Senisa_Climaurb - udesc

CARACTERIZAÇÃO DOS MICROCLIMAS URBANOS DE JOINVILLE
Dra HACKENBERG1, Ana . Mirthes & Dr RAMOS2, Doalcey Antunes
1. Laboratório de meteorologia/DEC/UDESC/Joinville/SC/BR - E-mail: [email protected]
2. Laboratório de hidrologia/DEC/UDESC/Joinville/SC/BR - E-mail: [email protected]
RESUMO
A análise dos microclimas urbanos de Joinville/SC, foi efetuada com dados de três
estações meteorológicas, duas microestações, instaladas temporariamentee medições
móveis intermitentes. No Campus Universitário foi instalada uma estação padrão OMM
sob coordenação do Laboratório de Meteorologia/CCT/UDESC e para monitorar os
parâmetros hidro-meteorológicos das bacias foram implantadas duas estações hidrometeorológicas nos rios Cubatão e Pirabeiraba, coordenadas pelo Laboratório de
Hidrologia/CCT/UDESC, com o apoio da FATMA/SC e GTZ/Alemanha.
1.
INTRODUÇÃO
O clima urbano abrange o clima de um espaço terrestre e sua urbanização, e o
clima local sofre influência do clima regional. Algumas vezes, predominam as
condições de macroclima, e outras as condições de microclima. Conforme Monteiro
(1975) o espaço urbanizado mantém relações íntimas com o ambiente regional imediato
em que se insere, e pode ser subdividido em microclimas. As alterações climáticas da
cidade são conseqüência da urbanização que altera o clima local, devido as
características térmicas superficiais, a circulação do ar e a poluição atmosférica.
As diferenças entre os ambientes urbano e rural, conforme Landsberg (1981), são
as estruturas superficiais. A paisagem rural é caracterizada pela vegetação e pelo solo
natural, absorvente e permeável e a urbana, por superfícies compactadas e
impermeáveis, com características físicas e capacidades e condutividades térmicas
diferentes. Lombardo (1985) diz que essas alterações variam em função da intensidade
de uso do solo, do adensamento urbano e das características geoecológicas locais.
De acordo com Oke (1978) a urbanização produz mudanças na superfície natural
do solo e nas propriedades atmosféricas da região, da radiação, da umidade do ar e das
características aerodinâmicas locais. A energia solar no campo evapora o orvalho e na
cidade é absorvida pelos materiais inertes das edificações e da pavimentação, liberada
mais tarde, para a atmosfera, em forma de calor.
As diferenças de temperatura entre as zonas urbana e rural ocasionam diferenças
de pressão: nas áreas urbanas com temperaturas mais altas, a pressão atmosférica é
menor, formando correntes de ar centrípetas da periferia para o centro, aumentando a
concentração de nebulosidade, precipitações e poluentes. (Oliveira, 1988) A forma e a
extensão da "ilha de calor” urbana é variável e depende das características
meteorológicas, fisicas e geográficas, locais e urbanas e seus limites coincidem com os
limites das áreas mais densamente edificadas, onde acontecem as temperaturas mais
altas. (Eriksen, 1964)
O vento nas áreas urbanas é influenciado pelo arruamento e pelas edificações e a
insolação pelas edificações. (Kratze, 1956) A velocidade do ar pode diminuir pelo efeito
enclauzurador em ruas estreitas ou aumentar através de aberturas entre altos blocos ou
podem estabelecer-se fortes turbulências e redemoinhos nas esquinas a sotavento das
obstruções. (Koenigsberger, 1977)
2.
ASPECTOS HISTORICOS
Joinville foi fundada na metade do século XIX, no litoral norte do estado de Santa
Catarina, nas terras dotais da princesa Francisca Carolina, filha de D. Pedro I, casada
com François F. Philippe, Principe de Joinville. Os rigores climáticos, as dificuldades
de acesso e a constatação da má qualidade do solo foram registrados desde o início da
colonização em cartas e relatórios, publicados por Ficker (1965).
O mapa do 1o relatório da colônia D. Francisca, de 1851, mostra a “Colonia
Agricola D. Fransisca” às margens do rio Mathias, afluente do Cachoeira e a futura
cidade de Joinville na confluência dos rios Bucarein e Cachoeira, mais a sudeste. O 2 o
relatório, de 1852, esclarece que ainda não se fundara a cidade de Joinville, apenas o
“Schroedersort”, núcleo de caráter colonial. Conforme Ternes (1986), a instalação dos
primeiros colonos, prevista para a região do Bucarein, no “ponto mais próximo do mar”,
ocorreu na parte mais baixa e úmida criando dificuldades no núcleo colonial.
