UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA Campus de Presidente Prudente PROGRAMA DE PÓS JOSÉ EDILSON CARDOSO RODRIGUES ANÁLISE DAS CARACTERÍSTICAS SOCIOAMBIENTAIS NA CID BELÉM/PA: UM ESTUDO DA UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA Campus de Presidente Prudente PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA JOSÉ EDILSON CARDOSO RODRIGUES DAS CARACTERÍSTICAS SOCIOAMBIENTAIS NA CID : UM ESTUDO DA VEGETAÇÃO E CLIMA URBANO Tese de Doutorado Presidente Prudente - SP 2017 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA FACULDADE DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA DAS CARACTERÍSTICAS SOCIOAMBIENTAIS NA CIDADE DE VEGETAÇÃO E CLIMA URBANO UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA PRESIDENTE PRUDENTE ANÁLISE DAS CARACTERÍSTICAS SOCIOAMBIENTAIS NA CIDADE DE BELÉM/PA: UM ESTUDO DA VEGETAÇÃO E CLIMA URBANO JOSÉ EDILSON CARDOSO RODRIGUES Orientador: Profa. Dra. Margarete Cristiane de Costa Trindade Amorim Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Geografia da Universidade Estadual Paulista – Campus de Presidente Prudente, como requisito para a obtenção de título de Doutor em Geografia. Presidente Prudente-SP 2017 FICHA CATALOGRÁFICA Rodrigues, José Edilson Cardoso. R613a Análise das características socioambientais na cidade de Belém/PA: um estudo da vegetação e clima urbano / José Edilson Cardoso Rodrigues. - Presidente Prudente : [s.n], 2017 305 f. : il. Orientador: Margarete Cristiane de Costa Trindade Amorim Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências e Tecnologia Inclui bibliografia 1. Cobertura Vegetal. 2. Clima Urbano. 3. Qualidade Ambiental. I. Amorim, Margarete Cristiane de Costa Trindade. II. Universidade Estadual Paulista. Faculdade de Ciências e Tecnologia. III. Título. DEDICATÓRIA Dedico este trabalho à minha esposa, Luziane Luz, e aos meus filhos, Humberto, Juliana e Tobias Luz. Eles são minha luz e meus amores para toda vida. AGRADECIMENTOS Primeiramente agradeço a Deus, pelo dom da vida e por ter nos conduzido com força e perseverança neste trabalho; Ao Programa DINTER - UFPA/UNESP Presidente Prudente pela oportunidade única; À minha orientadora, Profa. Dra. Margarete Cristiane de Costa Trindade Amorim, que assumiu a tarefa de me orientar nos bons momentos e nos difíceis, mostrando-se como um grande exemplo de profissionalismo, seriedade e disciplina sem perder seu lado humano e solidário; Agradeço à minha esposa, companheira e amiga de todas as horas, Luziane Luz, exemplo de mulher de força e muita luz que sempre me ajudou e me apoiou em todos os momentos do trabalho, principalmente na aquisição dos equipamentos meteorológicos; Ao professor Dr. Carlos Alexandre Leão Bordalo, que sempre nos incentivou e nos deu todo apoio necessário com bolsas e passagens para estarmos em Presidente Prudente, a fim de que realizássemos nossos estágios. Agradeço à FAPESPA, pelo recurso financeiro via projeto Variabilidade hidroclimática e impactos antropogênicos em bacias urbanas e rurais no Estado do Pará. Apoio esse que viabilizou a compra e aquisição de vários equipamentos, inclusive os instrumentos de climatologia utilizados em nossos trabalhos de campo; Agradeço ao Corpo de Bombeiros do Pará, Exército Brasileiro - 8° Comando Militar do Norte – CMN e 28° Circunscrição de Serviço Militar – CSM, pelos espaços cedidos para instalação das miniestações meteorológicas; Agradeço ao aluno Andre Marinho, que, incansavelmente, ajudou-me na coleta de dados e nos diversos trabalhos de campo e elaboração cartográfica; Agradeço à CODEM, por nos ceder as fotografias aéreas de Belém utilizadas em nossos mapeamentos; Agradeço ao SIPAM, também, por nos ceder as imagens de satélite de alta resolução, de muita utilidade em nossos trabalhos de mapeamento da cobertura vegetal e uso do solo; Agradeço ao Programa de Pós-Graduação e Geografia da UNESP, por nos ter cedido o espaço do Laboratório de Geocartografia para a realização dos trabalhos de tratamento das imagens de satélite; Agradeço aos professores do Programa de Pós-Graduação em Geografia da UNESP - Presidente Prudente, que deram grande contribuição em nossa formação por meio das disciplinas ministradas em Belém e no campus da UNESP e pelas agradáveis conversas nos diversos espaços do Campus; Agradeço ao Prof. Dr. João Lima Santa’Anna Neto, do Departamento de Geografia; e a Profa. Dra. Encarnita Salas Martin, do Departamento de Planejamento, Urbanismo e Ambiente – FCT/UNESP, ambos, pela participação e contribuições dadas no exame de qualificação; Aos Colegas da turma do DINTER, em especial ao Benedito e Adolfo, que me hospedaram em suas residências temporárias, nos períodos de estágio para a realização de disciplinas em Presidente Prudente; Ao Sr. Aroldo, Coordenador do setor de Transportes da UFPA, que sempre atendeu nossas solicitações, concedendo e disponibilizando veículos para realização dos nossos trabalhos de campo; Ao Motorista Paulinho, que sempre nos conduziu com segurança nos trabalhos de campo; À dona Neide, que também me hospedou em sua humilde e aconchegante pensão em períodos de estágio de qualificação na UNESP/ Presidente Prudente; Agradeço a todos os amigos e familiares, em especial meus pais que através de suas orações, ajudaram-me a sempre ser perseverante neste árduo trabalho. A todos e todas, o meu Muito Obrigado. EPÍGRAFE “Uma arvore lhe basta para o necessário da vida; com as folhas se cobrem, com o fruto se sustentam, com os ramos se armam, com o tronco se abrigam e sobre a casca navegam.” (Padre Antonio Vieira.) RESUMO Nas últimas décadas, o rápido crescimento das cidades ocasionou modificações substanciais na paisagem urbana, fazendo com que passassem a gerar suas próprias condições ambientais, as quais, nem sempre, são favoráveis à população. Uma das modificações observadas é a geração do clima urbano, pois a cidade altera o clima principalmente na micro e meso escala, por meio das transformações da superfície, ocasionando o aumento de temperatura, variação da precipitação, modificação do fluxo dos ventos e da umidade do ar. Outra grande modificação observada na paisagem urbana é a redução da Cobertura Vegetal, que exerce diversas funções no âmbito social, estético e climático, amenizando a temperatura e umidificando o ambiente urbano. O interesse pelo estudo da interação entre cobertura vegetal e clima urbano da cidade de Belém-PA ocorreu a partir de observação da redução que a vegetação sofreu, o que pode ter impactado significativamente na temperatura intraurbana, com o consequente registro de aumento nas últimas décadas. O principal objetivo da pesquisa foi realizar um estudo relacionando à redução da cobertura vegetal e a mudança nos padrões de temperatura na área que consiste a Primeira Légua Patrimonial da cidade de Belém- PA. A metodologia adotada por nós abarcou uma análise teórica conceitual, tendo como método de análise o hipotético-dedutivo, adotando como referencial teórico o Sistema Clima Urbano, proposto por Monteiro (1976), com ênfase no subsistema termodinâmico. Nos procedimentos realizou-se levantamento cartográfico, uso de imagens termais, mapeamento da Cobertura Vegetal, para levantamento de Índice de Cobertura Vegetal (ICV), Índice de Cobertura Vegetal por habitante (ICV/hab.), mapeamento do uso do solo, levantamento das temperaturas, espacial e temporal, com base nos dados do INMET, de miniestações fixas, transectos e trabalho de campo para registros e observações. Assim, o que se constatou é que a perda da Cobertura Vegetal em Belém é considerada um processo histórico em função do processo de ocupação da cidade. Analisando o ICV por Distrito, o DABEL (9,41%) apresentou o melhor índice, seguido pelo DASAC (5,66%) e DAGUA (3,37%). A análise temporal da temperatura revelou uma tendência de crescimento considerável, ao longo das décadas. A partir das imagens termais, as temperaturas dos alvos sofreram oscilações, principalmente em alguns bairros localizados mais ao norte e ao sul da Légua. Bairros com pouca vegetação apresentaram temperaturas mais elevadas em relação a bairros com arborização considerável. Portanto a perda da cobertura vegetal na área da Primeira Légua, associada às elevadas temperaturas, revelou um quadro ambiental preocupante, sobretudo em bairros que apresentaram ICV baixo e alta densidade de construções, o que refletiu diretamente no aumento da temperatura nesses bairros. Palavras-Chave: Cobertura vegetal, clima urbano, temperatura do ar, ambiente urbano. ABSTRACT In recent decades the rapid growth of cities has caused substantial changes in the urban landscape, making start to generate their own environmental conditions and which are not always favorable to the population. One of the changes observed is the urban climate generation, because the city changes the climate mainly in micro and meso scale, through the surface changes causing the temperature rise, precipitation change, the winds flow modification and humidity. Another major change observed in the urban landscape is the reduction of vegetation cover, which performs various functions in the social, aesthetic and climatic context softening temperature and humidifying the in the urban environment and other. Interest in the study of the interaction between vegetation and urban climate of the city of Belém-PA, due to the reduction that vegetation has suffered and may have a significant impact on intra- urban temperature that has seen an increase in recent decades. Thus, the main objective was to conduct a study relating to the reduction of the vegetation cover and the change in temperature patterns in the area that is the First League Balance of Belém-PA. The methodology embraced a conceptual theoretical analysis, with the method of the hypothetical-deductive analysis, adopting as a theoretical reference the urban climate system proposed by Monteiro (1976), emphasizing the thermodynamic subsystem. In proceedings conducted cartographical survey, use of thermal images, mapping of vegetation cover for lifting Vegetation Cover Index (VCI) and Vegetation Cover Index by Inhabitant (VCI / I), land use mapping, survey of temperature, time and space from INMET data, fixed mini-stations, transects and field work for records and observations. Thus, it was found that the loss of plant cover in Belém has been considered a historical process due to the city occupation process. Looking for VCI District, the DABEL (9.41%) had the highest rate, followed by DASAC (5.66%) and DAGUA (3.37%). The time temperature analysis showed a considerable growth trend over the decades and from thermal images the temperature of targets experienced fluctuations, especially in some neighborhoods located further north and south of League. Neighborhoods with little vegetation had higher temperatures compared to neighborhoods with large trees. Therefore, the loss of plant cover in the First League area associated with high temperatures has revealed a worrying environmental framework, particularly in neighborhoods that had VCI low and high density buildings which is directly reflected in the increase in temperature in these neighborhoods. Keywords: Vegetation cover, urban climate, air temperature, urban environment. LISTA DE FIGURAS Figura 01 Localização da área de estudo, a Primeira Légua Patrimonial do município de Belém........................................................................................................................ 24 Figura 02 Representação esquemática da estrutura da atmosfera urbana que ilustra uma classificação de duas camadas de modificação térmica.......................................... 36 Figura 03 Diagrama da representação dos canais de percepção do Sistema Clima Urbano segundo proposta de Monteiro (1976)...................................................................... 