análise microclimática do gradiente floresta-cidade na - PUC-Rio

Departamento de Geografia
ANÁLISE MICROCLIMÁTICA DO GRADIENTE FLORESTA-CIDADE
NA BAIXADA DE JACAREPAGUÁ, RIO DE JANEIRO/RJ
Aluna: Camila Thomé de Albuquerque
Orientadora: Rita de Cássia Martins Montezuma
Introdução
O processo de urbanização, que substitui superfícies naturais e ecossistemas nativos
por outros alterados ou construídos, traz uma série de consequências para as cidades e para as
suas populações. Uma das alterações mais significativas é o impacto que a intensificação do
uso do solo, com o aumento de áreas edificadas, causa no comportamento microclimático dos
sítios urbanos. As mudanças nas formas de uso e ocupação das cidades alteram a dinâmica
microclimática a partir da mudança no ritmo de suas variáveis – temperatura, umidade e
radiação luminosa. O clima caracteriza-se como “o ambiente atmosférico constituído pela
série de estados da atmosfera sobre um lugar em sua sucessão habitual”. O microclima é
definido como os fenômenos climáticos de pequenos espaços, como os que ocorrem junto ao
solo e sobre as plantas [2]. Clima e microclima, em geral, são influenciados diretamente pela
irregularidade da superfície terrestre, pela distribuição das massas de água e de vegetação e
por muitos outros fatores. Não obedece só ao conjunto de fatores físicos, ou causas puramente
naturais, mas também a intervenção de fatores biológicos e causas derivadas de ações
humanas [2]. Partindo de uma perspectiva sistêmica, o clima urbano é o resultado de
alterações nos fluxos de energia e matéria (tais como calor, ar e água), oriundos da atmosfera
sobre a cidade. Sendo assim, essas alterações produzem efeitos que podem trazer prejuízos de
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ordem econômica, social e ambiental para os espaços urbanos e para os citadinos, tais como:
impactos pluviais, poluição do ar, surgimento de ilhas de calor, desconforto térmico e
problemas de saúde, dentre outros fenômenos [5].
Em ambientes urbanos a qualidade climatológica sofre diferenças significavas
comparativamente com qualidade de ambientes rurais, fato que demonstra que o clima nas
cidades sofre influência das formas de ocupação e da geometria urbana [7]. Tendo como
parâmetro para essa avaliação o comportamento microclimático, o presente estudo está focado
na investigação da interação sociedade-natureza através da análise das mudanças de classes de
uso e cobertura da superfície associadas às características socioeconômicas de locais da Zona
Oeste do Rio de Janeiro. Essa área é palco da expansão urbana da capital metropolitana e vem
sendo foco das ações promovidas pela lei 104/09 – Projeto de Estruturação Urbana das
Vargens, que alterou os seus parâmetros urbanísticos e caracteriza-se como principal
promotor das transformações locais [8]. Essas mudanças ignoram as peculiaridades
geoecossistêmicas da região, reduzindo índices de permeabilidade e aumentando o potencial
construtivo em toda a sua extensão, fato que arremete ao aumento da especulação imobiliária
e que, consequentemente, produz alterações nos ecossistemas remanescentes locais. Essas
alterações imprimem modificações no arranjo espacial dos elementos que formam essa
paisagem [3][4], e em consequência ocorrem respostas ambientais. “A importância da
funcionalidade dos ecossistemas na manutenção do equilíbrio e sustentabilidade ecológica,
em outras palavras, as funções ecológicas que espécies e ecossistemas prestam à população,
devem ser avaliados tanto na escala do ecossistema específico, como na escala da paisagem,
posto que cada ecossistema interage resultando em uma regulação em ampla escala.” [6].
