O Clima Urbano

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Sistema Clima Urbano
Apostila elaborada para a disciplina Biometeorologia como subsídio ao seu conteúdo programático
Prof. José Clênio Ferreira de Oliveira
Maceió, AL
Outubro, 2013
Í N D I C E
Pág.
1.0-Introdução .....................................................................................................
2.0 – Fatores meteorológicos que compõem o Clima Urbano.......................... 2
 
 2.1 Aspectos gerais ..................................................................................... 2
2.2- Influência das variáveis meteorológicas.............................................. 2
3.0- Abordagem sumária sobre o Sistema Clima Urbano................................ 9
4.0- Efeito das Edificações sobre o Clima da cidade........................................ 6
5.0 – Considerações Finais..............................................................................14
6.0 – Bibliografia................................................................................................15
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1.0- Introdução 
O presente trabalho foi apresentado em sala de aula, em abril de 2003, como requisito obrigatório para conclusão da disciplina “Subsistência do Sistema Urbano e impactos Ambientais” (ministrada pelo professor Dr Edson Leite Ribeiro), pertencente ao elenco de disciplinas obrigatórias do curso de mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente (PRODEMA) da Universidade Federal da Paraíba na cidade de João Pessoa.
O clima urbano é caracterizado pelas condições climáticas particulares modificadas pela ação antropogênica devido a atividades humanas. O grande volume de edificações, de áreas pavimentadas, de veículos, industrias etc, promove alterações nas variáveis atmosféricas tais como: temperatura, umidade, radiação solar, nebulosidade, ventos, pressão atmosférica, densidade do ar, precipitação (granizo, neve etc), gerando fenômenos meteorológicos como ilhas de calor, efeito estufa, chuva ácida, alterações na composição química da atmosfera, etc.Tais fatores contribuem para que o clima urbano apresente um alto nível de poluição atmosférica, neblinas e nevoeiros que dificultam o pouso e decolagens de aeronaves, grande frequência de tempo quente e abafado e deficiência de raios ultravioleta em cumprimentos de ondas mais benéficos a saúde humana.
2.0- Fatores meterológicos que compõem o clima urbano.
2.1 Aspectos gerais
		O clima urbano sofre interferência de fenômenos meteorológicos de escala sinótica tais como: passagem de frentes, movimentos sazonais da Depressão Equatorial, deslocamentos de vórtices ciclônicos e anticilônicosos, ocorrências de El niño e la nina, linhas de Cumulonimbos (Cb), Correntes de Jato Intertropical, deslocamento etc. Ocasionalmente, pode também apresentar efeitos de fenômenos de mesoescala ou locais como: Brisas Marítimas e Terrestres (quando a cidade situa-se no litoral); Brisas de Vale e Montanha, dependendo da localização geográfica da cidade) e Pontos Convectivos ocasionadas por células de convecção.
	No item seguinte, se dará ênfase aos fenômenos meteorológicos ligados ao conceito de Sistema Clima Urbano.
2.2- Influência das variáveis meteorológicas.
Efeitos da radiação solar e temperatura- a sensação térmica percebida pelo organismo humano, depende fortemente da ação da radiação solar nos constituintes gasosos da atmosfera. Neste sentido, o coeficiente de refletividade do fluxo solar (albedo) que atua em seres vegetais, minerais, animais e em qualquer objeto sobre a superfície da terra, também dará sua contribuição para o aquecimento ou desaquecimento do ar urbano.A temperatura percebida pelo corpo humano na superfície da terra é definida: pela forma como os constituintes gasosos absorvem e refletem o fluxo radiante solar de ondas curtas e o fluxo de energia terrestre de ondas longas (inclusive, com relação a propriedade de opacidade e translucidez destes constituintes); pelos transportes de calor por convecção (transporte de calor através dos movimentos verticais do ar) e advecção (transporte de calor através dos movimentos horizontais do ar); pela altitude do local e pela latitude. A quantidade de vapor de água presente no ar, também influencia no aumento ou redução da temperatura superficial da cidade, bem como a forma do seu relevo.