46 Figura 04 Temperatura superficial de diferentes superfícies urbanas...................................... 53 Figura 05 Refrigeração do ambiente por processo biológico da vegetação............................. 54 Figura 06 Entra e saída de energia em meio florestado e urbano em W/m2 ........................... 56 Figura 07 Variação de umidade entre ambientes arborizados e não arborizados.................... 57 Figura 08 Influencia da vegetação no fluxo de vento................................................................ 60 Figura 09 Principio de aquisição de informação dos objetos da superfície terrestre a partir da interação com radiação eletromagnética............................................................. 61 Figura 10 Comprimento de onda do espectro eletromagnético................................................ 63 Figura 11 Representação de uma imagem de satélite de área urbana (região metropolitana do Rio de Janeiro) no espectro do visível (A) e no espectro termal (B).................... 66 Figura 12 Assinatura espectral do concreto e do asfalto.......................................................... 66 Figura 13 Ilustração da Interação da radiação eletromagnética com a folha dos vegetais...... 68 Figura 14 Corte transversal de uma folha mostrando sua estrutura......................................... 69 Figura 15 Representação de uma imagem de satélite da cobertura vegetal no espectro do visível (A) e no espectro do infravermelho termal (B)............................................... 71 Figura 16 Representação da curva de reflectância espectral da vegetação............................ 72 Figura 17 Mapa da Primeira Légua Patrimonial de Belém seus respectivos Distritos Administrativos e Bairros.......................................................................................... 84 Figura 18 Mapa geomorfológico da Primeira Légua Patrimonial.............................................. 85 Figura 19 Marco de representação do limite da Primeira Légua Patrimonial da cidade de Belém........................................................................................................................ 87 Figura 20 Mapa da evolução urbana da Primeira Légua Patrimonial, Belém-Pa..................... 88 Figura 21 Vista do Forte do Castelo que deu origem a cidade de Belém-PA........................... 90 Figura 22 Planta geométrica da cidade de Belém elaborado por Schwebel ano 1753. Em destaque, os dois principais bairros a Cidade (1), Campina (2) e a NE e Leste o grande alagado do Piri (3) e a grande Floresta Hiléia amazônica (4)....................... 92 Figura 23 Plantas de Belém representando o processo de expansão do núcleo urbano da cidade segundo Meira Filho (A) 1616 a 1631; (B) 1631 a 1661; (C) 1661 a 1700; (1) Cidade; (2) Campina; (3) Lago do Piri (4) Floresta Hileia amazônica................. 93 Figura 24 Planta da cidade de Belém, onde o bairro da cidade (1) e da campina (2) é toda cercada por muralha, com baluartes pelo lado da terra e uma linha de proteção, pelo lado do porto utilizando as águas do Piri (3) e a floresta (4) no sistema de defesa....................................................................................................................... 95 Figura 25 Autoria de Hugo de Fournier, a planta de Belém mostra a Cidade (1) e a Campina (2) expandida, as estradas de São José e do Utinga bem traçadas, o alagado do Piri (3) totalmente aterrado e drenado, atividades agrícolas (4) em área de expansão e a grande floresta (5) a ser conquistada pelo avanço da colonização............................................................................................................... 97 Figura 26 Localização do Jardim Botânico de São José.......................................................... 102 Figura 27 Estrada de São José (A) ornada por palmeiras imperial, (B) estrada das mungubeiras guarnecida de mungubas (Bombax munguba). Hoje (C) Av. 16 de Novembro (antiga Estrada de São José) e (D) Av. Tamandaré (antiga estrada das mungubeiras)............................................................................................................ 103 Figura 28 Planta urbana da cidade (1904) na época do governo de Antonio Lemos destacando os bairros da Batista Campos, Marco, Nazaré, São Brás e Umarizal, considerado os novos bairros da cidade.................................................................. 112 Figura 29 Iconografia dos principais largos que posteriormente tornaram-se praças.............. 116 Figura 30 Praça Batista Campos passando por processo de transformação de logradouro em praça, (A) logradouro Salvaterra sem arborização; (B) Praça Sergipe, com presença de vegetação arbustiva; (C) Praça Batista Campos com arborização arbórea...................................................................................................................... 119 Figura 31 (A) Estrada de Bragança em meados do séc. XIX (B) estrada de ferro Belém- Bragança no início do séc. XX, com pouca arborização de ruas e quintais............. 122 Figura 32 Vista panorâmica do Jardim Botânico da Amazônia, com destaque para a grande pressão que vêm sofrendo construção civil e urbanização da cidade...................... 124 Figura 33 Avenida da República (atualmente Av. Assis de Vasconcelos), transeuntes bem vestidos caminhando sob a sombra das belas mangueiras plantadas ao longo da avenida...................................................................................................................... 125 Figura 34 Padrões de ruas estreitas e sem arborização na área central (A) bairro da Cidade Velha, (B) bairro da Campina................................................................................... 133 Figura 35 Arborização de Mangueiras pelo seu porte arbóreo formam belos “túneis verdes” em praças e avenidas da área central da cidade..................................................... 134 Figura 36 (A) Arborização de Oiti de porte mais arbustivo; (B) Castanholas em bairros mais afastados do centro e (C) ruas sem arborização...................................................... 135 Figura 37 Mapa da série histórica da Cobertura Vegetal da Primeira Légua Patrimonial durante os anos de 1977, 1998, 2006 e 2013.......................................................... 143 Figura 38 Mapa da série histórica da Cobertura Vegetal do DABEL (1977, 1998, 2006 e 2013)......................................................................................................................... 146 Figura 39 Uso pela população dos espaços públicos arborizados, (A) caminhada e descanso; (B) transeuntes utilizando o passeio público arborizado; (C) momento de recreação............................................................................................................ 147 Figura 40 Mapa da série histórica da Cobertura Vegetal do DASAC (1977, 1998, 2006 e 2013)......................................................................................................................... 150 Figura 41 Características da Cobertura Vegetal do distrito do DASAC (A) vista da vegetação de quintais; (B) ausência de arborização de vias (Av. Pedro Álvares Cabral); (C) arborização linear de algumas vias com espécies diversas (Av. Pedro Miranda)......................................................................................................... 152 Figura 42 Mapa da série histórica da Cobertura Vegetal do DAGUA (1977, 1998, 2006 e 2013)......................................................................................................................... 154 Figura 43 Características da Cobertura Vegetal do DAGUA, (A) vista panorâmica da vegetação de quintais; (B) registro do adensamento ocupacional e vias com total ausência arborização; (C) arborização de oiti de porte mais arbustivo, açaizeiros entre outros............................................................................................................... 155 Figura 44 Diferença das temperaturas dos alvos da Primeira Légua Patrimonial nos anos de 1987, 1990, 1995, 2000, 2006 e 2013...................................................................... 177 Figura 45 Estação Convencional do INMET localizada na Área de Preservação Ambiental de Belém (APA)........................................................................................................ 183 Figura 46 Localização das estações meteorológicas de monitramento regional INFRAERO, INMET, SIPAM, UFPA e miniestações isntaladas na area central........................... 184 Figura 47 Sensores instalados nas miniestações (A) Pluviômetro; (B) Termo higrômetro; (C) Anemômetro; (D) Console de recepção e armazenamento dos dados; (E) Programa computacional de tratamento e informação dos dados climáticos........... 186 Figura 48 Localização da miniestação Campina nas dependências do 8° Comando Militar do Norte (Exército).................................................................................................... 187 Figura 49 Base com sensores instalados no bairro da Campina (Espaço do Exército)........... 187 Figura 50 Localização da miniestação Condor nas dependências do Corpo de Bombeiros do estado do Pará.................................................................................................... 188 Figura 51 Base da miniestação da Condor e os Sensores instalados...................................... 189 Figura 52 Localização da miniestação Nazaré nas dependências do 28° Circunscrição de Serviço Militar (Exército)........................................................................................... 190 Figura 53 Base com sensores instalados no bairro de Nazaré (Espaço do Exército).............. 190 Figura 54 Mapa das trajetórias dos transectos realizado na Primeira Légua Patrimonial........ 229 Figura 55 Mapa de temperatura da Primeira Légua Patrimonial para o dia 20 de agosto às 20:00hs de 2015 (noturno), utilizando o método de transecto........................... 231 Figura 56 Perfil de temperatura do ar noturno ao longo dos transecto Leste-Oeste às 20:00hs do dia 20/08/2015........................................................................................ 232 Figura 57 Perfil de temperatura do ar noturno ao longo dos transecto Sul-Norte às 20:00hs do dia 20/08/2015..................................................................................................... 233 Figura 58 Perfil Leste-Oeste da cidade de Belém com destaque a leste o uso horizontal e a oeste o uso vertical que se coloca como uma barreira artificial para a circulação do vendo na área oeste, destacando a localização dos bairros da Condor, Nazaré e Campina a sotavento da verticalização................................................................. 235 Figura 59 Mapa de temperatura da Primeira Légua Patrimonial para o dia 02 de setembro às 15:00hs de 2016 (diurno), utilizando o método de transecto............................... 236 Figura 60 Perfil de temperatura do ar diurno ao longo do transecto Leste-Oeste às 15:00hs do dia 02/09/2016..................................................................................................... 237 Figura 61 Perfil da temperatura do ar diurno ao longo do transecto no sentido Sul-Norte as 15:00hs do dia 02/09/2016........................................................................................ 239 Figura 62 Mapa de presença de edificações dos bairros da Campina, Nazaré e Condor........ 242 Figura 63 Mapa de vias dos bairros da Campina, Nazaré e Condor 2013............................... 245 Figura 64 Mapa de Cobertura Vegetal dos bairros da Campina, Nazaré e Condor 2013........ 