Objetivos
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Diante desse –problema apresentado, o presente estudo tem por objetivo geral analisar
a transformação da paisagem e, especificamente, pretende avaliar a influência da morfologia
urbana e dos diferentes usos do solo no comportamento microclimático em áreas com
diferentes formas de edificação. Aborda a questão da análise microclimática sobre uma área
da zona oeste do Rio de Janeiro – RJ, que está passando por um acelerado processo de
expansão da urbanização, promovendo alterações nos padrões urbanísticos locais. Busca-se
discutir o comportamento dos elementos gerados por essas mudanças e que influenciam nas
condições climáticas e geográficas da área de estudo. A presente pesquisa compartilha da
ideia de sistema clima urbano (SCU) acerca do subsistema termodinâmico da cidade [5].
Procedimentos Metodológicos
A expansão da urbanização gera mudanças nas características do meio natural, alteram
as funções ecológicas, dentre elas o comportamento térmico. Estudos sobre clima urbano
comprovam que o aumento da malha urbana gera significativas alterações climáticas em
diversas escalas espaciais e temporais. O presente trabalho utiliza a escala local como escala
de investigação dos processos microclimáticos, pois, segundo OKE (2004) é a escala em que
os fatores que compõem o clima urbano sofrem influência das características da paisagem,
como por exemplo, da topografia. Nas áreas urbanas, isto se traduz em dizer que na escala
local o clima da área monitorada pode ter o mesmo comportamento do clima de áreas vizinhas
com tipos similares de morfologia e ocupação urbanas (cobertura da superfície, tamanho e
espaçamento dos edifícios, e a atividades). As estações meteorológicas são projetadas para
monitorar na escala local [9].
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Figura 1 - Esquema de escalas climáticas e camadas verticais encontradas em áreas urbanas. Em destaque a
escala empregada neste trabalho. Fonte: OKE (2006), adaptado.
Além disso, adota como unidade espacial de análise preferencial - a bacia hidrográfica.
Tal escolha é justificada, entre outros motivos, devido ao fato dos processos geobiofísicos e
sociais se relacionarem nessa escala espacial, o que permite analisar em uma única área
fenômenos integrados, e pelo fato dos limites da bacia ser relativamente identificáveis.
Tem-se como recorte espacial a sub-bacia da Zona dos Canais que é uma parte da
bacia definida pelo Instituto Pereira Passos (IPP) como bacia da Zona dos Canais, vertente sul
do Maciço da Pedra Branca, zona Oeste do Rio de Janeiro - RJ, que foi selecionada como
unidade de paisagem. Essa sub-bacia comporta os bairros de Vargem Grande, Vargem
Pequena e ao sul o Recreio dos Bandeirantes, tendo como principal eixo de drenagem o Canal
do Rio Morto.
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O bairro de Vargem Grande guarda no seu espaço marcas da transição entre as práticas
rurais e as urbanas, o que resulta em uma grande variedade de tipologias construtivas que
refletem diferentes estágios de urbanização assim como diversas formas de uso e cobertura da
superfície. A pesquisa está focada nessa área por ser escopo da expansão urbana, ou seja,
onde o crescimento dos núcleos de ocupação ainda está em processo principalmente pelas
ações recentes promovidas pelo PEU das Vargens, que atualmente é o principal vetor das
transformações locais. Vale ressaltar que dos onze setores estabelecidos pelo PEU das
Vargens para o zoneamento do solo na zona Oeste, seis estão presentes total ou parcialmente
no recorte espacial adotado na pesquisa, a saber, setores A, B, C, D, E, G e H (Figura 2).
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Figura 2 - Mapa da sub-bacia da Zona dos Canais, Rio de Janeiro/RJ e dos setores do PEU das Vargens. Fonte:
NIPP/PGE/PUC-RJ/SEL-RJ/PROARQ/UFRJ, adaptado do IPP. Apoio FAPERJ/FAPESP, 2012. Produzido por:
Victor Gonçalves Victório.
