Avaliação das condições ambientais e suas intervenções nos diferentes
tipos de revestimentos do solo para cidade de Cuiabá-MT
Adriano Dias Ávila, Bianca Chiaramonti, Francine Antunes, Gabriella Machado Worney Brey, Juliana de Amorim, Lumena Bissi, Natália Amorim Magalhães, Vítor Ferronato de Lira,Flávia Maria de Moura Santos, Marcelo Sacardi Biudes, Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira
Universidade Federal de Mato Grosso, Brasil
adriano.dias.avila@gmail.com
RESUMO
O acentuado desenvolvimento urbano da cidade de Cuiabá – Mato Grosso foi, nos últimos anos, responsável pela modificação do microclima urbano, afetando o conforto dos indivíduos com a formação de ilhas de calor. Além disso, a capital passa por um período de adequação em sua infraestrutura para receber o evento da Copa do Mundo de Futebol em 2014. Esta pesquisa tem por objetivo geral analisar como as diversas intervenções na infraestrutura urbana influenciam as características microclimáticas de uma região, investigar como as condições ambientais dos microclimas em áreas urbanas comportam-se diante de diferentes tipos de revestimentos de solo e vegetação. Este estudo abrange duas localidades no município. A primeira encontra-se próxima a um canteiro de obras e inserida na direção norte-sul dos limites da Universidade Federal de Mato Grosso; e a segunda são duas praças públicas em um bairro residencial, na direção leste-oeste dos arredores da Universidade e próximo também ao mesmo canteiro. Com a análise dos resultados, verificou-se a necessidade de considerar as áreas externas, dotando-as, sempre que possível, com arborização e pavimento verde, corroborando, assim, para amenizar o microclima do local, o que confirmou a importância da bioclimatologia em intervenções urbanísticas.
Palavras-chave: Variáveis Microclimáticas. Ilhas de Calor. Infraestrutura Urbana.
ABSTRACT
The accentuated urban development of Cuiabá city - MT in the latest years has been responsible for the urban microclimate’s modifications and consequently, affecting human comfort due to the formation of heat islands. Besides, the capital city is passing through a period of adjustment in your infrastructure to receive the Football World Cup event on 2014. This research’s general goal is to analyze how the several urban infrastructure interventions may influence the region microclimate characteristics, to investigate how microclimates’ environmental conditions in urban areas behave on different types of floor coverings and vegetation. This study covers two locations in the city. The first one finds itself near a construction site and inserted onto north-south direction into the limits of Federal University of Mato Grosso; the second one are two public squares into a residential neighborhood onto east-west direction surrounding the University and also near the same construction site. With the results’ analysis it could be verified the necessity to carry about the extern areas giving them always when possible afforestation and green pavement, contributing this way to soften the local microclimate, which have confirmed the bioclimatology importance in urban interventions.
1. INTRODUÇÃO
A cidade de Cuiabá/ MT apresenta duas estações definidas, sendo quente-seca e quente-úmida. Durante a estação quente-seca, percebe-se, através de pesquisas já realizadas, certo desconforto por parte da população em ambos os períodos. Tais condições, somadas ao acentuado desenvolvimento da cidade e às consequentes mudanças climáticas, elevam a necessidade de um estudo e planejamento bioclimático com base no microclima local.
Muitos problemas atmosféricos urbanos são gerados por não serem consideradas as relações existentes entre a forma física das cidades e as variáveis ambientais. Investigar o modo como uma interfere na outra é, portanto, um passo essencial para que possam ser adotadas medidas preventivas. (SOUZA, 1996 apud MACIEL, 2011, p. 2).
As mudanças ocorridas em parâmetros térmicos, hídricos e de fluxos aerodinâmicos são fatores condicionantes nas variáveis microclimáticas locais e no conforto térmico dos habitantes de um ambiente construído.
Os diferentes tipos de revestimento do solo são de extrema importância quando se trata da temperatura superficial, pois os diversos materiais se comportam de formas diferentes quando expostos à radiação direta ou indireta do sol; à presença da umidade, sombreamento, etc. São exemplos de fatores responsáveis por alterar a medição desta variável, os materiais que possuem em sua composição maior ou menor presença de água e outros elementos que influenciam diretamente na absorção do calor.
Não somente a radiação solar é o principal agente nas alterações, mas também a localização geográfica do município, a morfologia urbana, o fluxo diário de veículos bem como a insuficiente arborização e o tipo de revestimento de solo, entre outros, são fatores que influenciam o conforto ambiental dos habitantes.
