A Atmosfera UrbanaA Atmosfera Urbana

Profª Drª Magda Adelaide LombardoProfª Drª Magda Adelaide Lombardo

1. A Atmosfera Urbana1. A Atmosfera Urbana

O processo de urbanização produz uma mudança O processo de urbanização produz uma mudança radical na natureza da superfície e nas propriedades radical na natureza da superfície e nas propriedades atmosféricas da cidade. Essa transformação envolve atmosféricas da cidade. Essa transformação envolve mudanças na geometria da radiação e da insolação mudanças na geometria da radiação e da insolação (alterações no albedo da cidade, no balanço térmico, nas (alterações no albedo da cidade, no balanço térmico, nas características da umidade e da aerodinâmica e no balanço características da umidade e da aerodinâmica e no balanço hidrológico); causando anomalias verificadas na hidrológico); causando anomalias verificadas na temperatura do espaço urbano repercutindo, assim, no seu temperatura do espaço urbano repercutindo, assim, no seu perfil térmico. perfil térmico.

Existe uma gama de relações sócioExiste uma gama de relações sócio--econômicas econômicas presentes na produção do espaço urbano, caracterizado nas presentes na produção do espaço urbano, caracterizado nas formas da arquitetura (centros comerciais com elevados formas da arquitetura (centros comerciais com elevados edifícios, áreas residenciais populares com casas justapostas, edifícios, áreas residenciais populares com casas justapostas, condomínios horizontais, subcondomínios horizontais, sub--habitações ou favelas etc.) e no habitações ou favelas etc.) e no dinamismo das funções urbanas (fluxo de veículos, atividades dinamismo das funções urbanas (fluxo de veículos, atividades industriais etc.), que ocorrem sobre as características geoindustriais etc.), que ocorrem sobre as características geo--ecológicas primitivas do local, e encontramecológicas primitivas do local, e encontram--se implícitas no se implícitas no processo de formação e desenvolvimento do clima da cidade .processo de formação e desenvolvimento do clima da cidade .

Clima urbano é a “modificação substancial do clima Clima urbano é a “modificação substancial do clima local que, em relação as condições climáticas das demais local que, em relação as condições climáticas das demais áreas circunvizinhas, apresentam maiores quantidades de áreas circunvizinhas, apresentam maiores quantidades de calor e modificações na composição da atmosfera, na calor e modificações na composição da atmosfera, na ventilação e na umidade.ventilação e na umidade.

Podemos destacar, ainda, que no contexto do clima Podemos destacar, ainda, que no contexto do clima urbano, as alterações são notáveis não só nas derivações urbano, as alterações são notáveis não só nas derivações climáticas distintas em relação ás áreas circunvizinhas, mas climáticas distintas em relação ás áreas circunvizinhas, mas também dentro do interior de uma mesma cidade.também dentro do interior de uma mesma cidade.

Oke (1981) verificou que à medida que correntes de ar Oke (1981) verificou que à medida que correntes de ar vindas das áreas rurais chegam à cidade, encontram uma vindas das áreas rurais chegam à cidade, encontram uma atmosfera diferenciada e estratificada com características atmosfera diferenciada e estratificada com características próprias. Desse modo, ele propôs a divisão da atmosfera próprias. Desse modo, ele propôs a divisão da atmosfera urbana em 2 camadas, sendo essa amplamente aceita:urbana em 2 camadas, sendo essa amplamente aceita:

••CanopyCanopy LayerLayer (Camada Intra(Camada Intra--Urbana)Urbana) –– estratificada abaixo do estratificada abaixo do nível dos telhados. É produzida pelos processos em micronível dos telhados. É produzida pelos processos em micro--escala localizados nas ruas, entre os prédios etc. A natureza escala localizados nas ruas, entre os prédios etc. A natureza ativa dessa superfície produz uma considerável complexidade de ativa dessa superfície produz uma considerável complexidade de fatores atuantes.fatores atuantes.••UrbanUrban BoundaryBoundary LayerLayer (Camada Limite da Influência Urbana)(Camada Limite da Influência Urbana) ––estendeestende--se acima do nível dos telhados. É um fenômeno se acima do nível dos telhados. É um fenômeno localizado, com características produzidas pela natureza da localizado, com características produzidas pela natureza da superfície urbana, cuja rugosidade, proporcionada pela presença superfície urbana, cuja rugosidade, proporcionada pela presença de prédios relativamente altos, provoca uma aerodinâmica de prédios relativamente altos, provoca uma aerodinâmica particular. A velocidade do vento se reduz, mas ocorre um particular. A velocidade do vento se reduz, mas ocorre um aumento da turbulência e no arrasto produzidos pela fricção do aumento da turbulência e no arrasto produzidos pela fricção do ar.ar.

Esses fenômenos não se apresentam isolados no Esses fenômenos não se apresentam isolados no perímetro urbano. O limite de influência é maior durante o dia, perímetro urbano. O limite de influência é maior durante o dia, onde existe um aumento da convecção do ar aquecido pelos onde existe um aumento da convecção do ar aquecido pelos processos térmicos ou mecânicos (elevação do ar pela processos térmicos ou mecânicos (elevação do ar pela rugosidade da superfície). À noite, a camada limite se contrai rugosidade da superfície). À noite, a camada limite se contrai devido à estabilização vertical. Contudo, a convecção forçada é devido à estabilização vertical. Contudo, a convecção forçada é capaz de desestabilizar o ar da zona rural durante a noite, capaz de desestabilizar o ar da zona rural durante a noite, produzindo advecção sobre a cidade.produzindo advecção sobre a cidade.

Assim, podemos dizer que a Camada Limite Urbana Assim, podemos dizer que a Camada Limite Urbana apresenta, um perfil vertical térmico diferente das áreas apresenta, um perfil vertical térmico diferente das áreas adjacentes rurais, devido principalmente ao fluxo de calor adjacentes rurais, devido principalmente ao fluxo de calor sensível, antropogênico ou não; liberado pela camada intrasensível, antropogênico ou não; liberado pela camada intra--urbana, além de um previsível arrasto do ar friccionado, em urbana, além de um previsível arrasto do ar friccionado, em movimentações provocadas pela Ilha de Calor.Podemos assim, movimentações provocadas pela Ilha de Calor.Podemos assim, constatar que as alterações climáticas produzidas pela constatar que as alterações climáticas produzidas pela urbanização, não restringemurbanização, não restringem--se apenas ao nível local, mas são se apenas ao nível local, mas são também exportadas para o ambiente circundante.também exportadas para o ambiente circundante.

A urbanização em porções A urbanização em porções fisiográficasfisiográficas marcantes marcantes (vertentes, fundos de vales, áreas elevadas etc.), gera condiçõe(vertentes, fundos de vales, áreas elevadas etc.), gera condições s climáticas especiais no interior dessa mesma área urbana climáticas especiais no interior dessa mesma área urbana originandooriginando--se as alterações se as alterações topoclimáticastopoclimáticas. Também são criadas . Também são criadas condições especiais de circulação até mesmo nas proximidades condições especiais de circulação até mesmo nas proximidades do solo, através de trocas energéticas entre feições ou estruturdo solo, através de trocas energéticas entre feições ou estruturas as particularizadas (edificações, plantas, objetos etc.), gerando particularizadas (edificações, plantas, objetos etc.), gerando alterações microclimáticas.alterações microclimáticas.

Conceito de Canyons urbanos: composto da totalidade dos Conceito de Canyons urbanos: composto da totalidade dos microclimas dos canyons urbanos a estrutura térmica da cidade microclimas dos canyons urbanos a estrutura térmica da cidade sentida pelos citadinos.sentida pelos citadinos.

ConceituaConceitua--se como canyons urbanos, os corredores de se como canyons urbanos, os corredores de edificações altas e concentradas separadas por ruas; devendo se edificações altas e concentradas separadas por ruas; devendo se considerar para tal a relação entre as dimensões altura, larguraconsiderar para tal a relação entre as dimensões altura, largura e e comprimento das construções urbanas e as propriedades térmicas comprimento das construções urbanas e as propriedades térmicas dos materiais que os constituem (cobertura do solo, materiais dedos materiais que os constituem (cobertura do solo, materiais deconstrução etc.).construção etc.).