Por causa da grande heterogeneidade da área, a sub-bacia da Zona dos Canais foi
dividida em quatro sub-unidades de paisagem sequências (Figura 2) e os critérios adotados
para essa delimitação foram a variação da densidade construtiva associada às condições
geomorfológicas. As sub-unidades de paisagem adotadas são: o domínio florestal de encostas
(UP1), domínio de interface floresta/zona edificada (UP2), domínio das edificações de baixa
densidade construtiva (UP3) e domínio de alta densidade construtiva (UP4), no sentido nortesul (floresta-orla).
A sub-bacia da Zona dos Canais apresenta uma grande área florestada ao norte e ao
sudoeste da encosta, e em algumas áreas essa floresta se encontra mais fragmentada formando
mosaicos de floresta alterada, bananais e vegetação rasteira. Essa microbacia é composta de
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áreas úmidas, matas de encosta ao norte, áreas de mangue e restingas ao sul de inúmeras áreas
alagadas ocupadas por brejos e florestas alagadas (matas paludosas) ou por campos agrícolas.
A partir da variação topológica de cada subunidade foram definidos com base na
classificação de uma imagem GeoEye 2011, com 0,5 m de resolução obtida em julho de 2011,
sendo utilizado o software Arc Gis versão 10.1 As definições atribuídas a cada classe ou
categoria de qualificação dos padrões observados e usos predominantes em cada sub-unidade
da bacia hidrográfica foram escolhidas a partir de levantamentos bibliográficos para
fundamentação da nomenclatura e dos conceitos adotados.
Após a classificação foram selecionados locais úteis ao monitoramento microclimático
(Figura 3). Posteriormente a essa análise foram realizadas algumas visitas de campo para a
validação dos pontos selecionados e levantamento de endereços com características
favoráveis a instalação dos medidores e a definição dos sítios amostrais. Para cada unidade de
paisagem foram selecionados sítios amostrais representativos das principais formas de
ocupação existente. Nesse procedimento foram consideradas as variações do desenho urbano
[1], pois “a formação dos ambientes térmicos urbanos está diretamente associada aos aspectos
da morfologia do seu entorno, bem como pelo conjunto complexo da estrutura urbana”, [10] e
a segurança dos equipamentos utilizados na medição.
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UP1
UP2
UP3
UP4
Figura 3 - Mapa dos Pontos amostrais, Bacia da Zona dos Canais, Rio de Janeiro/RJ. (NIPP/PGE/PUC-RJ/SELRJ/PROARQ/UFRJ. Apoio FAPERJ/FAPESP, 2012. Produzido por: Natasha Muniz e Victor Victório.
Para análise microclimática, em cada sítio amostral estão sendo mensurados dois dos
principais parâmetros do microclima: temperatura e umidade relativa do ar. O monitoramento
está sendo realizado em duas estações verão e inverno de 2013. No verão os dados foram
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coletados durante os meses de fevereiro e março, período de pico da estação, e as medidas
estão sendo realizadas simultaneamente em duas unidades de paisagem, no período de sete
dias seguidos, com frequência amostral de 15 minutos. Os dados primários estão sendo
obtidos em pontos fixos a partir de data loggers de temperatura e umidade, marca TESTO
174H e de quatro estações meteorológicas da marca e modelo Davis e Vantage Pro2 Plus Sem Fio.
Antes da instalação nos pontos amostrais os data loggers foram fixados dentro de
escudos de proteção da radiação solar, modelo HOBO RS1 Solar Radiation Shield, da marca
Onset HOBO (dimensão de 152 mm x 213 mm x 188 mm), que funcionam como protetores
da exposição direta ao calor da luz solar, da radiação refletida e da precipitação, variáveis que
podem influenciar no dado microclimático e danificar o equipamento. Os protetores são
compostos por oito placas empilhadas que se juntam para formar um escudo protetor,
permitindo a circulação do ar entre as placas. As três placas do meio são vazadas para garantir
o espaço de fixação dos data loggers (Figura 4). Após a fixação dos medidores os protetores
foram instalados em suportes verticais feitos de bambu a uma altura entre 2,0 m, altura
baseada nos limites de 1,25 m a 2 m, definidos de acordo com o método descrito em Initial
Guidance to Obtain Representative Meteorological Observations at Urban Sites - Canada,
WMO [9].
