utilizando o Sistema Clima Urbano de Monteiro (1976, 2003). Verificou que nas áreas de maior vulnerabilidade foram encontradas condições medianas de conforto, enquanto que nas áreas de baixa vulnerabilidade percebeu-se melhores condições de conforto. Ressalta-se, aqui, que um dos pontos da pesquisa referia-se a conjuntos habitacionais que revelaram condições de desconforto térmico à tarde, tanto no interior como no exterior das residências.
2.2 O Sistema Clima Urbano
Como referencial teórico-metodológico principal, adotou-se o Sistema Clima Urbano – S. C. U., de Monteiro (1976, 2003), por considerar que este fornece o suporte inicial para o desenvolvimento da pesquisa e permite o avanço em questões relacionadas à compreensão de aspectos geográficos do clima.
O professor Carlos Augusto de Figueiredo Monteiro, com base na concepção dinâmica do clima proposta por Sorre e na Teoria Geral dos Sistemas – T. G. S., lança em 1976 um quadro de referência teórica para o estudo do clima urbano. A proposta teórica denominada, por ele, como Sistema Clima Urbano (S.C.U.) vem a tornar-se a principal referência para os estudos climáticos no Brasil.
O S.C.U. pode ser entendido a partir dos critérios de escolhas, enunciados básicos, questões de consistência e os canais de percepção.
Os critérios de escolha envolvem: o pragmatismo, o dinamismo, a consistência, o empirismo e o modelismo. O pragmatismo destaca a investigação centrada no pesquisador e direcionada a outros pesquisadores e/ou aqueles que queiram fazer uso dos resultados da investigação (VIANA, 2006; MONTEIRO, 2003). O dinamismo contempla a abordagem sorreana do clima, como base para a análise do comportamento atmosférico. A consistência permite uma estrutura teórica adequada para enquadrar tanto os fenômenos mais amplos e complexos quanto os mais simples e restritos, possuindo elasticidade no tempo e espaço, indicando que a investigação pode ser desenvolvida em qualquer ambiente urbano. O empirismo
verificados ou refutados. O modelismo implica na representação, diagramação e, até mesmo, no mapeamento dos dados obtidos.
Monteiro (1976, 2003) apresenta os enunciados básicos do S.C.U. como ideia reguladora de sua proposta teórica:
1- O clima urbano é um sistema que abrange o clima de um dado espaço terrestre e sua urbanização. (MONTEIRO, 2003, p. 19)
2- O espaço urbanizado, que se identifica a partir do sítio, constitui o núcleo do sistema que mantém relações íntimas com o ambiente regional imediato em que se insere. (MONTEIRO, 2003, p. 20)
3- O S.C.U. importa energia através do seu ambiente, é sede de uma sucessão de eventos que articulam diferenças de estados, mudanças e transformações internas, a ponto de gerar produtos que se incorporam ao núcleo e/ou são exportados para o ambiente, configurando-se como um todo de organização complexa que se pode enquadrar na categoria dos sistemas abertos. (MONTEIRO, 2003, p. 20)
4- As entradas de energia no S.C.U. são de natureza térmica (oriundas da fonte primária de energia de toda a Terra – o Sol), implicando componentes dinâmicas inequívocas determinadas pela circulação atmosférica, e decisivas para a componente hídrica englobada nesse conjunto. (MONTEIRO, 2003, p. 21)
5- A avaliação dessa entrada de energia no S.C.U. deve ser observada tanto em termos quantitativos como, especialmente, em relação ao seu modo de transmissão. (MONTEIRO, 2003, p. 22)
6- A estrutura interna do S.C.U. não pode ser definida pela simples superposição ou adição de suas partes (compartimentação ecológica, morfológica ou funcional urbana), mas somente por meio da íntima conexão entre elas. (MONTEIRO, 2003, p. 23)
7- O conjunto produto do S.C.U. pressupõe vários elementos que caracterizam a participação urbana no desempenho do sistema. Sendo variada e heterogênea essa produção, faz-se míster uma simplificação, classificatória, que deve ser constituída através de canais de percepção humana. (MONTEIRO, 2003, p. 24)
8- A natureza urbana do S.C.U. implica em condições especiais de dinamismo interno, consoante o processo evolutivo do crescimento e desenvolvimento urbano, uma vez que várias tendências ou expressões formais de estrutura se sucedem ao longo do processo de urbanização. (MONTEIRO, 2003, p. 24)
9- O S.C.U. é admitido como passível de auto-regulação, função essa conferida ao homem urbano que, na medida em que o conhece e é capaz de detectar suas disfunções, pode, através do seu poder de decisão, intervir e adaptar o funcionamento do mesmo, recorrendo a dispositivos de reciclagem e/ou circuitos de retroalimentação capazes de conduzir o seu desenvolvimento e crescimento seguindo metas preestabelecidas. (MONTEIRO, 2003, p. 25)
10- Pela possibilidade de interferência auto-reguladora, acrescentam-se ao S.C.U., como sistema aberto, aquelas propriedades de entropias negativas, pela sua própria capacidade de especialização dentro do crescimento através de processos adaptativos, podendo ser qualificado, assim, como um sistema morfogenético. (MONTEIRO, 2003, p. 25)
Os enunciados servem como base para o desenvolvimento dos estudos climatológicos, por se tratarem mais de ideias reguladoras do que de regras a serem completamente seguidas (MONTEIRO, 2003).