Assim, temos como fatores que influenciam o microclima Assim, temos como fatores que influenciam o microclima dos canyons, os seguintes fatores: dos canyons, os seguintes fatores: •• O calor antropogênico produzido pelo movimento de O calor antropogênico produzido pelo movimento de

pessoas, tráfego de veículos, pelo aquecimento das pessoas, tráfego de veículos, pelo aquecimento das casas e prédios próximos.casas e prédios próximos.•• Diminuição na perda de ondas longas (infraDiminuição na perda de ondas longas (infra--

vermelho) causada pela redução do fator visão do vermelho) causada pela redução do fator visão do céu pela geometria dos canyons.céu pela geometria dos canyons.

•• Grande capacidade de estocar calor, assim como de Grande capacidade de estocar calor, assim como de reemitíreemití--lolo, causada pelas propriedades térmicas dos , causada pelas propriedades térmicas dos materiais de construção.materiais de construção.

•• Aumento do fluxo de calor sensível causado pela Aumento do fluxo de calor sensível causado pela diminuição da evaporação, o que por sua vez é diminuição da evaporação, o que por sua vez é causada pela ausência de vegetação e da superfície causada pela ausência de vegetação e da superfície permeável.permeável.

•• Convergência do calor sensível, causada pela Convergência do calor sensível, causada pela redução da velocidade do vento na camada intraredução da velocidade do vento na camada intra--

b

As principais alterações ocorridas no meio ambiente As principais alterações ocorridas no meio ambiente devido a urbanização são: a poluição atmosférica, mudanças na devido a urbanização são: a poluição atmosférica, mudanças na umidade, na precipitação, na radiação, na visibilidade, na umidade, na precipitação, na radiação, na visibilidade, na temperatura e nos ventos. temperatura e nos ventos.

A poluição do ar agrava os problemas do clima urbano. A poluição do ar agrava os problemas do clima urbano. Mesmo em cidades de pequeno e médio porte, a poluição se torna Mesmo em cidades de pequeno e médio porte, a poluição se torna um problema significativo quando aliamum problema significativo quando aliam--se canyons estreitos, se canyons estreitos, tráfego intenso e tipos de tempo que provocam inversões térmicastráfego intenso e tipos de tempo que provocam inversões térmicas. . Talvez o mais grave efeito da poluição sobre o clima da cidade éTalvez o mais grave efeito da poluição sobre o clima da cidade é a a diminuição da radiação solar das cidades; pois desse derivadiminuição da radiação solar das cidades; pois desse deriva--se se outros sérios problemas, como: diminuição da visibilidade, outros sérios problemas, como: diminuição da visibilidade, aumento da temperatura, formação de ilhas de calor, criação de aumento da temperatura, formação de ilhas de calor, criação de núcleos de condensação e conseqüentemente, no aumento da núcleos de condensação e conseqüentemente, no aumento da precipitação nas áreas urbanas.precipitação nas áreas urbanas.

A influência das construções na dispersão da poluição pelas correntes de vento.

Comportamento da pluma de poluição avançando sobre (a) o litoralnum bom dia de primavera (baseado em Lyons e Olsson, 1973), e (b) sobre uma cidade numa noite de céu claro e ventos suaves

Oke (op Oke (op citiciti), coloca que o aumento da velocidade dos ), coloca que o aumento da velocidade dos ventos diminui os contrastes de umidade entre os meios ventos diminui os contrastes de umidade entre os meios rurais e meios urbanos. Contraste esse que tende a destacar rurais e meios urbanos. Contraste esse que tende a destacar uma redução da umidade relativa no meio urbano, em relação uma redução da umidade relativa no meio urbano, em relação às áreas rurais (os materiais das superfícies urbanizadas se às áreas rurais (os materiais das superfícies urbanizadas se tornam impermeáveis, fato que faz com que a umidade tornam impermeáveis, fato que faz com que a umidade aumente conforme se distancia do centro para a periferia).aumente conforme se distancia do centro para a periferia).