“As características urbanas associadas aos tipos e graus de adensamento e uso que recobrem o solo têm a capacidade de modificar os elementos climáticos que compõem a atmosfera local.” (SANTOS, 2012, p.1).
A impermeabilização do solo, pelo emprego sem planejamento destes materiais, não deixa que as águas pluviais penetrem e participem do ciclo da água, escoando, dessa maneira, para os córregos e rios sem manutenção dos lençóis freáticos.
Muito se sabe que a vegetação urbana é a grande responsável pela melhora das condições ambientais dos diversos microclimas urbanos, especialmente nas regiões onde a estação quente-seca é bastante rigorosa, como é caso da capital mato-grossense, Cuiabá.
Entre as vantagens da adequada arborização nos centros urbanos, estão: a amenização da radiação solar por sombreamento, e, consequentemente, a melhora da temperatura e umidade do ar, o aumento da qualidade do ar e influência na intensidade e direção dos ventos. Outros proveitos da vegetação vão além da climatologia urbana, podendo contribuir, também, para o conforto acústico.
Dessa forma, mais materiais modificados quimicamente (revestimentos asfálticos, por exemplo) estão sendo utilizados para que sejam possíveis estas implantações na mobilidade urbana da capital mato-grossense. Além de a cidade apresentar uma taxa vegetativa não tão interessante climaticamente falando, ainda mais se comparada à situação anterior a Copa.
2. ÁREA DE ESTUDO
A cidade de Cuiabá/ MT, atualmente, enfrenta uma considerável mudança em sua infraestrutura urbana, em vista do evento mundial da Copa do Mundo de Futebol de 2014. Principalmente em relação mobilidade urbana de Cuiabá que está sendo alterada com o intuito de melhorar a fluidez do tráfego urbano.
Figura 1 - Localização de Cuiabá no mapa do Brasil e da área de estudo na cidade.
FONTE: BREY (2013).
Estas alterações na infraestrutura urbana, apesar de serem medidas pontuais, alteram significativamente o microclima das áreas próximas. A inserção do concreto, revestimento asfáltico e a retirada de árvores constituem alguns dos muitos fatores que interferem no microclima de cada região.
Com as novas intervenções de infraestrutura urbana, realizadas para a Copa, a cidade perdeu parte de sua vegetação existente em canteiros centrais, praças e rotatórias, dando lugar a faixas de rolamento com pavimentação asfáltica e concreto. A área estudada para o artigo foi uma das afetadas, tendo até mesmo parte do campus universitário entregue para a expansão de uma das vias. Apesar da facilidade de locomoção trazida por essas mudanças no desenho urbano, muito da questão ambiental fica a desejar, acentuando o rigor climático.
Figura 2 - Imagem aérea da Avenida Fernando Corrêa da Costa, antes das obras de mobilidade urbana, e parte da Universidade Federal de Mato Grosso
Fonte:http://www.panoramio.com/photo/61710129
Figura 3 - Imagem aérea da Avenida Fernando Corrêa da Costa depois das obras de mobilidade urbana
Fonte: http://www.olhardireto.com.br/copa/noticias
3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. Materiais
Para a coleta de dados, foram utilizados dois instrumentos, o termo-higro-anemômetro digital portátil, Modelo THAR - 185H, da marca Instrutherm (Figura
4), que mede a temperatura do ar, umidade relativa e a velocidade do ar, e termômetro infravermelho, Modelo TI-870 da marca Instrutherm (Figura 5), para medir a temperatura superficial.
Para proteção do Termo-higro-anemômetro durante a coleta de dados no transecto móvel, construiu-se um abrigo (Figura 6). Confeccionado no laboratório de instrumentação do Programa de Pós-graduação em Física Ambiental, utilizou-se um tubo de PVC branco para refletir a radiação. O tubo foi perfurado para permitir a passagem de ar e, na parte superior do tubo, foi colocado um funil branco para proteger o sensor da radiação solar direta e precipitações.
Figura 4 - Figura 5 - Figura 6 - Abrigo para o Termo-higro-anemômetro Termômetro Infravermelho Temo-higro-anemômetro.
Fonte: FRANCO (2010) Fonte: http://migre.me/e43iP Fonte: FRANCO (2010) 3.2. Método
Para o levantamento das fontes de estudo climático das praças urbanas e do campus universitário (Figura 07), foram utilizadas variáveis micrometeorológicas que pudessem mostrar a real situação térmica do usuário nesses ambientes externos. Foram feitas coletas de dados de Temperatura do ar (°C), Umidade Relativa do ar (%), Temperatura Superficial (°C) e Velocidade do vento (m/s) coletado in loco.