Efeitos dos ventos através das brisas - a brisa marítima, no caso específico das cidades litorâneas, possui um efeito benéfico aos moradores de cidades localizadas às margens dos oceanos. As substâncias químicas naturais trazidas pelos ventos das brisas marítimas, tais como: Bromo, Iôdo e os chamados aerossóis de salsugem, são bastantes revigorantes e saudáveis, pois colaboram na melhoria de doenças respiratórias, alergias e patologias da pele. Caminhar pelas praias antes das 9:00 horas e após às 16;00 horas, pode servir como atividade climatoterapeutica para alguns casos de doenças. Os efeitos destas brisas são pois, benéficos e refrescantes. Eles são percebidos mais intensamente entre às 12:00 e 14:00 horas quando é máxima a velocidade destes ventos. Não se pode dizer o mesmo das brisas de terra, ou “Terral” como é chamado pelos pescadores, o qual é caracterizado por um vento mais seco e mais quente que as brisas marítimas, e por esta característica, acentua e agrava a forte sensação de desconforto climático sentida à noite, em áreas urbanas de cidades litorâneas, provocadas principalmente pelas “ilhas de calor”, urbanas. 
	Outras variáveis meteorológicas serão descritas no item 4,0 deste trabalho, uma vez que são fortemente afetadas pelas atividades humanas em áreas urbanas.
3.0 – Efeito das edificações sobre o clima da cidade.
	Como já foi mencionado neste trabalho, o clima urbano é constituído em quase toda sua totalidade pelas intervenções do homem no meio ambiente urbano. O desenho arquitetônico de casas, edifícios e hospitais , afeta consideravelmente o conforto e saúde dos habitantes urbanos, da mesma forma, os deslocamento de veículos, queima de combustíveis, atividades industriais e outras como queima de madeira e vegetais, queima de carvão, utilização de refrigeradores e condicionadores de ar, etc, prejudicam sensivelmente a qualidade de vida urbana.
	A cimentação da superfície do solo e das próprias edificações não permitem a fixação da água no solo, e por esta razão, a umidade do ar será mínima próxima aos edifícios , dificultando a troca de energia por células convectivas, aumentando a temperatura do ar urbano, que também é influenciada pela refletibilidade das superfícies do solo e das paredes, e ainda, pela dificuldade de circulação do ar. No conjunto, estes fatores contribuem para o fenômeno climático das cidades denominado “ilhas de calor urbano”.
	Como pudemos observar, a construção de prédios modifica consideravelmente o clima urbano, através de alterações nas variáveis meteorológicas. “A forma urbana modifica as feições climáticas de um determinado lugar, seja pela sua rugosidade, ocupação do solo, orientação, permeabilidade e propriedades termodinâmicas dos materiais constituintes, entre outros fatores. A obstrução do horizonte pelas edificações é uma das variáveis ambientais que mais influencia as temperaturas, insolação e a iluminação natural de uma área urbana” (Barbirato, G. M., 2001).
	A camada Limite Planetária (CLP), situada dentro dos primeiros 200 metros de altitude, com relação ao nível médio do mar (n.m.m.), é bastante controlada pela topografia, propriedade física dos edifícios, pelos espaços entre eles e pelo tipo de cobertura do solo. Estes fatores são de vital importância na determinação do balanço de energia da atmosfera. Ao passar sobre edifícios o fluxo atmosférico horizontal sofre alterações que originam
microrregiões com alta pressão atmosférica à barlavento e baixa pressão à sotavento (na página 11 seguinte, apresentamos a figura 5.1 – fonte: David Drew, 1986 – que ilustra bem este fenômeno climático urbano). Desta forma, uma mesma área sofrendo um acréscimo da massa atmosférica deslocada pela presença de edifícios, fará com que a velocidade deste ar aumente em ambos os lados do prédio construído, provocando uma pequena região de baixa velocidade em sua retaguarda (David Drew, 1986).
	Alterações em variáveis meteorológicas são efetuadas à partir de diversas atividades humanas e das mais variadas formas. No item 2,0, falou-se de fatores meteorológicos que influenciam o clima urbano, em uma analise de fatores naturais. No presente item, a abordagem é feita através dos elementos antropogênicos que influenciam direta ou indiretamente nas alterações sofridas pelas variáveis meteorológicas.