Apesar da conscientização dos colonizadores, do local inadequado, o núcleo
colonial se desenvolveu, formando a cidade. O local escolhido para a implantação da
cidade de Joinville, na confluência dos rios Bucarein e Cachoeira, possui vantagens
ambientais em relação ao núcleo colonial, mais alto, livre de enchentes e mais ventilado
por estar situado ao sul do Morro Boa Vista, recebendo os ventos proveniente do mar.
Em 1852 houve a primeira tentativa de instalação de um novo núcleo colonial,
Annaburg, na direção oeste. Localizada numa cota mais alta, livre de enchentes e
afastada do morros Boa Vista e Iririu, a influência destes é insignificante na ventilação
natural. Em 1859 foi fundado o Núcleo de Pedreira, atual distrito de Pirabeiraba, na
região noroeste, próximo a Serra do Mar, mais alta com altos índices de calmaria,
pluviosidade e umidade do ar. Em 1866 foi fundado Neudorf, no sudoeste do município,
região mais alta, menos úmida e com predominância de morros mais baixos.
As tentativas de transferir a cidade para áreas mais favoráveis do ponto de vista
ambiental fracassaram. O centro urbano se desenvolveu a oeste do morro Boa Vista, que
forma uma barreira aos ventos provenientes do mar. A falta de ventilação influencia a
temperatura e a umidade do ar, tornando o ambiente urbano quente e abafado. As
características urbanas do início do século XX, com terrenos amplos, edificações térreas
e vegetação abundante amenizavam os problemas climáticos. O adensamento urbano, a
retirada da vegetação, o crescente número de veículos, o uso de sistemas de
refrigeração, e toda a ação do ser humano, agravou o rigor térmico do centro urbano.
3.
CARACTERÍSTICAS DO MUNICÍPIO
Joinville, está localizada á latitude 26017’30”S e longitude 48o 51' 36"W, no norte
do Estado de Santa Catarina, próxima ao mar, ao fundo da Baía da Babitonga, complexo
hídrico abrangendo os municípios de Joinville, São Francisco do Sul, Araquari, Garuva
e Itapoá, numa planície 6 metros acima do nível do mar, entrecortada por alguns rios. O
relevo apresenta três feições destacadas: regiões da serra, da planície com morros
esparsos e de morros que envolve o perímetro urbano. A leste o município se estende
até os mangues banhados pelo mar e a oeste até a Serra do Mar.
A ocupação humana se desenvolve na planície, banhada pelas bacias dos rios
Cachoeira e Cubatão e entremeada de morros cobertos de vegetação acima da cota 40.
Os morros Boa Vista, com 230 metros de altitude e Iririú com 198, formam uma
barreira natural entre o centro, as regiões norte e oeste com a região leste. Na região sul
há elevações mais baixas e a norte e noroeste há barreiras montanhosas com alturas
médias de 450 a 800 metros. Os loteamentos seguem um traçado reticular sem
continuidade de um para outro, sendo a continuidade na malha urbana dada pelas vias
principais, que de um modo geral estão em harmonia com a topografia.
Os fatores de maior interferência nos microclimas do município são a
proximidade do mar, os morros que entremeiam a área urbana, a vegetação urbana
remanescente e a malha urbana propriamente dita com suas edificações. As brisas
marinhas são desviadas pela topografia e pelos edifícios, criando áreas de calmaria e
turbulência, influenciando a temperatura e a umidade do ar. O maior volume de águas
provenientes das chuvas provoca enchentes nos meses de verão, devido a
impermeabilização do solo. Vários pontos da área central, sofrem com alagamentos
nestes meses, problema agravado pela crescente impermeabilização do solo e
desmatamento progressivo das poucas áreas verdes ainda existentes.
Figura 1 – Mapa da Região de Joinville
O clima da região costeira sul do Brasil, é descrito por Koeppen (1948), como
Úmido de Latitude Média com Invernos Amenos, onde a temperatura média do mês
mais frio é menor que 18oC. Devido a Serra do Mar esta região costeira estreita
apresenta um clima similar ao Tropical Úmido com 60 mm ou mais de precipitação
mensal (Ramos, 1998). No verão o clima pode ser quente, abafado e úmido, como o dos
trópicos chuvosos, com temperaturas diárias normalmente próximas dos 30o C, muitas
vezes próximas de 40o C ou até um pouco acima destas, no início das tardes. Chuvas
ocasionais e trovoadas ocorrem porque estas áreas experimentam tempestades, na
média, em 40 a 100 dias por ano. (Lutgens e Tarbuck, 1979) No outono, os trópicos são
chuvosos e os invernos brandos, com geadas ocasionais.