Para caracterizar o microclima, o registro dos dados coletados nas praças foi realizado em um período de três meses consecutivos (agosto, setembro e outubro) no ano de 2013, durante uma semana ininterrupta em cada mês. As medições foram feitas às 8h, às 14h e 17h, seguindo o horário de Brasília; segundo os padrões da Organização Mundial de Meteorologia (OMM).
Figura 7-Vista Geral das Praças
Fonte: Google
O transecto móvel foi o método escolhido para coleta dos dados
micrometeorológicos, recebendo a marcação em solo de um percurso a ser realizado. As marcações dos pontos foram realizadas por meio de estacas de madeira e pontos marcados à tinta na superfície do solo; foram elaboradas de maneira a abrangerem os locais de interesse de avaliação, como os variados materiais de revestimento de solo e áreas com ou sem a presença de espécies arbóreas.
Na Praça Esperança (Figura 8), realizou-se um transecto móvel onde foram marcados 19 (dezenove) pontos de medição, sendo 11 (onze) pontos sobre a grama, 7 (sete) destes possuem cobertura arbórea, outros 4 (quatro) pontos sobre revestimento de concreto, destes apenas 1 (um) sob cobertura arbórea, 3 (três) sobre revestimento de solo nu com cobertura arbórea e 1(um) sobre revestimento asfáltico.
Figura 8 -Praça Esperança
Fonte: MAGALHÃES(2013).
Na Praça Master, (Figura 9), foram marcados 14 (quatorze) pontos de medição, sendo 8 (oito) sobre a grama, destes apenas 1(um) sob cobertura arbórea, outros 5
(cinco) pontos sobre revestimento de concreto, destes apenas 1(um) sob cobertura arbórea, e 1(um) ponto sobre revestimento asfáltico.
Figura 9 - Praça Master
Fonte: MAGALHÃES(2013).
Na área da UFMT, (Figura 10), foram marcados 18 (dezoito) pontos de medição, sendo o ponto 01 (um) localizado sobre pedra canga, o ponto 06 (seis) no revestimento de concreto sobre cobertura arbórea, o ponto 08 (oito) sobre terra e sobre cobertura arbórea, o ponto 18 (dezoito) sobre revestimento asfáltico. Já os demais pontos restantes apresentam-se locados da seguinte maneira: 05 (cinco) pontos sobre revestimento de concreto, 04 (quatro pontos) sobre cobertura arbórea, 05 (cinco) pontos sobre grama.
Figura 10 –Área da Universidade
3. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
Os benefícios da vegetação urbana foram claramente percebidos durantes as medições feitas no entorno da Universidade Federal de Mato Grosso, já que a região conta com diferentes revestimentos e ocupações do solo e, ainda, com grandes obras de mobilidade urbana para a chegada da Copa do Mundo. Pontos onde há a predominância de árvores e vegetação rasteira registraram variáveis climáticas mais favoráveis que pontos revestidos de concreto ou asfalto, próximos ao canteiro de obras. A disparidade encontrada nos resultados desses pontos foi bastante notável, principalmente nos horários de sol a pino até o fim da tarde, quando a cidade é mais castigada pela radiação solar.
As praças possuem diferenças significativas quando se trata, majoritariamente, da arborização, o que reflete no uso pelas pessoas do bairro. Observou-se que, na Praça Esperança, onde a arborização é bem evidente, composta por árvores da espécie Fícus e Mangueira, utiliza-se o espaço para a realização de feiras durante a manhã e à noite, períodos onde a temperatura é mais agradável. Na Praça Master, as espécies de árvores encontradas são a Sibipiruna (duas) e Fícus (uma) em pequenas quantidades, sendo apenas três elementos aí. O espaço é pouco utilizado para atividades comunitárias.
Tabela 01-Medição Referente ao Mês de Agosto-Praça Master.
Fonte: Dados do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental (PGFA) UFMT.
Pode-se observar que, durante o período da manhã, no mês de agosto, houve
menor amplitude térmica, com temperaturas superficiais dos revestimentos entre 22,5°C e 27,3°C. Em contraposição, no período da tarde, quando a incidência de radiação solar direta é maior, verifica-se uma amplitude térmica entre 45,1°C e 60,2°C.Por meio dos dados coletados, nota-se, com relação às médias da Umidade do Ar, que é mais alta durante a manhã, devido ao acúmulo de umidade durante a noite; no período da tarde comporta-se de maneira inversa a apresentar temperaturas maiores do que em pontos que não são arborizados, de forma que as médias de umidade também caem devido ao calor excessivo.