Alterações no vento – devido a sua fricção com superfície da terra, o vento na camada limite é seriamente afetado, principalmente em áreas urbanas onde este atrito é bem mais forte. Pesquisas em Londres e Nova York, têm evidenciado que, ocasionalmente, ventos fracos são acelerados e ventos fortes são desacelerados ao passarem sobre áreas urbanas. Devido à estabilidade térmica, a noite, em áreas urbanas, os ventos tendem a ser turbulentos, e mais turbulentos ainda, pela manhã ao passar entre prédios altos e ruas estreitas.
Alterações na Umidade e Precipitação Pluviométrica – tem sido evidenciado no presente trabalho que a pavimentação e cimentação prejudica a absorção da água pelo solo em dias de chuva impedindo-a de retornar a atmosfera pelos processos de evaporação e evapotranspiração, uma vez que se reduz a quantidade de plantas quando se pavimenta ou se constrói áreas residenciais, comerciais ou industriais em uma cidade. Estes fatores diminuem a quantidade de vapor d’água presente na atmosfera urbana. Por este motivo, a umidade é reduzida no ar e a pluviosidade deveria baixar. Porém, com relação a pluviosidade, isto não ocorre, devido ao imenso volume de partículas sólidas (aerossóis), poeiras e fumaças, lançadas no ar e que atuam como núcleos de condensação fazendo com que se acelerem os processos de condensação do vapor d’água existentes na atmosfera e nas nuvens locais, aumentando os indíces de pluviosidade sobre metrópoles industrializadas. Associado a este fator, a formação de correntes ascendentes urbanas provocadas “pelas Ilha de calor”, também contribui para o aumento da pluviosidade local: aumenta de 5 a 10% o total de precipitações a mais do que no campo” (Landsberg, 1981).
Em regiões onde costuma nevar no inverno, a queda de neve é menor na cidade que no campo aberto e o seu derretimento é mais rápido (exceto em regiões industriais onde ocorre emissões de poeiras das fábricas) também este, é um efeito urbano sobre a precipitação de neves.
Alterações na Pressão, Insolação e Radiação Solar- a estabilidade atmosférica gerada pelo acréscimo de calor urbano, tem caracterizado áreas urbanas como microrregiões de Alta pressão atmosférica, pois os aquecimentos geram a expansão do ar urbano e conseqüentemente áreas de alta pressão. Devido ao alto índice de poluição atmosférica de grandes e intensas áreas urbanas, os dias de céu claro, ou seja, os dias com insolação, diminuem bastante com relação a áreas de entorno não urbanas. Pelo mesmo motivo, a radiação ultravioleta nos comprimentos de ondas benéfico e até salutar para as atividades humanas, é impedida ou bloqueada pelas emissões nocivas de gases e partículas. Pessoas acometidas de dermatoses, doenças respiratórias, problemas de crescimento, deixam de ser beneficiadas pela característica climatoterapêutica deste tipo de radiação.
Alterações na Temperatura – dois fatores influenciam fortemente a temperatura urbana: a cobertura da superfície do solo através de pavimentação cimentação, construções de prédios; e dos constituintes gasosos lançados na atmosfera por atividades humanas. Com relação ao primeiro fator – que foi bastante comentado no presente trabalho – teríamos acrescentar que : o excesso de calor armazenado durante dia, é fornecido à atmosfera durante a noite, diminuindo o arrefecimento urbano noturno. Assim, centros urbanos são mais quentes que áreas rurais de seu entorno. A diferença situa-se na faixa entre 0,5 à 2,0 °C, podendo chegar até 10 °C de elevação de sua temperatura. Tais ilhas de calor, acontecem particularmente à noite, com céu claro, ventos fracos, típicos de pressão alta. A intensidade da ilha de calor depende da densidade do desenvolvimento urbano e não do tamanho da cidade. Com relação ao segundo fator (comentado no item “alterações nos constituintes atmosféricos e nebulosidade”, seguinte),é necessário lembrar que as tempera-turas atmosféricas são conseqüências da forma como os constituintes gasosos absorvem, deixam passar, ou bloqueiam a radiação solar e de como estes constituintes ou superfície ( inclusive, prédios, vegetações, etc) a refletem.