247 Figura 65 Estilo de Poda realizado pelas prestadoras de serviço urbano (Energia e Telefonia) (A) “Poda Côncava”; (B) “Poda Circular”, (C) “Poda reti” e (D) “Poda Desnuda”................................................................................................................... 249 Figura 66 Mapa de espaços livres dos bairros da Campina, Nazaré e Condor 2013.............. 251 Figura 67 Mapa de solo exposto e lote vago dos bairros de Nazaré e Condor 2013............... 253 Figura 68 Mapa de uso da terra do bairro da Campina com destaque para distribuição da Cobertura Vegetal do bairro...................................................................................... 255 Figura 69 Mapa de uso da terra do bairro de Nazaré com destaque para distribuição da Cobertura Vegetal do bairro...................................................................................... 256 Figura 70 Mapa de uso da terra do bairro da Condor com destaque para distribuição da Cobertura Vegetal do bairro...................................................................................... 257 Figura 71 Mapa de uso da terra dos bairros percorrido pelo Transecto Leste – Oeste............ 261 Figura 72 Mapa de Cobertura Vegetal dos bairros percorrido pelo Transecto Leste – Oeste.. 264 Figura 73 Mapa de uso da terra dos bairros percorrido pelo Transecto Sul – Norte................ 266 Figura 74 Mapa de Cobertura Vegetal dos bairros percorrido pelo Transecto Sul – Norte...... 268 Figura 75 Mapa de distribuição das edificações verticais dos bairros da Primeira Légua........ 274 Figura 76 Mapa dos espaços livres destacando a área de ocorrência na Légua.................... 276 Figura 77 Mapa de Cobertura Vegetal dos bairros da Primeira Légua..................................... 277 Figura 78 Mapa de ruas pavimentadas e não pavimentadas dos bairros da Primeira Légua (2013)........................................................................................................................ 279 Figura 79 Mapa de arborização das vias dos bairros da Primeira Légua 2013........................ 281 Figura 80 Mapa de Densidade de vias arborizadas dos bairros da Primeira Légua 2013........ 282 Figura 81 Mapa de População dos bairros da Primeira Légua (2010)...................................... 283 Figura 82 Mapa de densidade populacional de habitantes/Km2 dos bairros da Primeira Légua (2010)............................................................................................................ 283 Figura 83 Mapa de índice de densidade populacional de habitante por Km2 dos bairros da Primeira Légua.......................................................................................................... 284 Figura 84 Mapa síntese de qualidade ambiental dos bairros da Primeira Légua..................... 287 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 01 Representação do crescimento da população da cidade de Belém entre os anos de 1970 a 2010............................................................................................ 138 Gráfico 02 Representação do Índice da Cobertura Vegetal em % da Primeira Légua Patrimonial de Belém-PA (1977, 1998, 2006, 2013)............................................ 144 Gráfico 03 Representação do Índice da Cobertura Vegetal do DABEL (em %).................... 147 Gráfico 04 Representação da perda da Cobertura Vegetal do DASAC (em %).................... 151 Gráfico 05 Representação da perda da cobertura vegetal do DAGUA (em %)..................... 155 Gráfico 06 Comparação dos Índices de Cobertura Vegetal por distrito da Primeira Légua Patrimonial de Belém durante os anos de 1977, 1998, 2006 e 2013................... 157 Gráfico 07 Representação do total de população, segundo o censo do IBGE 2010 e do Índice de Cobertura Vegetal por Habitante (ICV/Hab.) por distrito da Primeira Légua para o ano de 2013................................................................................... 157 Gráfico 08 Índice e Cobertura Vegetal por bairro do DABEL durante os anos de 1977, 1998, 2006 e 2013................................................................................................ 159 Gráfico 09 População dos bairros do DABEL segundo o censo de 2010 com destaque para o bairro do Marco como o mais populoso.................................................... 160 Gráfico 10 Índice de Cobertura Vegetal do bairro por Habitante (ICVB/Hab.) - bairros do DABEL para o ano de 2013............................................................................ 160 Gráfico 11 Índice de Cobertura Vegetal por bairro do DASAC com destaque para o bairro de Miramar........................................................................................................... 162 Gráfico 12 População dos bairros do DASAC segundo censo do IBGE, 2010..................... 162 Gráfico 13 Índice de Cobertura Vegetal por habitante dos bairros do DASAC para o ano de 2013................................................................................................................. 163 Gráfico 14 Índice de Cobertura Vegetal por bairro do DAGUA durante os anos de 1977,1998, 2006 e 2013 com destaque para o bairro do Montese...................... 164 Gráfico 15 População dos bairros do DAGUA segundo o censo de 2010 com destaque para o bairro do Guamá como o mais populoso.................................................. 165 Gráfico 16 Índice de Cobertura Vegetal por Habitante dos bairros do DAGUA para o ano de 2013................................................................................................................. 166 Gráfico 17 Representação da perda da Cobertura Vegetal por bairros entre os anos de 1977 a 2013.......................................................................................................... 167 Gráfico 18 Normais climáticas (1961-1990) da precipitação e temperatura da cidade de Belém-Pará........................................................................................................... 171 Gráfico 19 Evolução da temperatura média anual da cidade de Belém-Pa.......................... 173 Gráfico 20 Representação da temperatura máxima por pontos fixos.................................... 192 Gráfico 21 Temperatura média máxima mensal nas estações Campina, Condor, Nazaré e INMET entre os meses de julho 2015 a Janeiro 2016......................................... 194 Gráfico 22 Diferença das temperatura máxima registrada entre as miniestações e o INMET no mês de julho 2015.............................................................................. 196 Gráfico 23 Diferença da temperatura máxima registrada entre as miniestações e INMET no mês de agosto 2015........................................................................................ 198 Gráfico 24 Diferença da temperatura máxima registrada entre as miniestações e INMET no mês de setembro 2015................................................................................... 200 Gráfico 25 Diferença da temperatura máxima registrada entre as miniestações e INMET no mês de outubro 2015....................................................................................... 201 Gráfico 26 Diferença da temperatura máxima registrada entre as miniestações e INMET no mês de novembro 2015................................................................................. 203 Gráfico 27 Diferença da temperatura máxima registrada entre as miniestações e INMET no mês de dezembro 2015.................................................................................. 205 Gráfico 28 Diferença da temperatura máxima registrada entre as miniestações e INMET no mês de janeiro 2016........................................................................................ 207 Gráfico 29 Diferença da média máxima de temperatura das miniestações com relação à temperatura máxima registrada pelo INMET de julho 2015 a janeiro de 2016.... 208 Gráfico 30 Registro da temperatura do dia mais quente nos bairros da Campina e Condor (16/07/2015)........................................................................................................ 212 Gráfico 31 Diferença da temperatura diária entre os bairros da Campina, Condor em relação à estação do INMET (16/07/2015)....................................................... 212 Gráfico 32 Registro da temperatura do dia mais quente no bairro da Campina (26/08/2015)......................................................................................................... 214 Gráfico 33 Registro da temperatura do dia mais quente no bairro da Condor (27/08/15) 214 Gráfico 34 Registro da temperatura do dia mais quente no bairro de Nazaré (30/08/15). 215 Gráfico 35 Diferença da temperatura dos dias mais quentes entre os bairros da Campina, Condor e Nazaré em relação à estação do INMET em datas diferentes (26, 27 e 30/08/2015)...................................................................................................... 215 Gráfico 36 Registro da temperatura do dia mais quente nos bairros da Campina, Condor, Nazaré (24/09/15)................................................................................................. 217 Gráfico 37 Diferença da temperatura do dia mais quente entre os bairros da Campina, Condor e Nazaré em relação à estação do INMET em 24/09/2015................. 218 Gráfico 38 Registro da temperatura do dia mais quente nos bairros da Condor, Nazaré e estação do INMET (10/10/15).............................................................................. 219 Gráfico 39 Registro da temperatura do dia mais quente do bairro da Campina (16/10/15).. 220 Gráfico 40 Diferença da temperatura dos dias mais quente entre os bairros da Campina, Condor e Nazaré em relação à estação do INMET entre os dias de 10 e 16/10/2015............................................................................................................. 220 Gráfico 41 Registro da temperatura do dia mais quente nos bairros da Campina, Condor, Nazaré e estação do INMET (30/11/2015).......................................................... 222 Gráfico 42 Diferença da temperatura do dia mais quente entre os bairros da Campina, Condor e Nazaré em relação à estação do INMET (30/11/2015)...................... 222 Gráfico 43 Registro da temperatura do dia mais quente nos bairros da Campina, Condor, Nazaré e estação do INMET (01/12/2015)........................................................... 223 Gráfico 44 Diferença da temperatura do dia mais quente entre os bairros da Campina, Condor e Nazaré em relação à estação do INMET (01/12/2015)...................... 224 Gráfico 45 Registro da temperatura do dia mais quente nos bairros da Campina e Nazaré (03/01/2016).......................................................................................................... 225 Gráfico 46 Registro da temperatura do dia mais quente no bairro da Condor (18/01/2016).. 226 Gráfico 47 Diferença da temperatura do dia mais quente entre os bairros da Campina, Condor e Nazaré em relação à estação do INMET (03 e 18 /01/2016)............ 226 Gráfico 48 Direção do vento na cidade de Belém do Pará no dia 20/08/2015...................... 234 LISTA DE QUADROS Quadro 01 Propriedades radiativas de materiais naturais e urbanos.................................... 35 Quadro 02 Hipóteses das causas da ocorrência de ilha de calor urbano no âmbito do urban canopy layer e urban boundary layer......................................................... 37 Quadro 03 Os Distritos Administrativos e os respectivos bairros que constituem a Primeira Légua patrimonial da cidade de Belém-PA........................................................... 84 Quadro 04 Crescimento Populacional da cidade de Belém entre 1872-1920........................ 