Tabela 02- Medição Referente ao Mês de Setembro-Praça Master.
Fonte: Dados do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental (PGFA) UFMT.
Assim como foi analisado no período do mês de agosto, observa-se que, no período de setembro, ainda se tem uma grande amplitude térmica e de umidade entre os horários da manhã e da tarde.Além disso, nota-se um aumento da umidade do ar em relação ao mês de agosto. No período vespertino, a umidade varia de 12,18% no mês de agosto para 24,9% no mês de setembro.As médias de temperatura continuam elevadas devido à falta de arborização da praça.
Tabela 03- Medição Referente ao Mês de Outubro-Praça Master.
O mês de outubro, por ser um período de transição entre as estações quente-seca e quente-úmida, já apresenta os valores de umidade do ar mais elevados em relação aos dois meses anteriores, sendo que a menor média apresentada foi de 50% no período vespertino, e, a mais alta, de 64,7% no período matutino.
Tabela 04- Medição Referente ao Mês de Agosto-Praça Esperança.
Fonte: Dados do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental (PGFA) UFMT
Na Praça Esperança, percebeu-se a relação entre as temperaturas superficiais e a sombra das árvores próximas aos locais em que estavam locados os pontos em determinados horários. Os pontos 1 e 3, por exemplo, estão localizados em superfície vegetal, entretanto o ponto 3 não é sombreado. Sendo assim, nota-se claramente a diferença das temperaturas superficiais de 17,7°C entre eles.Outro fator observado é a diferença de umidade do ar entre as duas praças no mesmo período. Devido à maior presença de árvores na Praça Esperança, suas médias de umidade são maiores em relação às médias da Praça Master.
Tabela 05- Medição Referente ao Mês de Setembro-Praça Esperança.
Fonte: Dados do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental (PGFA) UFMT.
Evidencia-se que os diferentes tipos de revestimentos influenciam na temperatura superficial, como se observa nos pontos 11 e 12. O ponto 11 localiza-se no concreto e apresentou média de temperatura superficial de 59,66°C no período vespertino, e o ponto 12, na grama, 27,83°C no mesmo período, ambos sem sombreamento.
Tabela 06- Medição Referente ao Mês de Outubro-Praça Esperança.
Fonte: Dados do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental (PGFA) UFMT.
No mês de outubro, notaram-se as menores médias de temperaturas superficiais, e as maiores de umidade do ar. A maior média de temperatura foi no período matutino, 45,4°C, no ponto 15, localizado em revestimento asfáltico. A menor média de umidade foi no ponto 16, 50,56%, comprovando, assim, a eficiência da arborização nesta praça.
Criam-se anomalias na temperatura e na umidade, sendo a ilha de calor urbana (ICU) o fenômeno mais representativo dessas modificações contribuindo para o armazenamento de calor durante o dia na cidade, graças às propriedades térmicas e caloríficas dos materiais de construções e sua devolução para a atmosfera durante a noite, (SANTOS, 2012, p. 1).
As tabelas seguintes se referem às médias mensais dos dados coletados na área interna na UFMT. Em cada ponto de coleta, o grau de arborização varia, e isso reflete principalmente na média das temperaturas superficiais, que é a variável menos constante. Esse fenômeno é mais bem observado entre pontos com revestimento de alto albedo, como o asfalto ou o concreto, identificados, por exemplo, nos pontos 2, 7, 10, 17 e 18, e pontos com baixo albedo ou dotados de vegetação, como no caso dos pontos 11 e 15. A exposição à radiação solar também é relevante para a variação desses valores. Sendo assim, as árvores com maior índice de área foliar (IAF) mostraram-se mais eficazes para amenizar o clima local, mesmo próxima a revestimentos de grande absorção térmica.
Esperava-se que as variáveis dos pontos mais próximos às piscinas fossem fortemente influenciadas, principalmente na umidade do ar, porém, os dados mostram que essa interferência não é tão significativa.
O mês de Agosto é pertencente à estação quente e seca, por conta disso a temperatura do ar foi um dos fatores utilizados para representar a grande diferença do
mesmo ponto em horários distintos. O ponto 18, às 08 horas, possui média da temperatura do ar de 27°C. Já, às 14 horas, registrou-se no mesmo ponto uma média da temperatura do ar de 41,32°C. É notável a variação da temperatura ao longo do dia, devido às características da estação, mesmo sobre pontos com revestimentos diferentes.