No que se refere às questões de consistência, são apresentados a ordem de grandezas e os graus de organização; os padrões de comportamento e auto-regulação; a dinâmica processual e padrões estruturais do Sistema Clima Urbano.
A partir do que foi apresentado, Monteiro (1976) consolidou o quadro teórico e metodológico para o estudo do clima urbano. Segundo o autor, os níveis que formam a estrutura geral do S.C.U. estão compreendidos em três subsistemas: o Termodinâmico, o Físico – Químico e o Hidrometeórico; associados, respectivamente, aos canais de percepção humana, sendo eles: Canal I – Conforto Térmico, Canal II – Qualidade do Ar, Canal III – Impacto Meteórico (Quadro 1).
Cada um dos subsistemas tem um objeto de estudo diferenciado: as ilhas de calor, ventilação, conforto e desconforto térmico compõem o objeto do subsistema termodinâmico; a poluição do ar, assim como as doenças respiratórias, o objeto do físico-químico; e os impactos meteóricos, incluindo os problemas como as inundação urbana, o objeto do hidrometeórico. Assim, o S. C. U. tem como foco de estudo o clima da cidade a partir de uma visão integrada, de conjunto (MONTEIRO, 2003).
O sistema é composto por hierarquias que se intercalam, tanto horizontal quanto verticalmente, gerando um maior nível de resolução representado pelo próprio clima da cidade, admitindo ainda níveis de resolução intermediários (os grandes conjuntos de fenômenos do universo climático) (MOURA, 2008).
A concepção “monteiriana” de Climatologia Geográfica se impôs como paradigma, discutindo questões do ritmo climático aplicado às atividades agrícolas e de organização do espaço. As questões geográficas relacionadas ao espaço urbano atraíam a atenção de Monteiro desde o início da década de 1970 (SANT’ANNA NETO, 2001).
Como a cidade é uma materialização de espaços segregados e fragmentados, é necessário considerar que o clima urbano também se manifesta de forma desigual, impactando os diversos grupos sociais que habitam o espaço urbano também de forma desigual. A concentração das edificações, as elevadas densidades demográficas e o padrão construtivo das áreas edificadas geram inércia
interação entre radiação e o espaço construído é um dos fatores que determinam o aquecimento da atmosfera urbana (SANT’ANNA NETO, 2011).
Quadro 1 - Sistema Clima Urbano - Articulações dos subsistemas segundo os canais de percepção.
Caracterização
SUBSISTEMAS
Termodinâmico Físico-Químico Hidrometeórico CANAIS DE PERCEPÇÃO I Conforto térmico II Qualidade do Ar III Impacto Meteórico Fonte Atmosfera Radiação Circulação horizontal Atividade urbana Veículos auto-motores. Industrias Obras-limpeza Atmosfera Estados especiais (desvios rítmicos) Trânsito no sistema Intercambio de operador e operando De operando ao operador Do operador ao operando Mecanismo de ação Transformação no sistema Difusão através do sistema Concentração no sistema Projeção Interação núcleo ambiente Do núcleo ao ambiente Do ambiente ao núcleo Desenvolvimento Contínuo (permanente) Cumulativo (renovável) Episódico (eventual) Observação Meteorológica especial (trabalho de campo) Sanitária e meteorológica especial Meteorológica Hidrológica (trabalho de campo) Correlações disciplinares e tecnológicas Bioclimatologia Arquitetura Urbanismo Engenharia sanitária Engenharia sanitária e infra estrutura urbana Produtos “Ilhas de calor” Ventilação Aumento de precipitação
Poluição do ar Ataques à integridade urbana Efeitos diretos Desconforto e redução no desempenho humano Problemas sanitários Doenças respiratórias, oftalmológicas, etc. Problemas de circulação e comunicação urbana Reciclagem adaptativa Controle de uso do solo Tecnologia de conforto habitacional Vigilância e controle dos agentes de poluição. Aperfeiçoamento da infra-estrutura urbana e da regularização fluvial. Uso do solo.
Responsabilidade Natureza e Homem Homem Natureza
Assim, o clima deve ser visto não apenas como um elemento natural, determinado por leis físicas, mas também pelo significado de sua repercussão nas relações entre a sociedade e a natureza, mediada pelos agentes sociais que produzem espaços concretos nos mais variados níveis de segregação e vulnerabilidade (SANT’ANNA NETO, 2008).