110 Quadro 05 Denominação dos largos que originaram as principais praças da cidade de Belém-PA.............................................................................................................. 116 Quadro 06 Principais formas e variações da Cobertura Vegetal urbana proposta por Jim (1989)..................................................................................................................... 139 Quadro 07 Dados temporais das imagens Landsat utilizadas na interpretação da temperatura dos alvos........................................................................................... 176 Quadro 08 Diferenciação de temperatura dos alvos por bairro da área central, de acordo com os ano analisado........................................................................................... 180 Quadro 09 Índice de Cobertura Vegetal por bairros por onde foram realizados os transectos (1977, 1998, 2006 e 2013).................................................................. 270 LISTA DE TABELAS Tabela 01 Elementos de entra e saída de energia em meio florestado e urbano com valores em W/m2..................................................................................................... 56 Tabela 02 Principais regiões ou intervalo do espectro usado em Sensoriamento Remoto..... 63 Tabela 03 Índice de Cobertura Vegetal por Distrito (1977, 1998, 2006 e 2013)..................... 158 Tabela 04 Temperatura média mensal da cidade de Belém (1978 – 2015)............................ 175 Tabela 05 Média mensal das temperaturas mínimas e máximas de acordo com os pontos fixos (julho de 2015 a janeiro de 2016).................................................................. 192 Tabela 06 Média da Temperatura horária entre os meses de julho a janeiro no bairro da Campina.................................................................................................................. 210 Tabela 07 Média da Temperatura horária entre os meses de julho a janeiro no bairro da Condor..................................................................................................................... 210 Tabela 08 Média da Temperatura horária entre os meses de julho a janeiro no bairro de Nazaré..................................................................................................................... 211 Tabela 09 Índices da Cobertura Vegetal dos bairros da Campina, Nazaré e Condor entre os anos de 1998, 2006 e 2013................................................................................ 248 Tabela 10 Principais classes de uso da terra e suas respectivas superfícies cobertas por vegetação................................................................................................................ 269 LISTA DE EQUAÇÕES Equação 01 Formula aritmética para calcular o ICV/H............................................................. 76 Equação 02 Formula aritmética para obter conversão dos níveis de cinza para radiância no programa IDRISI................................................................................................... 78 Equação 03 Formula aritmética para obter conversão da radiância para temperatura Kelvin no programa IDRISI.............................................................................................. 78 LISTA DE SIGLAS APA Área de Preservação Ambiental de Belém CBERS China-Brazil Earth-Resources Satellite. CDP Companhia Docas do Pará CMN Comando Militar do Norte CODEM Campanha de Desenvolvimento e Administração da Área Metropolitana de Belém. COSANPA Companhia de Saneamento do Pará. CSM Circunscrição de Serviço Militar DABEL Distrito Administrativo de Belém. DABEN Distrito Administrativo do Bengui. DAENT Distrito Administrativo do Entroncamento. DAGUA Distrito Administrativo do Guamá. DAICO Distrito Administrativo de Icoaraci. DAMOS Distritos Administrativos de Mosqueiro. DAOUT Distrito Administrativo de Outeiro. DASAC Distrito Administrativo da Sacramenta. DECEA Departamento de Controle do Espaço Aéreo. EMA Estação Meteorologia Automática EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. FAO Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação GOES Geostationary Operational Environmental Satellite. IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. ICV Índice de Cobertura Vegetal. ICV/H Índice de Cobertura Vegetal por Habitante. IG Instituto de Geociências. INMET Instituto Nacional de Meteorologia. INSAT Índia Meteorological Satellite. ILWIS Integrated Land and Water Information System LAIG Laboratório de Análise e da Informação Geográfica. LANDSAT Land Remote Sensing Satellite. METEOSAT Meteorological Satellite. MPEG Museu Paraense Emilio Goeldi. NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration. OMS Organização Mundial da Saúde ONU Organização das Nações Unidas PEUt Parque Estadual do Utinga PMAB Plano municipal de arborização de Belém. PMAUB Plano Municipal de Arborização Urbana de Belém. SIPAM Sistema de Proteção da Amazônia. SPOT Satellite Pour l'Observation de la Terre. UFPA Universidade Federal do Pará. UFRA Universidade Federal Rural da Amazônia. UNESP Universidade Estadual Paulista. SUMÁRIO INTRODUÇÃO................................................................................................... 19 A relevância do tema e localização da área de estudos.............................. 22 As hipóteses da tese........................................................................................ 24 A estrutura da tese........................................................................................... 25 26 CAPÍTULO 1. OS PRESSUPOSTOS TEÓRICOS DA TESE............................ 28 1.1. O clima urbano.................................................................................. 30 1.1.1. O Sistema Clima Urbano (S.C.U)....................................................... 39 1.1.2. A Teoria Geral dos Sistemas como arcabouço teórico do SCU......... 42 1.2. A importância da vegetação no clima urbano............................... 48 1.2.1. A função climática da Cobertura Vegetal no meio urbano.................. 51 1.2.1.1. Redução da Temperatura................................................................... 52 1.2.1.2. Umidade.............................................................................................. 57 1.2.1.3. Redução da poluição urbana.............................................................. 58 1.2.1.4. Vento................................................................................................... 59 1.3. A contribuição do sensoriamento remoto na análise do clima urbano e da vegetação..................................................................... 61 1.3.1. A superfície urbana e sua interação com a radiação do infravermelho do espectro eletromagnético........................................ 64 1.3.2. A vegetação e sua interação com a radiação do infravermelho do espectro eletromagnético.................................................................... 67 CAPÍTULO 2. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS................................... 74 2.1. Pesquisa bibliográfica sobre o tema.............................................. 74 2.2. Levantamento de base cartográfica................................................ 74 2.3. Mapeamento do Índice de Cobertura Vegetal e uso da terra da Primeira Légua.................................................................................. 75 2.4. Obtenção da temperatura aparente da superfície da Primeira Légua Patrimonial de Belém............................................................ 77 2.5 Trabalho de campo e escritório....................................................... 80 CAPÍTULO 3. DA PERDA DA VEGETAÇÃO ORIGINAL À IMPLANTAÇÃO DA VEGETAÇÃO URBANA NA PRIMEIRA LÉGUA PATRIMONIAL DA CIDADE DE BELÉM-PA.................................................................................... 81 3.1. Localização da Primeira Légua patrimonial................................... 83 3.1.1 A caracterização física da Primeira Légua Patrimonial...................... 85 3.1.2. A definição do marco da Primeira Légua Patrimonial de Belém......... 87 3.2. A fundação da cidade de Belém...................................................... 89 3.3. Fase ribeirinha da cidade (1616 a 1700)......................................... 90 3.4. Fase de penetração urbana da cidade (1700 a 1839).................... 96 3.4.1. A criação do Jardim Botânico............................................................. 99 3.5. Fase de Continentalização da cidade de Belém (1839 a 1919)..... 107 3.5.1. As principais bases do desenvolvimento da Belle Époque................. 107 3.5.2. Antonio José de Lemos e sua política de saneamento e embelezamento da cidade de Belém.................................................. 111 3.5.3. A retomada e intensificação de arborização da cidade de Belém por Antonio Lemos.................................................................................... 115 3.6. Período da expansão urbana da Primeira Légua (pós 1919)........ 127 3.6.1. O processo de Expansão para o Sul e Sudeste da Primeira Légua... 128 3.6.2. O processo de Expansão para o Norte da Primeira Légua................ 129 CAPÍTULO 4. A ATUAL ARBORIZAÇÃO URBANA DA CIDADE DE BELÉM............................................................................................................... 132 4.1. Quantificação e configuração espacial da vegetação da Primeira Légua Patrimonial............................................................. 137 4.1.1. Índices de Cobertura Vegetação da Primeira Légua Patrimonial....... 142 4.2. Índices de Cobertura Vegetação dos distritos que constituem a Primeira Légua Patrimonial............................................................. 144 4.2.1. Índice de Cobertura Vegetal do DABEL............................................. 144 4.2.2. Índice de Cobertura Vegetal do DASAC............................................. 148 4.2.3. Índice de Cobertura Vegetal do DAGUA............................................ 152 4.2.4. Índice de Cobertura Vegetal na escala do Bairro............................... 158 4.2.4.1. Índice de Cobertura Vegetal dos Bairros que formam o DABEL........ 159 4.2.4.2 Índice de Cobertura Vegetal Bairros que formam o DASAC.............. 161 4.2.4.3. Índice de Cobertura Vegetal nos Bairros que formam o DAGUA....... 164 CAPITULO 5 - CONSIDERAÇÕES SOBRE A TEMPERATURA DO AR DA PRIMEIRA LÉGUA PATRIMONIAL.................................................................. 169 5.1. Breve caracterização do clima da cidade de Belém-PA................ 170 5.2. Análise temporal da temperatura do ar para a cidade de Belém- PA....................................................................................................... 172 5.2.1. Análise temporal da temperatura da cidade de Belém-PA utilizando bandas termais............................................................................ 175 5.3. Análise Espacial da Temperatura da Primeira Légua Patrimonial da cidade de Belém...................................................... 182 5.3.1. As estações meteorológicas oficiais de monitoramento do clima regional............................................................................................... 182 5.3.2. Caracterização e Escolha dos Pontos de instalação das miniestações de coleta de dados climáticos na área da Primeira Légua Patrimonial............................................................................... 185 5.3.2.1. Ponto (1) – Estação Campina (Exército)............................................ 186 5.3.2.2. Ponto (2) – Estação Condor (Corpo de Bombeiros)........................... 188 5.3.2.3. Ponto (3) – Estação Nazaré (Exército)............................................... 189 5.3.3. Caracterização da temperatura do ar da área central a partir dos pontos fixos......................................................................................... 