Ilhas de Calor

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ILHAS DE CALOR
Profª. Drª Mayara Albano
• O ar aquecido no centro das massas construídas sobe, dando 
origem a correntes verticais que, aliadas à nebulosidade e 
maiores índices de condensação, favorecem a retenção de 
poluentes (forma-se uma espécie de teto). 
• Os poluentes são carregados pelas correntes verticais e logo 
dispersos sobre o entorno, num processo contínuo que 
conforma dentro de uma calota ou domo um movimento 
circulatório de gases.
ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS - URBANIZAÇÃO
ILHAS DE CALOR
ILHAS DE CALOR
• O ar e as temperaturas nas áreas urbanas e suburbanas são 
mais quentes que nas áreas rurais circundantes. 
• Muitos materiais de construção comuns absorvem e retêm 
mais calor do sol que materiais naturais em áreas rurais 
menos urbanizadas. 
2 RAZÕES PRINCIAPAIS
1. Maior parte dos materiais de construção são impermeáveis 
e estanques e, impedem que haja umidade disponível para 
dissipar o calor.
2. A combinação de materiais escuros de edifícios e 
pavimentos com configuração tipo cânion absorve e 
armazena mais energia solar. 
– O calor antropogênico (produzido pelo homem), menores velocidades 
do vento e poluição do ar também contribuem para a formação das 
ilhas de calor.
BENEFÍCIO X PROBLEMA
• Em algumas cidades mais frias, em latitudes e altitudes mais 
elevadas, os efeitos de aquecimento das ilhas de calor podem 
ser positivos 
• Na maioria das cidades os efeitos no verão são vistos como 
um problema.
• Geram:
– Desconforto,
– Problemas de saúde, 
– Contas de energia mais altas, 
– Poluição. 
CARACTERÍSTICAS
1. No geral, é mais quente 
– após o pôr do sol
– O ar pode ser até 6° C mais quente do que o ar em áreas rurais 
2. As temperaturas do ar são elevadas em consequência do 
aquecimento das superfícies urbanas 
– Superfícies artificiais absorvem mais calor do sol que a vegetação 
natural. 
CARACTERÍSTICAS
3. Áreas com menor vegetação e mais desenvolvidas tendem a 
ser mais quentes 
– As ilhas de calor tendem a ser mais intensas conforme o crescimento 
das cidades.
4. As ilhas de calor também apresentam ar mais quente na 
“camada limite”.
– Camada de ar de até 2.000m de altura. 
– Criam uma coluna de ar quente sobre as cidades. 
TEMPERATURAS MAIS ELEVADAS
• A diferença entre a temperatura do ar urbano e rural, 
chamada de força ou intensidade da ilha de calor, é utilizada 
para medir o efeito da mesma. 
• A intensidade varia ao longo do dia e da noite.
• A diferença aumenta conforme as superfícies urbanas se 
aquecem e o ar esquenta, ao longo do dia.
• A intensidade da ilha de calor é mais forte à noite 
– As superfícies urbanas continuam a liberar calor. 
TEMPERATURAS MAIS ELEVADAS
• Diferença de temperatura do ar e intensidade de uma ilha de calor em 
Melbourne, Austrália. 
TEMPERATURAS DE SUPERFÍCIE
MAIS ELEVADAS
• As temperaturas de superfícies são bem mais variantes do que as 
temperaturas do ar ao longo do dia.
• Coberturas e calçadas são aquecidas rotineiramente pelo sol, e suas 
temperaturas podem ficar de 27 a 50°C mais quente que o ar. 
• À noite essas superfícies liberam calor acumulado, geralmente voltando à 
temperatura original do ar. 
• Inversamente, árvores, grama e outros tipos de vegetação tendem a se 
manter frescos sob o sol.
– A vegetação costuma manter temperatura igual ou inferior à temperatura do ar, quando 
devidamente hidratada. 