4.
ANÁLISE CLIMÁTICA
Na análise climática urbana de Joinville, Hackenberg (1992) comparou os dados
de três estações meteorológicas do município, em locais com características físicas
diferentes. A Estação Meteorológica da ETT (Escola Técnica Tupy), está situada no
bairro Boa Vista, entre os mangues e o morro Boa Vista, próxima deste, e caracteriza a
região leste. Aa tabelas 1 e 2 mostram um resumo da série histórica de 1970 a 1990. A
Estação do Aeroporto está localizada na região norte, e seus dados foram analisados de
1987 a 1990. A Estação da Fundação 25 de Julho está situada na região noroeste, no
distrito de Pirabeiraba e seus dados foram analisados de 1988 a 1990.
Tabela 1 – Série historica da ETT
Unid
o
>T
C
T oC
o
<T
C
Pres mb
UR %
Preci mm
nodias chuva
dia
horas
h/sol horas
neb horas
Jan
39,0
26,4
16,0
1013
72,0
238
21
13,6
4,6
9,0
Fev
41,0
26,3
16,0
1014
75,3
251
17
12,9
4,8
8,1
Mar
38,0
25,3
11,0
1015
75,3
205
18
12,8
4,3
8,5
Abr
35,0
22,9
5,5
1017
76,4
138
16
11,5
3,8
7,7
Mai
33,5
20,1
4,5
1018
77,1
129
12
10,8
3,8
7,0
Jun
32,0
17,9
3,0
1020
78,0
98
11
10,5
3,3
7,5
Jul
34,0
17,4
2,0
1021
78,6
105
11
10,7
3,3
7,4
Ago
35,0
18,3
2,5
1020
78,2
107
12
11,2
3,2
8,0
Set
32,0
19,1
5,0
1020
76,5
128
16
11,9
2,8
9,1
Out
36,5
21,1
9,0
1017
74,1
146
17
12,7
3,3
9,4
Nov
36,5
23,0
11,0
1015
71,8
160
17
13,4
3,8
9,6
Dez
39,5
24,9
14,0
1013
72,3
172
18
13,8
3,9
9,9
Tabela 2 – resumo da incidencia dos ventos
Calmaria
Velocidade média (km/h)
Incidência Predominante
Verão
45,3
4,7
Sul, Sudoeste
Manhã
Inverno
63,4
4,9
Sul, Sudoeste
Verão
6,97%
10,1
Leste
Tarde
Inverno
19,69%
7,68
Leste
A comparação dos dados das 3 estações meteorológicas identificou a maior
amplitude térmica na Fundação 25 de Julho, com menores temperaturas mínimas
noturnas e no verão maiores temperaturas máximas devido ao alto índice de calmaria e
baixa velocidade do ar., decorrente da proximidade da Serra do Mar. Nas outras duas
estações as temperaturas noturnas foram mais altas devido a proximidade da Lagoa de
Saguaçú e da Baía da Babitonga que atuam como reguladores térmicos diminuindo a
amplitude térmica e reduzindo as variações diárias.
A umidade do ar foi maior na Fundação 25 de Julho devido a evapotranspiração
da vegetação e a falta de ventilação provocada pela Serra do Mar. No Aeroporto ocorreu
a menor umidade do ar decorrente da maior ventilação. O vento sofre influência do
relevo, da vegetação e das edificações, ocasionando grandes variações entre as regiões.
Nas três estações foram registrados altos índices de calmaria e menores velocidades do
ar pela manhã. O maior índice de calmaria e as menores velocidades do vento
ocorreram na Fundação 25 de Julho. Não ocorreram grandes diferenças nas direções
predominantes dos ventos entre as estações.
Devido às características geográficas, os dados coletados pelas três estações não
caracterizam o clima de toda a cidade. Para melhor identificar os micro-climas urbanos,
foram implantadas, em locais com características urbanas e geográficas diferentes, duas
estações micro-climáticas temporárias onde foram medidas a temperatura, a umidade e a
velocidade do ar. Uma estação foi instalada na encosta oeste do morro Boa Vista, na
situação oposta da ETT, para analisar o microclima da região oeste e a segunda na
região sul, sem elevações altas e anteparos significativos aos ventos proveniente do mar.
Os dados climáticas das cinco regiões foram comparados, correlacionando-se pelo
método dos quadrados mínimos, tendo sido encontrados os fatores de correlação da
tabela 3. Os fatores de correlação das temperaturas do ar foram mais altos a tarde
devido a proximidade do mar e a influência que este exerce na ventilação da região,
interferindo na temperatura. Pela manhã as correlações foram menores, principalmente
na Fundação 25 de Julho e na ETT com as demais, devido a influência do relevo sobre
estas (Serra do Mar e morro Boa Vista respectivamente). Entre as demais estações as
correlações foram mais altas devido as condições geográficas semelhantes.