As correntes de vento, por sua vez, quando entram As correntes de vento, por sua vez, quando entram em contato com as rugosidades das formas urbanas, têm em contato com as rugosidades das formas urbanas, têm sua velocidade diminuída, o que aumenta sua turbulência; sua velocidade diminuída, o que aumenta sua turbulência; tornandotornando--a diferente da dos meios circundantes. Esse fato, a diferente da dos meios circundantes. Esse fato, aliado ao problema das ilhas de calor, gera um aumento da aliado ao problema das ilhas de calor, gera um aumento da precipitação. A poluição, assim, gera núcleos de precipitação. A poluição, assim, gera núcleos de condensação nos espaços urbanos; esses, por sua vez, condensação nos espaços urbanos; esses, por sua vez, acentuamacentuam--se ainda mais com o acréscimo de vapor d’água se ainda mais com o acréscimo de vapor d’água aliado à convecção térmica provocada pela ilha de calor e aliado à convecção térmica provocada pela ilha de calor e pela turbulência do ar (devido à rugosidade urbana).pela turbulência do ar (devido à rugosidade urbana).

2. O Campo Térmico das 2. O Campo Térmico das CidadesCidades

O ar da cidade é geralmente mais quente do que O ar da cidade é geralmente mais quente do que de suas áreas adjacentes. Esse efeito da ilha de calor de suas áreas adjacentes. Esse efeito da ilha de calor urbana é provavelmente o melhor e mais claro urbana é provavelmente o melhor e mais claro exemplo das modificações climáticas sofridas pela exemplo das modificações climáticas sofridas pela cidade. cidade.

A apresentação exata desse fenômeno varia de A apresentação exata desse fenômeno varia de acordo com o tempo e o espaço, sendo resultado acordo com o tempo e o espaço, sendo resultado das condições metereológicas, das condições metereológicas, locacionaislocacionais e das e das características urbanas de cada lugar.características urbanas de cada lugar.

Com a expansão das cidades, há geralmente uma diminuição das áreas verdes e de suas superfícies líquidas, que são substituídas pelo asfalto e pelo concreto, resultando em áreas impermeabilizadas. Nestas áreas, há um aumento nas temperaturas, uma vez que, com a umidade reduzida nestas superfícies, parte da energia solar incidente não será gasta no processo de evaporação, sendo usada então no aquecimento do ar. Graças a isso, o calor recebido por essas áreas continua a ser liberado no ambiente, mesmo após o pôr-do-sol; contrastando a temperatura dessas áreas com a do ambiente circundante.

A intensidade desse aquecimento está relacionado a capacidade térmica dos materiais e da superfície envolvida; isto é, a capacidade de absorver e refletir a radiação solar. Chamamos de albedo, a essa capacidade de um material de refletir a radiação solar incidente; sendo que a capacidade de reflexão é maior à medida que a superfície é mais lisa e mais clara. Assim, quanto maior capacidade de reflexão tiver um material, menor radiação irá absorver.

A reflexão da radiação solar, também depende do desenho geométrico do conjunto urbano. Nos canyons urbanos (já tratados no item anterior) a capacidade de reflexão é menor do que nas áreas abertas; pois o desenho e a altura dos edifícios causam um sombreamento ao nível do solo (sky view factor).

Segundo esse raciocínio, podemos afirmar que a Segundo esse raciocínio, podemos afirmar que a intensidade da ilha de calor aumenta das áreas centrais para as intensidade da ilha de calor aumenta das áreas centrais para as áreas periféricas; pois nessas concentramáreas periféricas; pois nessas concentram--se os principais se os principais fatores de formação de ilhas de calor: adensamento das fatores de formação de ilhas de calor: adensamento das edificações, tráfego intenso de veículos automotores, atividadesedificações, tráfego intenso de veículos automotores, atividadesindustriais etc. industriais etc.