2.3 O Subsistema Termodinâmico
Como forma de analisar as componentes térmicas no espaço urbano, o presente estudo é desenvolvido a partir do subsistema Termodinâmico no canal I – Conforto Térmico. Esse subsistema trata-se do mais utilizado pelos estudos climáticos, como bem destaca Viana (2006) e, de modo especial, no Nordeste Brasileiro como aponta Moura (2008) ao realizar uma revisão bibliográfica de grande parte das produções científicas envolvendo o clima urbano.
O subsistema Termodinâmico tem como objeto de estudo as ilhas de calor e de frescor que convergem para a discussão do conforto térmico urbano. Este subsistema assume posição de destaque dentro da estrutura geral do S.C.U., conforme ressalta Monteiro (2003):
Dentro do esquema do S.C.U., esse canal atravessa toda a sua estrutura, pois que é o insumo básico, é transformado pela cidade e pressupõe uma produção fundamental no balanço de energia líquida atuante no sistema. O uso do solo, a morfologia urbana, bem como suas funções, estão intimamente implicados no processo de transformação e produção. (MONTEIRO, 2003: 44)
O estudo das componentes térmicas da atmosfera permite a associação a processos atmosféricos distintos, objetos dos outros subsistemas, como a poluição do ar e os impactos meteóricos, já que a temperatura é fator determinante no comportamento dos ventos, nos campos de pressão atmosférica e mesmo nas precipitações.
As ilhas de calor não causam apenas desconforto térmico em ambientes de clima tropical, são responsáveis também pelo aumento da demanda por energia e pela formação de ambientes urbanos insalubres que afetam a saúde humana (SANT’ANNA NETO, 2011).
O subsistema Termodinâmico é composto por cinco níveis de resolução, sendo eles: 1 – Insumo, 2 – Transformação, 3 – Produção, 4 – Percepção e 5 –
dentro do funcionamento do subsistema.
O insumo (nível 1) representa a entrada de energia no subsistema com as devidas repercussões na circulação atmosférica. A transformação (nível 2) da energia adquirida se dará a partir dos controles climáticos urbanos, ou seja, das características do sítio urbano com sua natureza e funções, resultando na produção (nível 3) de uma estrutura térmica geradora das ilhas de calor/frio, implicando diretamente no conforto térmico, nas variações dos campos de pressão, e na diminuição/aumento da velocidade dos ventos. Esses fenômenos são percebidos pela sociedade tanto em nível individual como coletivo, o que constitui o nível 4 – Percepção. Os desdobramentos dessa percepção são passíveis da ação (nível 5) individual, por meio da ventilação urbana e coletiva, através de decisões sobre os controles climáticos urbanos que implica em planejamento (MOURA, 2008).
Nesse subsistema há necessidade de interdisciplinaridade com outras ciências, como a Bioclimatologia, a Geografia Médica, a Arquitetura e Urbanismo, uma vez que a análise termodinâmica liga-se diretamente à construção dos espaços habitacionais e urbanos, sendo estes importantes responsáveis pelos mecanismos de transformação da energia do subsistema (MONTEIRO, 2003). A interdisciplinaridade torna-se, portanto, fundamental no processo de se efetivar as ações encontradas no estudo das componentes e nos processos termodinâmicos do ambiente urbano.
2.4 Escalas em climatologia urbana
No que se refere às escalas em climatologia urbana, percebe-se ser essa uma questão surgida comumente no desenvolvimento das pesquisas nesse campo. O termo microclima, por exemplo, tem sido amplamente utilizado para designar as especificidades do clima no espaço urbano, embora ainda não possua definições mais precisas.
A divisão vertical da atmosfera urbana, apresentada por Oke (1987) e citada por Andrade (2005), é bastante utilizada atualmente. Nessa proposta (Figura 2), as subdivisões da atmosfera urbana são a Urban Canopy Layer (UCL – atmosfera urbana inferior) situada abaixo da superfície ativa urbana, que
corresponde grosseiramente ao nível dos telhados dos edifícios; a Urban Boundary Layer (UBL – atmosfera urbana superior) encontrada acima da superfície ativa e que integra a influência térmica de toda a cidade. Tem-se ainda a Roughness Sublayer como a camada inferior da UBL, onde o fluxo é modificado pela rugosidade dos elementos individuais.
Figura 2 - Estratificação vertical da atmosfera urbana e escalas de análise.
Fonte: Andrade, 2005
Andrade (2005), procurando definir de uma forma mais precisa as escalas em climatologia urbana, apresenta dimensões típicas para cada uma das categorias sem adotar limites rígidos para essas dimensões:
Microclima – reflete a influência de elementos urbanos individuais e dos seus arranjos mais elementares (edifícios e suas partes constituintes; ruas e praças, pequenos jardins); a dimensão típica pode ir até cerca de uma centena de metros; a influência direta desses elementos restringe-se à Urban Canopy Layer.
Clima local/topoclima – clima de uma área com uma combinação característica de elementos, podendo corresponder seja a um tipo de ocupação do solo diferenciado (bairro, parque urbano), seja a condições topográficas específicas (vale, colina, etc). Um clima local/topoclima engloba um mosaico de microclimas, que se repetem com alguma regularidade.