A amplitude térmica e a umidade do ar foram maiores na Fundação 25 de Julho,
ocorrendo as temperaturas mais baixas e as mais altas, devido a proximidade da Serra
do Mar, vegetação, alto índice de calmaria e baixa velocidade do ar.
Na análise da umidade do ar ficou evidente a influência das superfícies de água,
pois as três estações situadas próximas a estas, ETT, Aeroporto e Região Sul
apresentaram altos índices de correlação entre si. A correlação destas com as demais foi
menor, pois a umidade na Fundação 25 de Julho e na encosta oeste do morro Boa Vista,
regiões mais úmidas, são influenciadas pela vegetação e não das superfícies de água.
Tabela 3 – Fatores de correlação das temperaturas e umidades do ar entre as estações
Locais
Aeroporto X ETT
Aeroporto X Região sul
Aeroporto X Morro Boa Vista (encosta oeste)
Aeroporto X Fundação 25 de Julho
ETT X Região sul
ETT X Morro Boa Vista (encosta oeste)
ETT X Fundação 25 de Julho
Região sul X Morro Boa Vista (encosta oeste)
Região sul X Fundação 25 de Julho
Morro Boa Vista (encosta oeste) X F. 25 de Julho
Temperatura
Manhã Tarde
0,42
0,96
0,89
0,88
0.73
0,85
0,64
0,79
0,56
0,96
0,47
0,90
0,48
0,74
0,88
0,87
0,33
0,76
0,40
0,68
Umidade relativa
Manhã
Tarde
0,71
0,90
0,20
0,83
0,67
0,46
0,49
0,52
-0,10
0,88
0,23
0,58
0,69
0,53
0,23
0,58
0,06
0,29
0,29
0,22
O vento apresentou a maior variação. O relevo do município interfere nos ventos
matutinos que sopram de noroeste, oeste e sudoeste, causando um grande índice de
calmaria. A maior calmaria e os ventos mais fracos ocorreram na Fundação 25 de Julho,
a noroeste, e os ventos mais fortes no Aeroporto, a nordeste, próximo a baía da
Babitonga. Na ETT os ventos foram mais fracos devido a influência do morro Boa
Vista. Na encosta oeste do morro Boa Vista houve calmaria total devido a barreira que o
morro exerce aos ventos. A região sul, apresentou ventos mais fracos do que o
Aeroporto devido a seqüência de morros a sul e a sudoeste da área urbana. A maior
pluviosidade ocorreu na proximidade da serra, decorrente do regime de ventos que
levam as nuvens para esta região, formando chuvas orográficas, ocasionando também a
maior umidade do ar e a menor pressão atmosférica.
A influência do morro Boa Vista ficou evidente na comparação da velocidade dos
ventos das estações do Aeroporto, da ETT e as estações micro-climáticas. Na análise
das cinco estações ficou clara a influência das elevações, da vegetação e das superfícies
de água da lagoa de Saguaçu e da baía da Babitonga.
A área central, a oeste do morro Boa Vista, possui a maior densidade demográfica
e uma ocupação muito vertical, resumindo-se as áreas verdes a apenas algumas praças e
jardins das poucas residências unifamiliares remanescentes. Para avaliar os efeitos da
ausência de ventilação com o adensamento urbano foram efetuadas medições móveis
intermitentes da temperatura e umidade do ar e velocidade e direção dos ventos em um
roteiro de doze pontos com características diferentes e na estação microclimática da face
oeste do morro Boa Vista, simultaneamente.
As temperaturas no ponto fixo foram mais baixas do que nos pontos do percurso
devido a vegetação do morro Boa Vista. As temperaturas mais altas na área central são
conseqüência da impermeabilização, pavimentação e materiais inertes das edificações
ocasionando uma maior absorção da radiação solar, liberada mais tarde para a atmosfera
urbana, em forma de calor.
A umidade do ar na estação do morro Boa Vista foi praticamente constante e mais
alta do que na área central devido a densa vegetação e calmaria. Na área central a menor
umidade do ar é devido a escassa vegetação e impermeabilização do solo que favorece o
rápido escoamento das águas superficiais. Às temperaturas mais altas corresponderam
as umidades mais baixas e às temperaturas mas baixas as umidades mais altas.
A direção e a velocidade do vento foram influenciados pelas edificações na área
central, tendo sido a velocidade menor do que nas estações fixas. Algumas vezes
percebia-se uma leve aragem mas o anemômetro não a registrava. Na encosta oeste do
morro Boa Vista houve calmaria total.