TEMPERATURAS DE SUPERFÍCIE
MAIS ELEVADAS
Edifício do Capitólio do 
Estado da Califórnia, 
cercado por árvores e 
gramados
Construções industrias, 
estacionamentos e 
pátio ferroviário
Imagem térmica do Centro de Sacramento, Califórnia em 1998 ao meio dia 
obtida pelo programa ATLAS da NASA 
EFEITOS MAIS INTENSOS 
EM DIAS CALMOS E CLAROS 
• As ilhas de calor são mais intensas em dias calmos e claros e menos 
intensas em dias nublados e com vento. 
– Mais energia solar é capturada em dias claros
– Ventos brandos removem o calor mais vagarosamente 
DIA NUBLADO E COM VENTOS DIA CALMO E CLARO
Ilha de calor em Banasea em Bucareste, Romênia 
CAUSAS
• As principais características urbanas que contribuem para a 
formação de ilhas de calor são: 
– Falta de vegetação,
– Utilização difundida de superfícies impermeáveis,
– Maior difusividade térmica dos materiais urbanos,
– Geometrias urbanas que aprisionam o calor,
– Geometrias urbanas que diminuem a velocidade dos ventos,
– Aumento dos níveis de poluição,
– Aumento da utilização de energia. 
CAUSAS
• As características citadas anteriormente podem ser divididas 
em cinco principais causas para a formação das ilhas de calor:
1. Evaporação reduzida,
2. Maior armazenamento de calor,
3. Aumento do saldo de radiação, 
4. Convecção reduzida,
5. Aumento de calor antropogênico. 
ARMAZENAMENTO DE CALOR 
AUMENTADO
• Os materiais de construção possuem propriedades que 
tendem a aumentar os problemas decorrentes das ilhas de 
calor:
– Condutividade térmica
• Tendem a conduzir calor para seu interior.
– Alta capacidade calorífera
• Capacidade de armazenar mais calor em seu volume
• A temperatura se mantém constante por mais tempo.
– Aumenta o armazenamento de calor durante o dia e sua lenta 
liberação durante a noite
SALDO DE RADIAÇÃO AUMENTADO
• Ocorre por diversas razões, como: 
– Menor refletância solar dos materiais urbanos
– Geometria urbana restritiva
– Níveis de poluição elevados. 
• Materiais urbanos refletem menores quantidades de energia 
solar incidente do que materiais encontrados em áreas rurais. 
– Pavimento asfáltico
– Coberturas com manta asfáltica 
CONVECÇÃO REDUZIDA
• Há menor convecção do calor das superfícies para o ar 
quando a velocidade dos ventos é menor. 
• Velocidade dos ventos menores tendem a aumentar o 
armazenamento de calor durante o dia e sua lenta liberação 
durante a noite. 
• Os edifícios agem como barreira contra o vento, diminuindo 
em até 60%
CALOR ANTROPOGÊNICO 
AUMENTADO
• Calor gerado pelas atividades humanas:
– Edifícios, processos industriais, carros e pessoas. 
• Hoje o calor antropogênico é maior em função do aumento 
do uso de energia, principalmente o ar-condicionado no 
verão.
MEDIÇÃO E SIMULAÇÃO 
DE ILHAS DE CALOR
• Existem 5 métodos para medir os efeitos da urbanização 
sobre o clima urbano:
1. Estações fixas
2. Transectos móveis
3. Sensoriamento remoto
4. Sensoriamento vertical
5. Balanços de energia. 
ESTAÇÕES FIXAS 
• Compara dados meteorológicos de duas ou mais localidades 
fixas.
• Estações meteorológicas existentes, com dados históricos 
acumulados:
– Par de estações → urbana e rural.
– Estudos de dados de múltiplas estações regionais 
– Estudos de dados históricos para avaliar as ilhas de calor ao longo do 
tempo, à medida a urbanização aumenta. 
• Locais cuidadosamente escolhidos. 
TRANSECTOS MÓVEIS
• Percorre-se um trajeto pré-determinado por uma região, 
parando em locais representativos para obter medidas 
utilizando apenas um tipo de instrumentação meteorológica.