191 5.3.3.1. Caracterização mensal da temperatura máxima a partir dos pontos fixos..................................................................................................... 193 5.3.3.2. Caracterização da temperatura diária do ar na área central.............. 209 5.3.4 Caracterização da temperatura do ar da área central a partir dos transectos móveis............................................................................... 228 5.3.4.1. Perfil térmico dos transectos Noturno (20/08/2015)........................... 230 5.3.4.2. Perfil térmico dos transectos diurno (02/09/2016).............................. 235 CAPÍTULO 6. O USO E OCUPAÇÃO DA TERRA COMO INDICADOR DE ALTERAÇÃO DA TEMPERATURA DO AR E DA QUALIDADE ABIENTAL DA ÁREA CENTRAL DE BELÉM..................................................................... 240 6.1. O Uso da terra dos Bairros com os pontos fixos (Campinas, Condor, Nazaré)................................................................................ 241 6.1.1. Edificações.......................................................................................... 241 6.1.2. Vias..................................................................................................... 243 6.1.3. Cobertura Vegetal............................................................................... 245 6.1.4. Espaços livres.................................................................................... 250 6.1.5. Solo Exposto e Lote Vago.................................................................. 252 6.2. O uso da terra dos bairros inseridos na trajetória dos transectos móveis............................................................................ 259 6.2.1. Uso da terra dos bairros no percurso do Transecto Leste-Oeste....... 260 6.2.2. Uso da terra dos bairros no percurso do Transecto Sul-Norte........... 265 CAPÍTULO 7. INDICADORES DE QUALIDADE AMBIENTAL DA PRIMEIRA LÉGUA PATRIMONIAL.................................................................. 271 7.1. Indicadores de Densidade Vertical da Légua Patrimonial............ 272 7.2. Indicadores de espaços livres da Légua Patrimonial................... 274 7.3. Indicadores de Cobertura Vegetal da Légua Patrimonial............. 276 7.4. Indicador de ruas pavimentadas e arborização de vias............... 278 7.5. Indicador de Densidade Populacional da Légua Patrimonial...... 282 7.6. Análise do mapa síntese de Indicador de Qualidade Ambiental segundo os registros térmicos e de cobertura vegetal da Primeira Légua Patrimonial............................................................. 285 CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................... 289 BIBLIOGRAFIA................................................................................................. 294 19 INTRODUÇÃO Nas últimas décadas, vêm se observando diversos estudos sobre clima nas cidades, especialmente nas que crescem através do processo de urbanização desenfreada e que não levam em consideração as características físicas do ambiente. Segundo Silva et al. (2002), atualmente, 80% da população brasileira passou a se concentrar nas cidades e a expansão territorial implica em modificações substanciais na paisagem original, fazendo com que a cidade passasse a gerar suas próprias condições ambientais, nem sempre favoráveis à população. Ainda segundo Silva et al. (op cit), a cidade altera o clima, principalmente na micro e meso escala, por meio das transformações urbanísticas em sua superfície, ocasionando o aumento de temperatura, variação da precipitação, modificação do fluxo dos ventos e a umidade do ar. Uma das grandes modificações causadas pelo ambiente urbano é a substituição das áreas verdes que, tanto na área urbana quanto nas áreas circunvizinhas às cidades, exercem enorme influência no clima urbano (LOMBARDO, 1985; MONTEIRO, 2003). O interesse pelo estudo da cobertura vegetal nas cidades brasileiras ocorreu, nas últimas décadas, em função da redução e pressão que essas áreas sofrem frente ao crescimento vertical e horizontal das áreas urbanas. A vegetação urbana pode estar localizada nos parques, praças e ruas, que além de melhorar a estética da paisagem urbana, valoriza os espaços tanto do ponto de vista social quanto ambiental, contribuindo, principalmente para um microclima mais agradável. A conservação da Cobertura Vegetal urbana também é de fundamental importância, no combate a poluição do ar, uma vez que a vegetação absorve o gás carbônico, um dos componentes responsáveis pelo aumento da temperatura no interior das cidades (LUZ et al. 2014). Os parques urbanos, pelas significativas áreas que abrangem, com vegetação remanescente, seja na área central ou nos limites da cidade, são importantes espaços de laser para população das cidades. As praças e os jardins públicos são componentes da vegetação urbana, mas sua distribuição espacial não é uniforme nas cidades. A arborização nas calçadas pode cobrir extensas áreas e contribuir para a circulação de pessoas em horas de forte incidência de radiação solar (BRASIL, 1995). 20 Na cidade de Belém, a produção desigual do espaço urbano, tendo suas origens desde os primórdios da fundação da cidade, gerou grandes perdas da Cobertura Vegetal. A vegetação presente na área urbana consolidada, considerada como a Primeira Légua Patrimonial que é uma porção de uma légua de terras o equivalente a 4.110 hectares doados pela Coroa Portuguesa demarcada a partir do marco de fundação da cidade e outorgada a concessão, em 29 de março de 1628 (CARDOSO e NETO, 2013), diminuiu em função do processo de expansão da cidade que remonta desde o Período Colonial. O crescimento horizontal da metrópole para o que se configura área de expansão urbana da Primeira Légua apresentou nova dinâmica com a economia da borracha no final do séc. XIX, sobretudo sendo intensificada a partir das décadas de 1970 e 1980 com a implementação dos grandes projetos na Amazônia e a abertura da Rodovia Belém- Brasília. A perda da cobertura vegetal nas metrópoles brasileiras revela um quadro ambiental preocupante, sobretudo em grandes cidades como São Paulo, Rio de Janeiro e Belo Horizonte, as quais apresentam séries históricas de mapeamento e quantificação da perda da vegetação urbana e que reflete diretamente no clima urbano (FERREIRA e GONTIJO, 2005; LOMBARDO, 1985; VENTURA & FAVERO, 2005). Esse mesmo processo ocorreu na cidade de Belém, a qual, ao longo dos anos, principalmente nas últimas décadas, apresentou um quadro de perda da sua cobertura vegetal. Rodrigues e Luz (2007), comparando Índice de Cobertura Vegetal da Primeira Légua entre os anos de 1984 e 2004 mostraram que em 1984 a cobertura vegetal era de 49%, decaindo para 27% em 2004, uma perda significativa de 22% nos últimos vintes anos. Entretanto, ainda é desconhecida a relação da retração da cobertura vegetal com as altas temperaturas registradas na cidade. Por outro lado, é necessário ter uma maior preocupação com a vegetação no meio urbano, pois as pesquisas nesta temática demonstram que a cobertura vegetal desempenha um importante papel na manutenção ecológica, na saúde mental dos habitantes, nas funções socioeducativas e, principalmente, na manutenção do conforto térmico. De acordo com estudos sobre o Índice da Cobertura Vegetal (LOMBARDO, 1985; CAVALHEIRO e DEL PICCHIA, 1992; NUCCI e CAVALHEIRO 1999; 21 PIVETTA 2005; NUCCI, 2008) recomenda-se que uma cidade tenha preservado pelo menos 30% de vegetação para um adequado balanço térmico. Entretanto, levando-se em consideração as características climáticas da cidade de Belém, acredita-se que o índice adequado possa ser até acima dos 30%, para se obter o satisfatório balanço térmico. Por outro lado, cidades que apresentam índices de arborização abaixo de 5% podem ser consideradas como deserto florístico, o que pode refletir em alterações no microclima (OKE, 1973 citado por LOMBARDO, 1985). Nessa perspectiva a cidade de Belém apresenta uma área central que desfruta de boa arborização com predominância de mangueiras (Mangifera indica), o que lhe rendeu o título de “cidade das mangueiras”. Entretanto, este velho marketing não se aplica para a atual geografia da cidade, porque a arborização de mangueiras está concentrada no Distrito Administrativo de Belém (DABEL) e as áreas de expansão sofrem com escassez de espaços com vegetação. A falta de espaços mais arborizados na cidade reflete na qualidade ambiental urbana de Belém. A diminuição da vegetação urbana pode ser constatada a partir do processo de expansão horizontal da cidade e com o aumento das áreas construídas, da pavimentação asfáltica e do crescimento da verticalização. Tal fato pode propiciar o agravo de problemas, tais como: a poluição do ar devido ao aumento da frota de veículos, da poluição sonora, do aumento de temperatura, dentre outros fatores (LUZ e RODRIGUES 2014). A retração da vegetação pode ter impacto significativo no âmbito climático, refletindo na vida dos habitantes e nos ecossistemas em geral. Por se localizar nas baixas latitudes, Belém recebe uma grande quantidade de radiação solar o ano todo e com a perda da cobertura vegetal o processo de evapotranspiração diminui consideravelmente, elevando a temperatura em vários pontos da cidade. Nascimento (1995) e Costa e Mattos (2000) demonstraram a relação significativa da temperatura mínima e máxima em bairros que apresentavam quantidade significativa de arborização, dando o exemplo de bairros como Batista Campos e Nazaré, onde a temperatura mínima diária era de 23,2°C e a máxima de 31,8°C. Já os bairros com baixa arborização, tais como Campina, Cremação e Guamá, apresentavam temperaturas mínimas de 25,2°C e máxima de 34,8°C. 22 Muitas pesquisas apontam a cobertura vegetal arbórea como muito importante e até imprescindível, por ser capaz de manter mais estáveis as temperaturas do ar, como também de trazer contribuições em relação a outras funções ambientais, além de proporcionar benefícios de caráter social, educativo e psicológico para as populações das cidades. (LOMBARDO, 1985; OKE, 1987; GUZZO, 1997; NUCCI e CAVALHEIRO, 1999; GOMES e AMORIM, 2003; NUCCI 2008). A relevância do tema e localização da área de estudos. A presente pesquisa visa investigar a relação da redução da vegetação e as mudanças nos padrões de temperatura na escala urbana de Belém, mais especificamente na área central considerada como a Primeira Légua Patrimonial em função do histórico de ocupação e criação da cobertura vegetal urbana, priorizando a dinâmica socioambiental do meio urbano. O município de Belém está situado na parte nordeste do estado do Pará e possui área total aproximadamente de 1.070 km2, localizado entre as coordenadas 0º 58’ 51” S e 1º 33’ 54” S e 48º 16’ 19” WGr. e 48º 38’ 56” WGr. Está limitado ao norte pela baía do Marajó, ao sul pelo rio Guamá, a leste pelo município de Ananindeua e a oeste pela baía do Guajará. Seu território pode ser dividido em duas grandes áreas: área continental com cerca de 35% da área total do município, onde reside a grande maioria da população, e a área insular, constituída por um conjunto de ilhas que corresponde a 65% do município. De acordo com a Lei Municipal nº 7.682, de 5 de janeiro de 1994, o município de Belém é, atualmente, administrativamente divido em oito distritos: o Distrito Administrativo de Belém (DABEL) com 2,73% da área do município; o Distrito Administrativo da Sacramenta (DASAC) com 2,98%; o Distrito Administrativo do Bengui (DABEN) com 6,47%; o Distrito Administrativo do Entroncamento (DAENT) 13,7%, este considerado o terceiro maior deles; o Distrito Administrativo do Guamá (DAGUA) com área de 2,85%; o Distrito Administrativo de Icoaraci (DAICO) com 6,59%. Esses distritos constituem a área