Operacionalização de um modelo CFD para avaliar o impacte das alterações climáticas no microclima urbano

Abstract

As alterações climáticas são evidentes à escala global e as cidades experienciam diversos fenómenos climáticos cada vez mais intensos. O efeito de Ilha de Calor Urbano representa uma consequência do desenvolvimento das cidades e do comportamento humano. O aumento de temperatura provocado por este efeito nas cidades contribui para a diminuição da qualidade do ar e da saúde pública, aumento do consumo energético e para todas as subsequentes consequências que destas advém. Progresso nos modelos numéricos de microclima urbano possibilitam a aquisição de novos e melhores conjuntos de dados, contribuindo para avaliações mais rigorosas das características das cidades. A aplicação destas ferramentas com dados de clima futuro constitui uma importante mais valia contribuindo para um melhor planeamento de cidades resilientes e sustentáveis. Esta dissertação contribui para o progresso da modelação CFD do microclima urbano, adicionando componentes de simulação das características térmicas ao escoamento atmosférico. Recorrendo ao modelo OpenFOAM e utilizando os edifícios de uma parte da cidade de Antuérpia como base de trabalho, foram executadas várias simulações com o objetivo de tornar mais complexa a capacidade de simular as temperaturas das superfícies urbanas e o escoamento do vento. Os resultados demonstraram que é possível simular as trocas de calor sensível entre as superfícies dos edifícios e o vento. A adição desta característica às simulações permite uma aproximação à realidade das cidades, tornando mais fidedignas as características do escoamento e contribuindo para melhorar a capacidade de simular o clima urbano e os impactes das alterações climáticas.

Climate Change is evident on a global scale and cities are experiencing more diverse and intense weather phenomena. The Urban Heat Island effect shows an consequence of city development and humam behavior. The increase in temperature caused by this effect in cities contributes to a decrease on ambient air quality and public health, an increase in energy consumption and all the subsequent consequences that arise from these. Progress in numerical models of urban microclimate allows for new and better data sets, contributing to more rigorous assessments of the cities characteristics, Applying these tools with future climate data is na importante asset for better planning of resilient and sustainable cities. This dissertation contributes for the progress in urban microclimate CFD modeling, by addind compoents of simulation of thermal characteristics to the atmosferic flow. Using the OpenFOAM model and part of Antwerp’s cities buildings, several simulations were performed with the aim of complexing urban surface temperatures and wind flow. The results showed that it is possible to simulate sensible heat exchanges between building surfaces and the wind. Adding this feature to the simulations allows an approximation to the cities reality, making the flow characteristics more reliable and contributing to improve the ability to simulate the urban climate and the impacts of climate change.