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Figura 4 - Mini data logger de temperatura e umidade, marca TESTO 174H e escudo de proteção da radiação
solar, modelo HOBO RS1 Solar Radiation Shield, da marca Onset HOBO. Fonte: Montezuma, 2012.
Tendo em vista, a presença de áreas com diferentes níveis de urbanização e edificação,
foi elaborada uma chave de classificação das formas de uso e ocupação do solo urbano. Para
tanto, foi utilizado como referência teórico-metodológica a classificação simplificada das
distintas formas urbanas em ordem decrescente de suscetibilidade ao impacto do clima local
[9]. Foi criada uma tabela adaptada de acordo com as características de condição urbana da
bacia em foco e, como experiência piloto, foram empregadas categorias qualitativas de
análise, as quais serão posteriormente quantificadas e detalhadas por sítio amostral. A chave
de classificação está em processo de validação a partir de referência de campo e das
discussões técnicas debatidas no âmbito dos Encontros Técnicos e Colóquios do projeto de
pesquisa “Mudanças climáticas e as formas de ocupação urbana” (EDITAL FAPERJ/FAPESP
MUDANÇAS CLIMÁTICAS-2010), vinculado às instituições acadêmicas: Departamento de
Geografia da UFF, Departamento de Geografia da PUC-Rio, PROARQ-FAU/UFRJ e
Mestrado em Urbanismo da PUC Campinas, com o qual este projeto está associado.
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Figura 5 - Data logger instalado em um dos postos amostrais da UP4. Fonte: NIPP, 2013.
Resultados Preliminares
Tem-se como resultado preliminar a análise parcial dos dados microclimáticos obtidos
nas unidades de paisagem 3 e 4, situadas próximas a orla marítima da Baixada de
Jacarepaguá, primeiras áreas mensuradas. Nestas unidades a medição microclimática foi
realizada no ápice do verão, no período de 02 a 07/02/2013. Como análise preliminar tem-se
as seguintes observações:
Observou-se que os dias mais quentes e estáveis registrados no período foram os dias
02 e 03 de fevereiro de 2013. A partir de uma análise dos dados percebeu-se que em média a
variação de temperatura dá-se a partir das 7h da manhã, momento em que normalmente se
inicia uma elevação de temperatura em todos os pontos observados e a partir das 17h nota-se
uma redução constante da temperatura.
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A partir análise parcial dos dados de temperatura observou-se que no período
mensurado a UP4 apresentou as médias mais elevadas de temperatura, no ponto amostral
identificado como P16, residência localizada em uma área de alta densidade construtiva na
orla marítima. Este ponto amostral registrou 67% das temperaturas médias diárias mais
elevadas nesta UP e esses valores variaram entre 23,2°C e 24,4°C, seguido pelo ponto P12
situado na UP3, correspondente a um condomínio horizontal localizado em uma área de baixa
densidade urbana e com domínio de edificações de baixa densidade construtiva, área onde a
expansão da urbanização é mais evidente.
Este ponto de coleta situa-se em uma rua paralela à orla marítima, caracterizada por
edificações de até 5 pavimentos, no bairro Recreio dos Bandeirantes. O segundo local mais
quente localiza-se na UP3 em um condomínio horizontal recém construído, na margem leste
do Rio Morto (P12). Neste foram obtidas os segundos maiores valores de temperatura média
diária com 83,3% dos registros de temperaturas médias diárias mais elevadas e esses valores
variaram entre 22,9°C e 28,8°C.
