Caracterização da ilha de calor urbano de Bragança

Abstract

O constante crescimento das cidades tem levantado diversos problemas ambientais nos espaços urbanos. A construção em altura e o uso de materiais artificiais alterou naturalmente o escoamento do vento e o balanço energético, criando problemas de poluição atmosférica e do conhecido Efeito de Ilha de Calor Urbano (EICU). O presente estudo tem assim por objetivo avaliar o efeito de ilha de calor urbano na cidade de Bragança. Para tal, foi instalada uma rede de medição de temperatura e de humidade do ar, com vinte e três termo-higrómetros colocados em diferentes locais da cidade e no espaço rural, complementada com um estação meteorológica automática. Os resultados evidenciam a existência do EICU. No período de inverno, a intensidade do EICU atinge em média os 2ºC, embora tenham sido registados máximos na ordem dos 5ºC. Tal como seria de esperar, é na época de verão que se verificaram as maiores diferenças entre zonas urbanas e zonas rurais, sendo que a média sobe para os 3ºC nas zonas mais urbanizadas, onde se registam máximos na ordem dos 6ºC. Em ambos os casos, os picos de intensidade observaram-se predominantemente uma a duas horas antes do nascer do sol, em particular em dias de vento fraco. Este estudo aplicou ainda Funções Ortogonais Empíricas (FOE), de forma a identificar os principais padrões de variabilidade dos dados. A partir dos dados horários de todo o ano o padrão espacial da primeira componente indica claramente a presença de anomalias positivas nas zonas urbanas e negativas nos pontos envolventes, esta componente contém cerca de 38% da variabilidade de todos os dados. A mesma análise baseada nas médias horárias, por época sazonal, evidencia o mesmo padrão espacial, sendo que no verão a série temporal da primeira componente apresenta valores de maior intensidade e cuja variabilidade representa 53.7%. Este trabalho aplicou o modelo numérico atmosférico Weather and Research and Forcasting model (WRF), na avaliação da ilha de calor na cidade de Bragança. O modelo WRF disponibiliza uma série de parametrizações urbanas para a integração dos efeitos das cidades nas condições atmosféricas. Foram realizadas cinco simulações, sendo que quatro delas resultam do cruzamento de diferentes bases topográficas e de uso do solo. A quinta simulação aplicou a topografia e uso do solo de maior resolução combinada com a parametrização “single-layer urban canopy”, de forma a estudar as diferenças face às restantes simulações. No dia 23 de Julho 2012 registou-se um máximo de intensidade do efeito de ilha de calor de 6.6ºC entre uma área com alto índice de urbanização e uma área rural, pelo que as simulações incidiram sobre este período. Os resultados das simulações mostram de forma geral uma subestimação dos valores de intensidade do EICU no período noturno e diurno.

The constant growth of cities has raised many environmental problems in urban areas. Construction of higher buildings and the use of artificial materials have naturally altered the wind flow and the energy balance, creating atmospheric pollution problems and the known Urban Heat Island effect (UHI). This study aims at evaluating the UHI of Bragança based on 2012 meteorological data. To accomplish this objective, a temperature and air humidity monitoring network was established with twenty three sensors positioned in different places around the city and immediate rural areas, complemented with an automatic meteorological station. The results show that UHI effect exists. This effect is significant when monitoring places are close to dense urbanization and decreases in places of low building density. During winter, UHI intensity reached an average of 2 ºC, although maximum values of about 5 ºC were registered. As would be expected, it is in summer season that greater differences are verified between urban and rural areas, and so the average UHI increases to 3 ºC in the most urbanized zones, where maximum values of about 6 ºC are registered. In both cases, UHI intensity peaks are predominantly observed at one or two hours before sunrise, particularly in days with low wind intensity. This study applied yet Empirical Orthogonal Functions (EOF), in order to identify the main patterns of data variability. From the hourly data for the whole year, the spatial pattern of the first component clearly shows the presence of positive anomalies in urban areas and negative in the surrounding points. This component contains around 38% of all data variability. The same analysis based on hourly averages, by season, shows the same spatial pattern, and during summer season, the first component’s time series presents higher intensity levels, whose variability represents 53.7%. This work also applied the Weather Research and Forecasting (WRF) numerical atmospheric model, in the evaluation of the UHI. The model offers a number of urban parameterizations in order to include the effect of cities in the atmospheric conditions. Five simulations were run, four of which are the result of different topographic and land use data. The fifth scenario was prepared using a higher topography and land use resolution, combined with single-layer urban canopy parameters, in order to study the differences regarding the other simulations. On the 23rd of July 2012, a UHI maximum value of 6.6 ºC was registered between an area with a high urbanization index and a rural area, so the simulations focused on this period. The simulation results show generally an underestimation of the intensity of the UHI at night and at day time.