continental. O Distrito Administrativo de Mosqueiro (DAMOS), com 43,22% do total da área do municipal, o maior distrito administrativo e o Distrito Administrativo de Outeiro (DAOUT), com 22,02%, sendo o 23 segundo maior distrito, formado pelas ilhas de Outeiro e demais ilhas menores, constituem a parte insular do município. Esses distritos são constituídos por 71 bairros (RODRIGUES, 2012). A área central, que forma a Primeira Légua Patrimonial, onde estão concentrados nossos estudos, é formada por três distritos: o Distrito Administrativo de Belém (DABEL), o Distrito Administrativo da Sacramenta (DASAC) e o Distrito Administrativo do Guamá (DAGUA). Além deles, também fazem parte do estudo o bairro Universitário onde está localiza Universidade Federal do Pará (UFPA) que faz parte do Distrito Administrativo do Entroncamento (DAENTE) (Figura 01) e 21 bairros. A área da Primeira Légua Patrimonial está delimitada pelas coordenadas de 1º 24’ 26” e 1º 28’ 46” de latitude sul e 48º 26’ 38” e 48º 30’ 26” de longitude oeste. O clima em Belém é quente e úmido, tipicamente equatorial e tem influência direta da floresta amazônica, onde as chuvas são constantes e as temperaturas são bastante elevadas o ano todo. As temperaturas médias oscilam entre 26ºC e 34ºC, segundo dados do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), porém as incontáveis mangueiras existentes nas ruas e praças da área central da cidade ajudam a amenizar o calor. Entretanto, esse tipo de arborização de grande porte não foi adotado nas demais áreas, principalmente na zona de expansão urbana da Primeira Légua. Nestas áreas de expansão, há falta de arborização adequada e esse fato contribui para que as temperaturas e a sensação térmica sejam mais elevadas. Por meio desta pesquisa, mostrou-se a importância da arborização urbana para o clima da cidade, construindo, assim, ideias de valorização e de criação de mais espaços com arborização, principalmente em áreas que apresentam maior carência de vegetação, tendo em vista a função de amenizar e até melhorar o microclima e demais aspectos da cidade, que ao longo dos anos mostrou significativa perda arbórea. Figura 01 - Localização da área de estudo, a Primeira Légua Patrimonial do município de Belém Fonte: Base Cartográfica Imagens Datum SAD 69. (Org.) RODRIGUES A hipótese da tese Diante do exposto a hipótes havendo por parte do poder público um processo de arborização da cidade de Belém, no final do século XIX e inicio do século XX, adensamento urbano são vegetal nos distritos e nos b período atual. A redução da cobertura vegetal nos remete à diferença da temperatura na Primeira Légua da cidade de Belém mais arborizadas e as menos arborizadas de temperaturas médias ou máximas na cidade aumentou ea de estudo, a Primeira Légua Patrimonial do município de Belém : Base Cartográfica Imagens Landsat 5 (2002). Sistemas de Coordenadas SAD 69. (Org.) RODRIGUES, J. E. C. (2015). Diante do exposto a hipótese desta pesquisa é a de havendo por parte do poder público um processo de arborização da cidade de Belém, no final do século XIX e inicio do século XX, porém urbano são os principais responsáveis pela redução nos distritos e nos bairros que constituem a Primeira Légua Patrimonial a cobertura vegetal nos remete à hipótese de temperatura na Primeira Légua da cidade de Belém mais arborizadas e as menos arborizadas. Acredita-se que a mudança nos padrões de temperaturas médias ou máximas na cidade aumentou significativamente nos Localização do município de Belém no Estado do Pará 24 ea de estudo, a Primeira Légua Patrimonial do município de Belém. Landsat 5 (2002). Sistemas de Coordenadas projeção UTM, a de que, mesmo tendo havendo por parte do poder público um processo de arborização da cidade de porém, a expansão e o redução da cobertura s que constituem a Primeira Légua Patrimonial no de que representa a temperatura na Primeira Légua da cidade de Belém entre as áreas mudança nos padrões significativamente nos município de no Estado do Pará 25 últimos trinta anos,, entretanto lugares pobres em vegetação alcançam temperaturas superiores àquelas áreas com maior cobertura da vegetação. Acredita-se que as variações de temperatura entre os distritos e os bairros da Primeira Légua estão relacionadas não só à presença ou ausência de cobertura vegetal, mas também pela diferenciação da urbanização e dos padrões de uso do solo que cada setor da cidade apresenta. A estrutura da tese A perda de cobertura vegetal é um fenômeno que ocorre em vários ambientes urbanos, associado ao crescente processo de verticalização, pavimentação e ocupações espontâneas e planejadas. Observando as mudanças espaciais na cidade de Belém, que refletem diretamente na redução da vegetação urbana, consequentemente, na alteração do clima da cidade, buscou-se desenvolver estudos para compreender de que maneira a redução da vegetação e a urbanização contribuem para o aumento da temperatura da cidade de Belém, como isso pode afetar na qualidade de vida da população. Nesta perspectiva, buscou-se o entendimento das relações entre o clima e a vegetação na escala local, com a pesquisa intitulada Análise das características socioambientais na cidade de Belém/PA: um estudo da vegetação e clima urbano. O principal objetivo é analisar a relação entre a cobertura vegetal e as mudanças no campo térmico na área que consiste a Primeira Légua Patrimonial da cidade de Belém-PA. Como objetivos mais específicos buscou-se compreender o processo de formação da arborização da Primeira Légua Patrimonial no tempo e no espaço; Analisar a série histórica da cobertura vegetal e da temperatura na área da Primeira Légua Patrimonial da cidade de Belém durante o período de 40 anos, demonstrando quando e onde houve significativas perdas da vegetação e aumento da temperatura utilizando produtos do sensoriamento remoto e dados meteorológicos, correlacionando-os com as mudanças nos padrões de uso e ocupação da terra; Realizou-se o levantamento e analise do Índice de Cobertura Vegetal (ICV) e o Índice de Cobertura vegetal por Habitante (ICV/Hab.), com a finalidade de identificar quais as áreas que apresentam índices satisfatórios ou críticos; e por fim, apresentar 26 por meio de mapa síntese indicadores de alteração da qualidade ambiental a partir da modificação do campo térmico e da vegetação arbórea urbana para Primeira Légua. A pesquisa está estruturada nos seguintes capítulos: Capítulo 1. Pressupostos teóricos da tese. Neste capítulo abordou-se sobre o principal referencial teórico utilizado na pesquisa, que se refere à proposta do Sistema Clima Urbano tendo como referência a perspectiva sistêmica, que propõe a análise integrada dos aspectos físicos e humanos no ambiente urbano, para a compreensão da geração do clima urbano. Foi realizada também a revisão da literatura dos principais conceitos que tratam dos estudos de clima urbano, da cobertura vegetal e suas funções no ambiente urbano, acrescentando uma discussão sobre a contribuição do sensoriamento remoto nos estudos do clima e da cobertura vegetal. Capítulo 2. Procedimentos metodológicos. Foram apresentados aqui os procedimentos utilizados para a análise temporal e espacial tanto da cobertura vegetal como das temperaturas da Primeira Légua Patrimonial. Capítulo 3. Da perda da vegetação original à criação da vegetação urbana na Primeira Légua Patrimonial da cidade de Belém-PA., Foram apresentados brevemente da localização e as características físicas da área de estudo assim como o processo histórico da retração da vegetação e da arborização da cidade de Belém, tendo seu início desde os primeiros passos da colonização, passando pelos naturalistas até o final do primeiro Ciclo da Borracha. Capítulo 4. A atual arborização urbana cidade de Belém. Neste capítulo foram apresentados os resultados e discussões sobre a configuração atual da cobertura vegetal de Belém, apresentado os Índices de Cobertura Vegetal, analisados dos anos de 1977, 1998, 2006 e 2013, e Índices de Cobertura Vegetal por Habitante, para o ano de 2013. Capítulo 5. Considerações sobre a temperatura do ar da Primeira Légua Patrimonial. Neste capítulo foram tratadas da caracterização climática da cidade de Belém, por meio da representação temporal da temperatura através de mapas termais e das características atuais da temperatura por meio de dados obtidos por estações fixas e por transecto móvel. 27 Capítulo 6. O uso e ocupação da terra como indicador de alteração da temperatura do ar e da qualidade ambiental da área central de Belém. Foi apresentada uma análise da interface entre vegetação e o clima a partir da construção de uma cartografia temática da área de estudo, que visa comparar os diversos usos do solo da Primeira Légua Patrimonial como elemento de modificação na temperatura do ar refletindo na qualidade ambiental dos bairros. Capitulo 7. Indicadores de qualidade ambiental da primeira légua patrimonial. Neste capitulo foram abordas os principais indicadores que contribuem para a qualidade ambiental da cidade. Por fim, a apresentação das Considerações Finais e a bibliografia. 28 CAPÍTULO 1. OS PRESSUPOSTOS TEÓRICOS DA TESE Tendo consciência da complexidade e das dimensões dos estudos sobre o clima urbano na sociedade contemporânea, é conveniente fazer reflexões à luz do método de análise hipotético-dedutivo, que segundo Sposito (2004), nos permite construir “uma teoria que formula hipóteses a partir das quais os resultados obtidos podem ser deduzidos e com base nas quais se podem fazer previsões que, por sua vez, podem ser confirmadas ou refutadas”. O método possibilita dominar, utilizar e entender a imensa complexidade que o clima urbano apresenta, assegurando assim uma reflexão da interação entre fenômenos climáticos e a vegetação no contexto da paisagem urbana a partir de um contexto do Sistema Clima Urbano. Segundo Carlos (2001) a paisagem urbana revela movimentos de um fazer incessante, uma dimensão necessária da produção espacial, o que implica ir além da aparência, introduzindo uma discussão de processo e não apenas de forma. A autora considera que a paisagem urbana é a expressão da “ordem” e do “caos”, manifestação formal do processo de produção do espaço urbano, que revela todo o dinamismo do processo de existência da paisagem, produto de uma relação fundamentada em contradições, nas quais o ritmo das mudanças é dado pelo ritmo do desenvolvimento das relações sociais, justificada pelo incansável processo de produção e reprodução da sociedade. Este processo é apreendido na paisagem através de uma série de elementos naturais (vegetação, corpos hídricos, clima, solo etc.) e sociais (construções, vias, etc.). Na dimensão climática, fenômenos como ilha de calor, poluição do ar, chuvas mais intensas, inundações, deslizamentos passam a fazer parte do cotidiano da paisagem urbana. Esse processo é intensificado no meio urbano devido à grande concentração da população em áreas urbanas, o que provoca uma sobrecarga, alterando a ecologia das cidades. A urbanização, considerada em termos de espaço físico construído, altera significativamente o clima urbano, considerando-se o aumento das superfícies de absorção térmica, impermeabilização do solo, alterações na cobertura vegetal, concentrações de edifícios que interferem nos efeitos dos ventos, contaminação da atmosfera através da emanação de gases. (LOMBARDO, 1985). 