	A poluição do ar em grandes cidades variam em quantidade, tipo temperatura e altura de emissão. Uma floresta com árvores de 4 à 5 metros de altura, reduz a quantidade de ozônio em 40 à 60%, quanto mais alta a árvore maior é seu efeito filtrador. Entre as particularidades nocivas do clima urbano, a poluição atmosférica é a que possui as mais graves conseqüências para a saúde humana. Conforme dados da Agencia de proteção ambiental (EPA) Norte-Americana, 86 à 96% de todos os benefícios sociais da poluição ambiental, advém do controle da poluição atmosférica, a qual figura como o mais importante problema para o meio ambiente e para a saúde da humanidade. As mais importantes formas de poluição do ar que respiramos são: Partículas, dióxido de enxofre (SO2), ozônio (O3), chumbo, Óxido de netrogênio (NO e NO3, Nx) e monóxido de carbono (CO). estes são os únicos poluentes para os quai a EPA estabeleceu padrões nacionais de qualidade do ar, por esta razão, são controlados, documentados e usados pelo Banco Mundial e OCD, para descrever a qualidade do ar (Lomborg 2002, Buorn 2002).
	Em cidades inglesas, predominam emissões da combustão de carvão que origina um nevoeiro com fumaça denominado “Smog”. Na Califórnia a poluição fato química com PAN, devido a emissão de Óxido de Nitrogênio quadruplicou entre 1940 e 1970 forçando a se impor severa legislação de controle. O anidrido sulfuroso gerado por emissões industriais, se dissolve rapidamente em água e precipita transformado em acido sulfúrico diluído, compondo a “chuva acida”.
4.0 – Considerações Finais
	Os dados meteorológicos usados para o planejamento das condições microdinâmicas e de conforto, normalmente provém de estações meteorológicas longe do centro da cidade. Aglomerações de edifícios altos com ruas estreitas reduzem a circulação do ar entre os prédios e pode acumular altas concentrações de poluentes atmosféricos. Por outro lado, fatores climáticos, tem sido desconsiderados em planejamento arquitetônicos gerando ambientes extremamente desconfortáveis. 
	Algumas medidas poderiam ser tomadas para reduzir a poluição do ar urbano. Além do reflorestamento, é necessário retirar de bairros inteiros o aquecimento à carvão e petróleo, substituindo-os pelo aquecimento elétrico, a gás, ou à energia solar. As populações dos paises pobres e em via de desenvolvimento parece que ainda não perceberam o motivo da diminuição (em um terço) das emissões dos gases poluentes nos países desenvolvidos nos últimos 30 anos (Bjorn, L. 2002): o crescente perigo da destruição total dos seres vivos sobre a terra!
Referências Bibliograficas
BARBIRATTO, G. e LYRA, R.F. da F., Apostila do curso de extensão: Tópicos Especiais de Biometeorologia Humana-módulo II, enfoque especial para Biometeorologia humana arquitetural e urbana. Dpto. de
Meteorologia da UFAL, 2001, Maceió,AL
DREW, D., Processos Interativos homem-meio ambiente. Tradução: João Alves dos Santos, São Paulo,
DIFEL, 1986.
MORAIS, A. C. R; COSTA, W. M; TARIFA J.R., Climatologia: tipos de tempo e balanço de energia na cidade de São Paulo.USP, Instituto de Geografia, São Paulo, 1977.
TROMP, S.W., Biometeorology: the impact of the weather and climate on Humans and their environment (animals and plants). Biometeorology Reserche Centre, Leiden, the Netherlands. Editora Heyden, & Son, Ltda, 1980.
BJORN, L., O ambientalista Cético: medindo o verdadeiro estado do mundo. Tradução Ivo Koritowski e Ana Beatriz Rodrigues, Rio de Janeiro, Editora Campus, 2002.