Na área central constatou-se a influência da urbanização e dos fatores geográficos.
A velocidade dos ventos foi menor e o sentido determinado pelo arruamento, praças,
altura e espaços entre as edificações e áreas livres. As temperaturas foram mais altas
devido a massa térmica dos materiais inertes das edificações e do calçamento. Apesar da
falta de ventilação na encosta oeste do morro Boa Vista a temperatura do ar foi mais
baixa devido a vegetação abundante.
Na área urbana foram identificadas cinco condições climáticas diferentes
caracterizadas pelas estações meteorológicas: da ETT caracterizando o clima da região
leste, do Aeroporto a região nordeste, da Fundação 25 de Julho a região noroeste
próxima a Serra do Mar, da encosta oeste do morro Boa Vista as regiões oeste e central
e da Região Sul as regiões sudeste, sul e sudoeste.
A região noroeste apresenta menores temperaturas noturnas, maiores amplitudes
térmicas e umidades, elevados índices de calmaria e menores velocidades do vento. As
regiões nordeste e leste apresentam amplitudes térmicas menores devido a proximidade
da lagoa de Saguaçú e da Baia da Babitonga, que atuam como reguladores térmicos. As
temperaturas diurnas sao amenizadas pelos ventos provenientes do mar, que também
influem na umidade do ar. As outras duas áreas climáticas foram caracterizadas pelas
estações micro-climáticas que não tiveram observações suficientes para se verificar as
variações estacionais. As regiões central e oeste apresentaram um clima mais quente e
abafado, com pouca ventilação e a região sul um clima mais ameno devido a ventilação.
Estas áreas não abrangem todos os tipos climáticos da cidade e nem apresentam valores
muito representativos pois alguns períodos analisados foram muito curtos.
5.
IMPLANTAÇÃO DE ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS
Joinville, apesar de ser o maior parque industrial de Santa Catarina, até 1995 não
possuía uma Estação Meteorológica padrão internacional. As estações da cidade não
atendiam às recomendações de padronização da Organização Meteorológica Mundial
(OMM). A Estação Meteorológica da ETT encontra-se na sombra de vento do Morro
Boa Vista, a do Aeroporto possui equipamentos insuficientes, especificações e
localização inadequados e a da Fundação 25 de Julho estava numa localização
inadequada, tendo sido desativada.
Em 1995, foi firmado um convênio entre a UDESC (Universidade do Estado de
Santa Catarina), EPAGRI (Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de
Santa Catarina S.A), UNIVILLE (Universidade da Região de Joinville) e PMJ
(Prefeitura Municipal de Joinville), com o objetivo de implantar uma estação
meteorológica no município atendendo os pré-requisitos da OMM. Esta estação
meteorológica foi instalada no Campus Universitário devido a sua topografia
privilegiada, sem anteparos próximos, a noroeste da área urbana, próximo ao distrito
industrial. Os equipamentos foram adquiridos pela UDESC num convênio entre a
Alemanha e o Estado de Santa Catarina. A localização propiciou estender as atividades
da estação ao ensino e à pesquisa das instituições universitárias.
Para melhor estudar os problemas climáticos na cidade, foi criado o Laboratório
de Meteorologia no Centro de Ciências Tecnológicas (CCT) da UDESC, integrado à
estação Meteorológica do Campus Universitário. O laboratório possui equipamentos
portáteis propiciando condições de efetuar análises micro-climáticas móveis.
Devido às enchentes na área urbana, em 1999, a FATMA (Fundação de Amparo a
Tecnologia e Meio Ambiente) com o apoio da GTZ (Deutsche Gesellschaft für
Technische Zusammenarbeits), implantaram duas estações hidro-meteorológicas
automáticas nos rios Cubatão e Cachoeira, coordenadas pelo Laboratório de Hidrologia
no CCT/ UDESC, para monitorar o nível dos rios.
Os Laboratórios de Meteorologia e Hidrologia do CCT/UDESC, num trabalho
conjunto, estão montando um banco de dados com os registros da estação meteorológica
do Campus Universitário e das duas estações hidro-meteorológicas. Paralelamente estão
sendo desenvolvidas pesquisas de campo, estudando-se as influências climáticas do
adensamento urbano da área central de Joinville, avaliando-se o aumento da temperatura
do ar, a diminuição da umidade relativa e da velocidade do ar em função da volumetria
das edificações, retirada da vegetação e impermeabilização do solo e suas
conseqüências nas enchentes de verão.
9.
BIBLIOGRAFIA
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