29 Para esta autora, a variação das atividades humanas nos espaços internos diferenciados, como parques, ruas, casas, indústrias e a configuração física da cidade contribuem para as variações climáticas, notando-se alterações mais significativas de temperatura, umidade e vento. O desenho urbano pode ter fortes repercussões nas condições climáticas locais, levando em consideração configuração dos edifícios, extensão e densidade da área construída, as condições de sombra nas ruas, a distribuição de áreas verdes e espaços livres. Por meio dessa análise, pode-se obter uma correlação entre área construída e índices de áreas verdes, para uma melhor compreensão das dinâmicas climáticas urbanas, que por sua fez trará mudanças significativas na paisagem urbana. Por tudo isso, entender que a cidade modifica o clima, produz um aumento de calor, modifica a ventilação e a umidade em função de alterações processadas em sua superfície, requer uma análise de um referencial teórico como elemento do método que possa dar entendimento das relações entre os constituintes naturais com as ações antrópicas. Por isso, o Sistema Clima Urbano (SCU), proposto por Monteiro (1976), por estar baseado na teoria dos sistemas é que mais se ajusta às nossas pesquisas. No que tange à compreensão do sistema clima urbano, procurou-se analisar os principais aspectos do método, em termos de análise central e estruturante do relacionamento entre o espaço urbano e os fenômenos climáticos, através de sucessões e ritmos que substanciam o método no campo da Climatologia Geográfica. Ainda que se fizesse uma revisão crítica de alguns dos trabalhos disponíveis sobre o assunto, como, por exemplo, Chandler (1965), Monteiro (1976), Oke (1979), Landsbeg (1981), chegou-se à conclusão genérica de que a maior parte deles trata de estudos climáticos em cidades localizadas em regiões de latitudes medias, com abordagem mais meteorológica com exceção do trabalho de Monteiro (1976). Por outro lado, com o desenvolvimento do SCU, multiplicaram-se os estudos do clima das cidades a partir de uma perspectiva mais geográfica por entender que a cidade é um organismo, resultado de processos históricos, dinâmicas ambientais e intervenções antrópicas. Contudo, dentro dessa discussão do clima urbano, a cobertura vegetal constitui-se em importante instrumento para a regulação do clima das cidades, 30 devido exercer diversas funções geoambientais, amenizando as modificações de temperaturas ocasionadas pela impermeabilização do solo, poluentes lançados por veículos e indústrias, e pelos diversos usos já que as áreas urbanas encontram-se, também, em estágios variados de organização (SANT’ANNA NETO, 2011). Assim, organizou-se esta seção, apresentando primeiramente o conceito de clima urbano e o principal método adotado em seus estudos, pois é importante estar atento para o fato de que a cidade ou a urbanização desenvolve um tipo particular de clima com suas peculiaridades. Em seguida, será apresentada uma discussão conceitual e funcional da cobertura vegetal da cidade e sua relação com o clima urbano, através de suas características, funções, configurações e quantificações espaciais. Por fim, foi feito uma breve discussão sobre o uso de técnicas modernas de sensoriamento remoto, como ferramenta de apoio aos estudos do clima e da cobertura vegetal urbana, principalmente pela utilização de imagens do infravermelho, dando grande contribuição ao mapeamento da temperatura das superfícies urbanas considerado como ponto de partida para a análise de outros fenômenos do clima urbano e o uso de imagens de alta resolução para a elaboração de cartas de cobertura vegetal e uso do solo, contribuindo assim, para uma análise da estrutura e funcionalidade urbana. 1.1. O clima urbano. Os estudos do Clima Urbano ganharam grande destaque após a Segunda Guerra Mundial com o crescimento extraordinário das cidades, que passaram a causar mudanças do clima local. A partir de então muitos cientistas têm se dedicado cada vez mais aos estudos sobre o clima das grandes cidades. O primeiro trabalho científico sobre a temática foi publicado por Luke Howard, em 1818, sobre o clima da cidade de Londres. Anos depois, Tony John Chandler é considerado um dos iniciadores dos estudos urbanos, com seu trabalho sobre o clima de Londres, em 19611. Segundo Escourrou (1991), as pesquisas sobre clima urbano nos Estados Unidos, tiveram a participação de Borntein, Changnon, Clarke, e no Canadá, de 1 O título da obra original do autor chama-se “The Climate of London” (1965) 31 Oke, onde as principais obras apontaram para o efeito da urbanização em ambiente de clima temperado. Posteriormente, as pesquisas se estenderam para outras zonas climáticas. No Brasil, os estudos sobre o assunto tiveram seus principais expoentes em Monteiro, Lombardo, Amorim. É muito claro que as cidades têm causado uma indesejável deterioração do clima local, onde a forma de ocupação e uso dos espaços urbanos pela sociedade substituem as formas naturais e superficiais em unidades artificiais, alterando os processos físicos e químicos da interface entre a litosfera e a atmosfera. Essas alterações foram observadas por Chandler: “In replacing field, farm and forest by brick, concrete, glass and macadam, man has affected the aero-dynamic, thermal, hydrological and mass- exchange processes taking place in the atmospheric boundary layer. In consequence, the meteorological properties of the air within and immediately above urban areas are profoundly changed to create a distinctive local climatic type, the urban climate”. (CHANDLER,1976. p.3) Partindo desse pressuposto de que o meio urbano causa alterações ou até mesmo cria tipos climáticos locais pela artificialidade da paisagem, então se pode considerar que o clima urbano é produto de um conjunto complexo constituído de inter-relações da atividade ecológica natural, associada aos fenômenos urbanos (HACK, 2002). Para uma melhor compreensão, o conceito de clima urbano se constrói em uma relação de alterações e modificações dos elementos do clima observados entre o meio urbano e o meio rural, sustentados pelo conceito de clima que segundo Chandler (1976), é uma consequência da profunda alteração das propriedades meteorológicas do ar imediatamente acima das cidades. Essas alterações relacionam-se com as características térmicas da superfície, a circulação de ar e a poluição atmosférica. Para Monteiro (1976) o clima urbano é também considerado uma síntese que compreende o clima de um determinado espaço territorial e sua urbanização. É um mesoclima que está inserido no macroclima e que sofre, ao nível do solo, influências microclimáticas, provenientes dos espaços urbanos. Lombardo (1985) considera que o clima urbano é uma produção da ação ecológica natural, associada aos fenômenos urbanos, constituindo um conjunto bastante complexo. 32 Brazel e Quatrocchi (2004) entendem o clima urbano como estudo das modificações que se desenvolvem principalmente através dos efeitos das mudanças de uso da terra e feedbacks para a energia, umidade e sistemas de movimento do ar locais. Para Sorre (2006), esta particularidade climática é, por sua vez, apenas um elemento das características geográficas, as quais compreendem, ainda, a forma do terreno, as águas, o mundo vivo. Ele está constantemente presente nas relações da interdependência entre esses elementos, relações que não se exprimem absolutamente por fórmulas matemáticas. Porém, considerando que a composição da cidade modifica o clima em escala local, afetando outros elementos geográficos, os estudos clássicos de clima urbano focavam as alterações que ocorriam na temperatura, na umidade do ar, na precipitação e no movimento do ar (ventos), observados no meio urbano. A preocupação com os elementos do clima urbano passou a ser relevante devido ao crescimento da população mundial, que passou a viver em ambientes urbanos. Segundo o relatório da ONU (World Urbanization Prospects, 2014), há uma previsão de que 66% da população habitarão os centros urbanos em 2050. In today’s increasingly global and interconnected world, over half of the world’s population (54 per cent) lives in urban areas although there is still substantial variability in the levels of urbanization across countries. The coming decades will bring further profound changes to the size and spatial distribution of the global population. The continuing urbanization and overall growth of the world’s population is projected to add 2.5 billion people to the urban population by 2050. At the same time, the proportion of the world’s population living in urban areas is expected to increase, reaching 66 per cent by 2050. (World Urbanization Prospects, 2014, p.2). Esta previsão de crescimento da população urbana já era feita por Hobbs (1980), que assim considerava: A growing proportion of the world's population lives in urban environments, so that by the end of this century perhaps 60 per cent of all people will live in towns. In many countries around the world, urban dwellers even now account for as much as 90 per cent of national populations. (HOBBS, 1980, p.136) Esse crescimento da população no meio urbano provoca intensas e irreversíveis modificações na paisagem, alterando toda a ecologia das cidades, em especial onde o crescimento foi mais acelerado e sem planejamento adequado (Lombardo, 1985). Ainda segundo a autora além do adensamento populacional, 33 essas grandes concentrações de áreas construídas, parques industriais, pavimentação asfáltica, associados à concentração de poluentes, criaram condições para alterar modificações na baixa troposfera em ambiente urbano. As alterações no clima urbano são marcadas pelo alto índice de construções que substituem áreas arborizadas por espaços artificializados, produzindo grandes concentrações de poluentes e aumento de temperatura alterando toda a composição química da atmosfera, como considera Hobbs: Whenever any of the commonly used construction materials are substituted for forests or fields, the physical and chemical properties of the atmospheric boundary layer are changed, so that elements such as airflow, temperatures, precipitation, humidity and visibility differ in urban as compared with rural areas. Not only is the air above cities polluted with a mixture of solid, liquid and gaseous materials, but temperatures are generally higher than in the surrounding country, precipitation tends to be increased at least in frequency and sometimes in amount, strong ventilating winds are decelerated and light winds are accelerated, and visibility and radiation receipts are lowered by the pollutants. (HOBBS, 1980, p.136). O alto padrão construtivo das cidades com diversos materiais leva a mudanças nas superfícies modificando claramente os saldos de radiação e, portanto, alterando o clima local. Para Barry e Chorley (1972); Lockwood (1974), os efeitos de estruturas urbanas são responsáveis por algumas categorias principais: 1. A produção de calor por mudanças no albedo da superfície da cidade e pela queima de combustíveis fósseis 2. A modificação da composição atmosférica. 