Para Lombardo (1985) as condições ideais para o Para Lombardo (1985) as condições ideais para o desenvolvimento da ilha de calor são condições de estabilidade, desenvolvimento da ilha de calor são condições de estabilidade, com céu claro e calmaria, propiciando a ocorrência de com céu claro e calmaria, propiciando a ocorrência de movimentos movimentos convectivosconvectivos do ar. Esses fatores devem ser aliados do ar. Esses fatores devem ser aliados ao fator topografia e poluição, para obtermos, assim, condições ao fator topografia e poluição, para obtermos, assim, condições propícias para sua formação.propícias para sua formação.

Conhecidas as condições de formação das ilhas de Conhecidas as condições de formação das ilhas de calor; podemos afirmar que sua formação está diretamente calor; podemos afirmar que sua formação está diretamente relacionada ao uso do solo. Ambientes densamente relacionada ao uso do solo. Ambientes densamente urbanizadas tendem a gerar ilhas de calor; ao passo que, a urbanizadas tendem a gerar ilhas de calor; ao passo que, a presença de corpos hídricos e de vegetação tendem a presença de corpos hídricos e de vegetação tendem a amenizar as taxas de aquecimento nessas proximidades. amenizar as taxas de aquecimento nessas proximidades.

Desse modo, podemos afirmar que uma boa Desse modo, podemos afirmar que uma boa arborização é um fator muito importante para o arborização é um fator muito importante para o reequilíbrioreequilíbrio do do clima urbano em qualquer latitude; se tornando ainda mais clima urbano em qualquer latitude; se tornando ainda mais importante, para as cidades tropicais.importante, para as cidades tropicais.

Outros fatores também podem atenuar as ilhas de Outros fatores também podem atenuar as ilhas de calor; a forma da geometria urbana, o uso do solo e a calor; a forma da geometria urbana, o uso do solo e a topografia, aliadas as condições metereológicas além de topografia, aliadas as condições metereológicas além de atenuar seus efeitos, podem chegar a promover a diminuição atenuar seus efeitos, podem chegar a promover a diminuição da temperatura da mesma.da temperatura da mesma.

Efeito das Construções Efeito das Construções sobre as radiações sobre as radiações solares.solares.

•• Espaços abertos. As Espaços abertos. As radiações retornam radiações retornam livremente à atmosfera.livremente à atmosfera.

Áreas suburbanas de Áreas suburbanas de edificações térreas edificações térreas isoladas. Parte das isoladas. Parte das radiações é absorvida radiações é absorvida pela relva e parte é pela relva e parte é refletida até as paredes refletida até as paredes das casas e daí até o solo das casas e daí até o solo ou para a atmosfera.ou para a atmosfera.

•• Áreas internas de Áreas internas de edifícios de baixa altura. edifícios de baixa altura. As radiações incidem As radiações incidem sobre a fachada e são sobre a fachada e são refletidas até os muros refletidas até os muros dos edifícios em frente, dos edifícios em frente, até o solo da rua e para a até o solo da rua e para a atmosfera.atmosfera.

•• Áreas internas de Áreas internas de edifícios altos. Ao nível edifícios altos. Ao nível das ruas só chegam às das ruas só chegam às radiações refletidas pela radiações refletidas pela

3. As Escalas do Clima na 3. As Escalas do Clima na CidadeCidade

O clima urbano é, segundo Lombardo (1985), O clima urbano é, segundo Lombardo (1985), “um mesoclima que inclui “um mesoclima que inclui topoclimastopoclimas e microclimas”e microclimas”; ; considerando como definição desses conceitos: considerando como definição desses conceitos:

TopoclimaTopoclima: “: “climas dependentes das características do climas dependentes das características do Substrato, tais como topografia, tipos de solo, Substrato, tais como topografia, tipos de solo, ocupação vegetal, etc.ocupação vegetal, etc.); );

MicroclimasMicroclimas: : “climas de áreas reduzidas junto ao solo, “climas de áreas reduzidas junto ao solo, nas quais há grandes variações verticais e horizontais nas quais há grandes variações verticais e horizontais dos valores dos vários elementos climáticos”dos valores dos vários elementos climáticos” . .