Entretanto, as máximas de temperatura foram registradas na UP3, no ponto
identificado como P10, Favela do Pombo da Asa Quebrada, área com domínio de edificações
de baixa densidade construtiva e predomínio de 2 a 3 pavimentos. Entre os seis dias
mensurados, mais da metade (66,6%) das temperaturas máximas diárias foram registradas
nesse ponto variando entre 26,8°C e 33,9°C. A segunda área que apresentou os maiores
valores de temperatura foi na UP4, no ponto identificado como P15, condomínio horizontal
com casas de alto luxo, na margem oeste do Rio Morto. Neste caso 66,6% das máximas
diárias variaram entre 26,6°C e 28,5°C. Este dado sugere que o espaçamento entre as
edificações possa ser um fator de retenção de calor.
As mínimas mais elevadas de temperatura também foram registradas na no ponto 16
da UP4, o que sugere que esta localidade, embora a mais próxima do mar, é o local mais
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quente das duas unidades de paisagem aqui contempladas. Os menores registros de
temperatura mínima também foram obtidos na UP4, entretanto em um ponto mais afastado
P14, em um sítio situado em uma área onde esta forma de uso é predominante (Estrada do
Pontal – próxima a orla e das encostas do maciço da Pedra Branca), porém desde 2010 vem
sendo substituída por condomínios fechados, na sua maioria horizontais e de alto luxo. Nesta
Unidade, em relação ao comportamento diário, o ponto P14 apresentou 83,3% das suas
temperaturas mínimas diárias, isto é, a maioria dos valores mínimos registrados nesse ponto
foram os mais baixos de todo o período no que diz respeito às temperaturas mínimas
encontradas nos outros pontos e esses valores variaram entre 19,4°C e 23,1°C. A segunda área
que apresentou os menores valores de temperatura foi na UP4, no ponto identificado como
P13, outra área de favela com domínio de edificações com densidade construtiva média e
baixa densidade urbana.
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Figura 6 - Variação da temperatura diária nas Unidades de Paisagem 3 e 4 (UP3 e UP4). Fonte: NIPP/PUC-Rio
(2013).
A partir da análise parcial dos dados de umidade observou-se que as médias diárias
mais elevadas de umidade foram obtidas na UP4, também na área de favela (P13). Quanto às
médias diárias 50% dos valores médios diários nesse ponto variaram entre 69,5 % UR e
95,9% UR.
Em relação aos máximos de umidade, 83,3 % se localizaram em área de favela situada
na UP4, com valores superiores a 90%, indicando a ocorrência de chuvas localizadas no
período, vale dizer que esta favela está situada em área úmida e às margens do rio Morto. Na
UP3 foram registradas 50% das umidades máximas diárias, no ponto identificado como P17 14
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condomínio horizontal com casas de alto luxo, dominado por edificações de poucos
pavimentos e também situado em área alagada, ocupada por brejos e com pequenos
fragmentos de florestas alagadas (matas paludosas), com pequenas áreas de cultivo em alguns
pontos. Quanto ao registro dos valores mínimos, os menores valores de umidade do período
se distribuíram uniformemente, isto é, cada dia um dos pontos amostrais apresentou baixos
valores de umidade, entretanto a UP4 foi a área que registrou maior quantidade de valores
mínimos de umidade (66,6%), o que indica que esta unidade apresenta as maiores oscilações
no período, sobretudo nos pontos identificadas como P16, P15 e P14.
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Figura 7 - Variação da umidade diária nas Unidades de Paisagem 3 e 4 (UP_3 e UP_4). Fonte: NIPP/PUC-Rio
(2013).
Baseando-se na análise preliminar dos dados obtidos conclui-se que as médias mais
elevadas de temperatura e umidade foram registradas na área próxima ao mar,
especificamente a orla da bacia, UP4, notadamente nos pontos P16 e P14, caracterizados por
ser uma parte do terreno onde o processo de edificação está mais consolidado, com domínio
de alta densidade construtiva próximo à praia.