A mesma variação ocorre com outros índices. Em relação à temperatura superficial no ponto 8, às 08 horas da manhã, registrou-se 26,8°C; às 14 horas, 37,5°C, e, às 17 horas, 34,9°C. O ponto 16 registrou uma diferença de 30,8°C entre esses horários. Essa comparação expõe como diferentes tipos de revestimento acumulam quantidades de calor variadas.
A umidade relativa do ar no ponto 10, revestido de solo nu exposto à radiação solar, às 08 horas, foi de 50,7%, e, de 26,36%, às 14 horas. Essa queda brusca na umidade é observada nesse período, mesmo em pontos em que há vegetação abundante, como é o caso do ponto 11.
A comparação também é feita entre pontos distintos num mesmo horário, para analisar as propriedades dos diferentes revestimentos de solo, assim como seus efeitos na temperatura do ar.O ponto 01, revestido com pedra canga, marcou 35,4°C as 14 horas.Já, o ponto 08, de solo nu e sombreado, marcou 37,5°C.
Tabela 07- Medição Referente ao Mês de Agosto- Área das Piscinas- UFMT.
Fonte: Dados do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental (PGFA) UFMT.
O mês de Setembro pertence à estação quente e seca, não havendo grandes
variações entre os valores de umidade relativa do ar nos mesmos pontos e horários. No ponto 01, às 08 horas do dia 23 de Agosto, constatou-se 47,94% de umidade relativa do ar. Já, no dia 24 de Setembro no mesmo horário, 44,7%. No ponto 14, às 08 horas do mês de Setembro, registrou-se a temperatura do ar em 19,4°C, e, às 17 horas, 27,8°C..
Tabela 08- Medição Referente ao Mês de Setembro- Área das Piscinas- UFMT.
Fonte: Dados do Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental (PGFA) UFMT.
Assim como observado na região das praças, também há um aumento na umidade relativa do ar no mês de Outubro. Às 17 horas, no ponto 17, registrou-se 37,6% de umidade em Setembro. Em Outubro, nesse ponto, registrou-se 68,2% de umidade no mesmo horário.
Tabela 09- Medição Referente ao Mês de Outubro- Área das Piscinas- UFMT.
No mês de Outubro, a temperatura do ar apresentou menos variação entre os pontos do transecto, em relação aos outros meses, mesmo nos horários mais críticos do dia. Isso se deve ao fato da maior pluviosidade característica desse mês. Porém a mesma situação constante não acontece com a temperatura superficial, mostrando que a relação entre a incidência solar e as propriedades dos revestimentos constitui um fator muito relevante no conforto térmico.
Foi percebida grande diferença entre os meses de Agosto e Outubro, principalmente em relação à umidade do ar. O mês de Agosto registrou 47,94% de umidade às 08 horas, no ponto 17. Em Outubro, este ponto registrou 79,8% no mesmo horário. Este ponto foi escolhido por ser menos dotado de vegetação, portanto não possui grande capacidade para manter a umidade elevada, tornando assim, mais visível a discrepância entre as duas estações.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A retirada da vegetação para a inserção de uma nova pavimentação é um dos principais fatores responsáveis pela interferência no microclima do entorno. A vegetação é responsável pelo controle da radiação solar, da velocidade e da umidade do ar. Sua substituição por pavimentos asfálticos ou pelo concreto, somados aos gases estufa emitidos pelos veículos, o calor emitido pelo próprio homem e a baixa umidade do ar, são responsáveis por causar grande desconforto térmico, assim como fenômenos como ilhas de calor e inversão térmica.
Além de afetar o conforto térmico, o revestimento asfáltico também é responsável pela impermeabilização das vias, impedindo a absorção de águas pluviais, alterando ciclos da chuva e contribuindo para potenciais enchentes. Por ser derivado do petróleo, libera partículas na atmosfera altamente poluentes e prejudiciais à saúde do homem.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MACIEL, C. R. Análise da relação entre características do ambiente urbano e o comportamento de variáveis microclimáticas: estudo de caso em Cuiabá-MT. 2011. 127 f. Dissertação (Mestrado em Física Ambiental) – Instituto de Física, Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá, 2011.
SANTOS, F. M. M. Influência da ocupação do solo na variação termo-higrométrica na cidade de Cuiabá-MT. 2012. 87 f. Dissertação (Mestrado em Física Ambiental) – Instituto de Física, Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá, 2012.
SOUZA, L. C. L. Influência da Geometria Urbana na Temperatura do Ar ao Nível do Pedestre. Escola de Engenharia de São Carlos, USP. (Tese de Doutorado). São Carlos, 1996.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos ao CNPq, ELETROBRÁS, CAPES e FAPEMAT pelo apoio na realização desta pesquisa.