• Métodos de transporte podem ser: bicicleta, à pé, transporte 
público, carro, etc. 
• Desvantagem: não conseguir medição simultânea em 
diferentes localidades.
• Deve-se manter os equipamentos longe das fontes de calor. 
SENSORIAMENTO REMOTO
• Geralmente usados para monitorar a temperatura do ar em 
uma cidade, ou temperatura de superfícies. 
• Podem ser usados equipamentos em aeronaves e satélites. 
SENSORIAMENTO VERTICAL 
• Dossel urbano é definido como o volume de ar abaixo do topo 
dos edifícios e árvores. 
• Medidas padrão do dossel são feitas à altura do tórax de uma 
pessoa, geralmente a 1,5m acima do nível da rua. 
• O Dossel urbano é afetado pela ilha de calor, mas acima dele 
também.
• A superfície terrestre afeta os 10Km mais baixos da atmosfera 
(toposfera).
• A maioria desses efeitos se concentra entre 1 e 1,4 Km –
camada limite. 
SENSORIAMENTO VERTICAL 
• Cientistas encontraram diferenças significativas entre a 
camada limite sobre áreas rurais e urbanas.
• Através de medições de temperaturase outras 
propriedades em diversas altitudes acima da superfície 
terrestre. 
– Envio de balões instrumentados para os ares
– Instalação de equipamentos em torres de rádio.
– Vôos em diferentes altitudes em aviões e helicópteros 
instrumentados 
BALANÇOS DE ENERGIA
• Método sofisticado de medir os efeitos da ilha de calor.
• Melhor entendimento das origens da ilha.
• Teoria da equação de balanço de energia:
Convecção + Evaporação + Armazenamento de calor 
= 
Calor antropogênico + Saldo de radiação 
DE ILHAS DE CALOR À 
COMUNIDADES FRESCAS
• Os tipos de materiais utilizados em coberturas e pavimentos 
são, na maioria dos casos, sólidos e escuros, o que contribui 
para a absorção e retenção de calor. 
• A falta de árvores também reduz o resfriamento pela 
evapotranspiração. 
• Os materiais tradicionais e os padrões de urbanização 
contribuem para os efeitos das ilhas de calor. 
MATERIAIS TÍPICOS DE COBERTURA
• Muitos materiais para cobertura atingem entre 65 e 90°C.
– A capacidade de refletância varia entre 5 e 25%, ou seja, eles 
absorvem de 75 a 95% de energia solar. 
• Novos materiais “frescos” para cobertura vêm sendo 
introduzido no mercado. 
– Com temperaturas abaixo de 50°C mesmo em dias quentes e 
ensolarados. 
– Estes materiais ajudam a reduzir as ilhas de calor, pois liberam menos 
calor para o ar durante o dia e à noite. 
MATERIAIS TÍPICOS DE COBERTURA
• Prejuízos provocados por coberturas quentes:
– Temperaturas internas mais elevadas,
– Maior demanda de energia para arrefecimento,
– Mais gastos com eletricidade e água,
– Mais desgastes dos sistemas de refrigeração, 
– Deterioração mais rápida da cobertura;
– Maior demanda de energia da central elétrica,
– Temperaturas urbanas mais elevadas, 
– Maior acúmulo de poluição (smog). 
MATERIAIS TÍPICOS PARA 
PAVIMENTAÇÃO
• Os pavimentos cobrem uma grande porcentagem das cidades.
• As características térmicas dos pavimentos exercem muita 
influência sobre as ilhas de calor. 
• Os dois tipos mais usados são: asfalto e concreto. 
– Asfalto – preto – 5 a 10% de refletância.
– Concreto - cinza claro – 30 a 40% de refletância solar. 
MATERIAIS MAIS FRESCOS
PARA PAVIMENTAÇÃO
• Existem 2 formas de resfriar a pavimentação:
1. Mudar sua cor, para uma cor mais clara, aumentando sua refletância 
solar.