No caso do ponto P16 o maior valor entre as médias de temperatura mais elevadas e o
maior entre as mínimas de temperaturas mais elevadas o caracteriza com o ponto mais quente
de toda a localidade estudada, enquanto o ponto P13 assim como o P14 apresentaram-se com
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a maior condição de umidade do período. Talvez devido á localização a sotavento da bacia e
onde os ventos úmidos de SE incidem, adjacentes ao anfiteatro formado pelo Maciço da Pedra
Branca a oeste. Ali são concentradas as mais altas pluviosidades do município (EMA da Grota
Funda/GEORIO).
Por outro lado a UP3 também pode ser caracterizada como um ambiente de alta
umidade e, neste caso, a condições de solos saturados e a presença de remanescentes dos
antigos brejos que predominavam em todo segmento sul da Baixada de Jacarepaguá, parece
ainda ser uma fonte permanente de umidade, sobretudo porque parte deste terreno, ainda que
aterrado, não se encontra pavimentado na sua maior parte. Esta umidade elevada do local
pode contribuir para a retenção de calor, mantendo as temperaturas elevadas no verão
(24,9°C).
Considerando que a área de estudo se encontra num acelerado processo de expansão
da urbanização e as inúmeras possibilidades de intervenção por força do planejamento urbano
nesse processo, esta pesquisa mostra-se relevante no que se refere à contribuição, ainda que
modesta, aos estudos sobre conforto térmico urbano, sobre saúde e qualidade de vida. Os
dados de microclima urbano associados à caracterização das formas de ocupação podem
contribuir para análises sobre como as variáveis microclimáticas condicionam e/ou geram
vulnerabilidades, que podem trazer riscos sócio e fisicoambientais para a população. A
avaliação do comportamento do microclima nos espaços urbanos consolidados pode subsidiar
o planejamento urbano na elaboração de diretrizes urbanísticas, que visem melhores
condições climáticas nas cidades, contribuindo para a adaptação dos espaços urbanos e
periurbanos a mudanças climáticas em escala local, assegurar o conforto térmico e a
qualidade de vida da população, servir na implementação de processos de adaptação das
cidades ao contexto das paisagens em que estão inseridas e, mitigar impactos resultantes de
mudanças climáticas na escala local.
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Referências
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2 - CHEBATAROFF, J. Introdução ao estudo de microclimas. In: Boletim Geográfico, IBGE,
28(11), p. 17-39, 1969.
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humanas. In: CORRÊA, R. L. & ROZENDAHL, Z. (orgs.). Paisagem, Tempo e Cultura. Rio
de Janeiro: Eduerj, 123p. p.92-12, 1998.
4 - FORMAN, R.T.T. & GODRON, R. Landscape Ecology. John Wiley & Sons, Inc. New
York. 1986.
5 - MENDONÇA, F. & MONTEIRO, C. A.. Clima urbano. São Paulo: Contexto, 2002.
6 - MONTEZUMA, R. C. M. & OLIVEIRA, R. R. “Os ecossistemas da Baixada de
Jacarepaguá”. Arquitextos, Ano 10, nº 116, 2010. {http://www.vitruvius.com.br/revistas/read/
arquitextos/10.116/3385.
7 - MONTEZUMA, R. C. M & PEZZUTO, C. C. Métodos e técnicas para monitoramento
microclimático em áreas de florestas e edificadas. II Encontro da Associação Nacional de
Pesquisa e Pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo. (ENAMPARQ) II, Brasília, DF,
Brasil. Anais, 2012.
8 - NAME, L. Análise da ocupação proposta pelo PEU das Vargens tendo como foco
densidades, infraestruturas e condições ambientais. Arquitextos, Ano 10, nº 116, 2010.
9 - OKE, T. R. Initial guidance to obtain representative meteorological observations at urban
sites Canada, WMO/TD - n° 1250, 2006.
10 - PEZZUTO, C. C.. Avaliação do ambiente térmico nos espaços urbanos abertos: Estudo
de caso em Campinas, SP. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) Faculdade de Engenharia
Civil, Arquitetura e Urbanismo, Universidade de Campinas, Campinas, 2007.
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