2. Torná-lo permeável, permitindo que a água seja drenada durante a 
chuva e posteriormente evaporada em dias quentes e ensolarados.
• Pavimentos mais claros são mais frescos – maior refletância.
MATERIAIS MAIS FRESCOS
PARA PAVIMENTAÇÃO
• Pavimentos asfálticos podem ser resfriados:
– Pigmentos claros ou agregados (pedras na mistura do pavimento) de 
cores claras podem ser acrescentadas à mistura. 
– Podem aumentar a refletância em até 30%. 
• Pavimentos de concreto também podem ser resfriados: 
– Utilização de agregados e aglutinantes de cores mais claras 
– A refletância solar pode chegar a 80% (comum – 5 a 10%)
MATERIAIS MAIS FRESCOS
PARA PAVIMENTAÇÃO
• Pavimentos porosos:
– As menores partículas de areia e rocha não são incluídas nas misturas,
– Cria espaços entre as pedras maiores e permite que a água escoe pelo 
pavimento.
– Esses espaços devem ser cuidadosamente analisados para evitar que 
sejam obstruídos por sujeira. 
MATERIAIS MAIS FRESCOS
PARA PAVIMENTAÇÃO
• Blocos de concreto intertravados:
– São preenchidos com pedras ou terra.
– São mais frescos por sua natureza porosa e/ou pelo uso de superfícies 
mais refletivas ou mais vegetação. 
ARREFECIMENTO COM 
ÁRVORES E VEGETAÇÃO
• Árvores e vegetação refrescam seu entorno de 2 
formas:
1. A evapotranspiração converte a energia solar em água 
evaporada ao invés de calor, mantendo as temperaturas da 
vegetação e do ar mais baixas.
2. Promovem sombra para as superfícies e protegem-nas do 
calor do sol mantendo essas superfícies mais frescas e com 
menos calor armazenado. 
ARREFECIMENTO COM 
ÁRVORES E VEGETAÇÃO
• Arborização: 
• Eleva a permeabilidade do solo e controla a temperatura e a 
umidade do ar
• O processo de evapotranspiração consome de 60 a 75% da 
energia solar incidente sobre a vegetação
• Uma árvore saudável isolada pode transpirar até 400l de 
água/dia
• Diminui a poluição do ar → sequestra e armazena carbono
ARREFECIMENTO COM 
ÁRVORES E VEGETAÇÃO
Geometria Urbana
Cânion
É a paisagem mais frequentemente esculpida pela atividade
erosiva de um rio em escalas de tempo geológicas, em particular
em regiões onde as camadas de rochas mais macias são
intercaladas por camadas mais duras e mais resistentes às
intempéries.
Cânions Urbanos
• Ocorre quando as edificações estão enfileiradas ao 
longo dos dois lados da via .
Cânions Urbanos
• É predominante em áreas centrais.
• Registram altos níveis de poluentes, pois as paredes 
dificultam a dispersão e facilitam sua concentração. 
Geometria Urbana
• O albedo dos materiais tipicamente urbanos costumam ser 
menores que os das superfícies rurais. 
• Mesmo se fossem iguais, o efeito da geometria urbana faz 
com que o albedo diminua, pois a radiação fica limitada.
Albedo dos materiais de construção
Geometria Urbana
• O impacto da incidência da radiação solar no clima próximo 
da Terra é proporcional à elevação dos edifícios e aos espaços 
entre eles:
• Proporção W/H dos espaços
Geometria urbana
REFERÊNCIAS
• ROMERO, Marta Adriana Bustos, Princípios 
bioclimáticos para o desenho urbano. São 
Paulo: ProEditores Associados, 2001.
• GARTLAND, Lisa, Ilhas de calor : como mitigar 
zonas de calor em áreas urbanas. São Paulo: 
Oficina de Textos, 2010.
http://www3.unoeste.br/site/biblioteca/consulta/informix/maisinfo.asp?TitCodigo=48864
http://www3.unoeste.br/site/biblioteca/consulta/informix/maisinfo.asp?TitCodigo=54558