3. Alteração da configuração da superfície e rugosidade. Landsberg, (2006) considera que: A primeira, a produção de calor, é causada pela própria cidade, indo desde aquele proveniente do metabolismo da massa de seres humanos e animais ao calor liberado por tipos de residências e indústrias, ampliados nos anos recentes por milhões de motores de combustão interna em função do grande aumento de veículos motorizados. A segunda maior influência da cidade sobre o clima, frequentemente chegando muito longe das áreas densamente povoadas, é a alteração da composição da atmosfera, ocasionada pela a adição de material sólido inerte, gases e substâncias químicas ativas que são lançados na atmosfera. E a terceira, alteração na superfície, no caso extremo, uma floresta densa substituída por um complexo de substâncias rochosas, como pedra, tijolo e concreto; naturalmente, locais úmidos, como charcos e pântanos, são drenados e a rugosidade aerodinâmica é aumentada por obstáculos de variados tamanhos. (LANDSBERG, 2006, p. 96) 34 O impacto resultante da soma destas mudanças sobre as condições climáticas das cidades tem causados transtornos em muitos casos. Na maior parte dos casos afetam a temperatura, a circulação de ventos, a precipitação e a umidade. Estas alterações foram estudadas de forma separada por diversos autores (Chandler, 1965; OKE, 1979; Landsberg, 1981; Henderson-Seller e Robinson, 1986; Escourrou,1991), que apontaram, independente do tamanho, para o fato de que as cidades tendem a ser mais quentes do que os seus arredores afetando as trocas de radiação de onda curta e onda longa por poluição do ar, desencadeando diversas alterações nos outros elementos do clima que vão desde a microescala à mesoescala. A composição atmosférica é carregada com misturas de origem antropogênica como a existência de gases NO, NO2, CO, CO2 e uma série de compostos orgânicos, bem como produtos produzidos fotoquimicamente, incluindo o Ozônio (O3). Há também uma variedade enorme de sólidos, estes são normalmente designados como aerossóis, fuligem, vapores químicos, micropartículas de metais, fragmentos de abrasão. As fontes básicas originam-se de automóveis, produção de energia, refinarias e indústrias, incineração de resíduos e atividades domésticas (HOBBS, 1980). A importância das misturas de gases e aerossóis antropogênicos no ar urbano, segundo Landsberg (1981) deve ser visto numa perspectiva dual. A primeira é a ação sobre a interação com os elementos meteorológicos e a outra perspectiva são os efeitos reais ou potenciais à saúde da população. Os estudos de Barry e Chorley (1972) apontam que as altas concentrações de misturas de gases antropogênicos na atmosfera das cidades reduzem a radiação de onda curta recebida e diminui a perda de radiação de ondas longas, também, alteram a velocidade do vento, onde a média anual dentro das cidades é cerca de 20 a 30% menos do que a observada em áreas rurais. O resultado dessas mudanças no equilíbrio de calor e vento é que as cidades tendem a ser mais quentes do que as zonas rurais circundantes. É possível também que o aumento das temperaturas da superfície associada à urbanização parece afetar a precipitação. Segundo Hobbs (1980): …through increased thermal turbulence because of increased surface temperatures, and possibly through the addition of water vapour from combustion sources. It is, however, difficult to prove urban effects on precipitation compared with that in rural areas since sampling is generally 35 poor, precipitation is notoriously variable over very small distances, and urban effects could extend outside urban areas. Measured increases of annual precipitation in and down-wind of urban areas vary but generally seem to be about 5 to 15 per cent greater, with larger increases in winter than in summer. A series of studies by Changnon observed precipitation regimes and patterns in several USA cities, showing an average annual precipitation increase of nearly 7 per cent. There was a marked increase in the number of days with thunderstorms and hail, similar to that observed in many city areas, including London. (ATKINSON, 1968, 1969 apud HOBBS, 1980, p. 138) Além de alterações no vento, na chuva, e o possível excesso de poluição, mais atenção tem sido dada ao estudo das temperaturas em áreas urbanas do que a qualquer outro elemento meteorológico. O ambiente urbano apresenta uma mistura de prédios em vidro e concreto, residências, indústrias, ruas asfaltadas e calçadas que alteram o balanço de radiação solar. Todo corpo disposto sobre a superfície terrestre apresenta uma característica física denominada de albedo. O albedo expressa o poder refletor de um objeto ou superfície e é o obtido pela relação entre a energia refletida e o total incidente, variando de zero (corpo negro) a um (espelho). A variabilidade do albedo pode ser explicada pelo uso do solo ou pela composição das superfícies. Assim o asfalto tem um dos menores índices de albedo (Quadro 01). Isso faz com que ambientes urbanos sejam muito desconfortáveis termicamente devido a várias reflexões e emissividades entre as ruas e edifícios. Quadro 01 - Propriedades radiativas de materiais naturais e urbanos. Condição da Superfície ALBEDO Solo Descoberto ou exposto 10-25% Areia (deserto) 25-40% Grama ou pastagem 15-25% Floresta 10-20% Vidros (janela) 08-52% Tinta branca 50-90% Tinta vermelha, marrom ou verde 20-35% Concreto 10-35% Asfalto 5-20% Fonte: Adaptado de OKE, 1987. A ação antrópica tem influência direta nos índices de albedo, retirando a vegetação, edificando cidades, pavimentando ruas e estradas ou praticando a agricultura. Essas intervenções causam possíveis acréscimos da temperatura no meio urbano. Estima-se que as grandes cidades que apresentam população com mais de um milhão de habitantes e com redução de áreas verdes e superfícies 36 construídas, tendem a apresentar as temperaturas mais elevadas. O centro de Londres teve uma temperatura média anual de 11,0°C para o período 1931-1960, em comparação com 10,3°C para os subúrbios, e 9,6°C para a paisagem circundante (BARRY E CHORLEY, 1972). Em Paris, o aumento na temperatura foi mais importante no início do século, registrando no período de 1931-1960, 11,2°C. A Cidade do México (México) e São Paulo (Brasil), cidades de países da América Latina, registraram 9°C e 12°C, respectivamente, na década de 1980 (ESCORROU, 1991). Segundo Oke (1979), o calor antropogênico provocado pelo adensamento e verticalização das áreas urbanas é capaz de provocar alterações sobre o clima urbano local gerando camadas atmosféricas urbanas denominadas de urban canopy layer e urban boundary layer, termos usados para distinguir as camadas que podem apresentar dimensão altamente variável e também variação térmica (Figura 02). De acordo com Amorim (2000): Canopy layer pode ser traduzida como a camada que compreende toda a “copa ou dossel urbano”. Esta camada de ar pode atingir entre 1 e 3 vezes a altura do topo dos elementos existentes à superfície, e pode apresentar uma turbulência forte de pequena escala, dependendo da rugosidade da superfície. Boundary layer seria a camada ou limite acima do canopy layer, onde existem boas condições de mistura, sendo sua altura variável e dependente da capacidade da superfície para provocar a movimentação do ar. Durante a noite pode atingir menos de 100 m, porque a superfície esfria mais depressa do que a atmosfera e, durante o dia pode atingir de 1 a 2 km, pois as correntes convectivas são mais intensas. (AMORIM, 2000 p.25 e 26) A camada atmosférica delimitada por Oke como “urban canopy layer” é considerada a mais quente de uma aglomeração urbana. A “urban boundary layer” ocupa um volume maior e é mais espessa, formando uma espécie de cúpula de calor que se desenvolve com o vento. Figura 02 - Representação esquemática da estrutura da atmosfera urbana que ilustra uma classificação de duas camadas de modificação térmica. Fonte: Oke, (1976, 2010) 37 Esta representação é uma tentativa de Oke de sintetizar a estrutura da atmosfera acima da cidade, onde o vigor desta mistura sobre a área urbana cria uma perturbação em forma de cúpula na inversão sobreposta. A causa exata do excesso de calor na atmosfera urbana é mostrada, no Quadro 2, e resume os processos mais prováveis que podem alterar o balanço de energia, favorecendo a formação do fenômeno conhecido como ilhas de calor (OKE, 1979; 2010). Quadro 02 - Hipóteses das causas da ocorrência de ilha de calor urbano no âmbito do urban canopy layer e urban boundary layer. Urban Canopy Layer - Copa Ou Dossel Urbano Urban Boundary Layer- Camada Limite Calor antropogênico proveniente dos edifícios Calor antropogênico dos telhados e da aglomeração Maior absorção da radiação de ondas curtas devido ao efeito da geometria do canyon no albedo Entrada de ar quente resultante da ilha de calor na camada de cobertura urbana Redução da perda de radiação de ondas longas dos canyons devido à redução do seu sky view factor Queda do fluxo de calor sensível da camada estável de cobertura pela convecção de penetração Maior estocagem de calor diurno e liberação noturna, devido a propriedades térmicas dos materiais urbanos. Convergência do fluxo radiativo de ondas curtas no ar poluído Redução da evaporação devido à remoção da vegetação e à impermeabilização da superfície da cidade Redução da perda de calor sensível devido à queda da velocidade do vento na camada urbana Fonte: Oke (1979); Amorim (2000). Segundo Lombardo (1985); Oke (1987); Huang et al. (2008); Nóbrega e Vital (2010), “ilhas de calor”, caracteriza-se pelo aumento da temperatura do ar nas cidades em relação às zonas menos urbanizadas ou circunvizinhas, podendo influenciar na saúde e no desconforto térmico que ultrapassa o limite tolerável pelos habitantes da cidade. Normalmente, ocorrem no centro das cidades, onde há uma grande concentração de construções de concreto, asfalto, pobres em vegetação, grande concentração de poluição do ar e o calor desprendido no processo de combustão, e de equipamentos elétricos considerados as principais variáveis envolvidas na alteração do balanço energético local. Os efeitos reais ou potenciais das elevadas temperaturas sobre a saúde da população são bastante preocupantes. Oke (1987) considera que o funcionamento bem-sucedido de um organismo vivo depende da relação entre si e seu ambiente circundante. No caso de mudança de temperatura do ambiente de forma 38 significativa, tendem a baixar ou elevar a temperatura corporal, o que pode ser prejudicial para a saúde humana. O homem é um ser homeotérmico, ou seja, a sua temperatura é mantida relativamente constante por processos metabólicos podendo sentir conforto ou desconforto fisiológico em função de temperaturas reduzidas ou elevadas. A zona de conforto que expressa o bem-estar do ser humano equivale a uma temperatura ambiente de cerca de 20-25°C, sendo que acima de 32°C o indivíduo começa sentir o desconforto pelo calor2. Segundo Oke (2002) diversos problemas de saúde têm relação direta com o calor excessivo produzido pelo ambiente urbano. Geralmente a alta temperatura tende a diminuir o vigor físico e mental, afeta as emoções e o comportamento do homem. Incidências de choques térmicos, exaustão, câimbras, enxaquecas e o estresse térmico, afetam a resistência do corpo a doenças e a capacidade produtiva, sem falar na desidratação que pode ser letal. Por isso, em ambientes urbanos considera-se vantajoso procurar locais frescos disponíveis de sombra, e ou locais mais arborizados com muito vento e mais úmido a fim de agir como regulador da temperatura no ambiente. A arborização é de extrema importância no ambiente urbano, pois tem função de amenizar as temperaturas e umidificar o ar. Segundo Henderson-Sellers e Robinson (1986), algumas cidades, como Stuttgart, na Alemanha, foram igualmente incorporadas vegetação em seu planejamento urbano, para mitigar o efeito de ilha de calor. Outros autores, como Dayton, Ohio, EUA têm experimentado “lotes de estacionamento verdes”, parques de estacionamento, cuja superfície é uma mistura de asfalto e grama, com o mesmo objetivo. Para os autores, tais estratégias, se não forem adotadas em toda a cidade, terão apenas um efeito local, uma vez que é preciso considerar a cidade como composto de uma série de microclimas interligados. Observar-se que os estudos sobre o clima urbano, com destaque para as ilhas de calor, abriram caminhos para discussões mais aprofundadas não só pela 2 Calor é definido como uma forma de energia cinética total dos átomos e moléculas que compõem uma substância, podendo ser transferida de um sistema para outro, sem transporte de massa e sem execução de trabalho mecânico. A Temperatura é uma medida da energia cinética média das moléculas ou átomos individuais, quanto mais rápido o movimento dessas moléculas mais elevada a temperatura, bem como é a condição que determina o fluxo de calor que passa de uma substância para outra (VIANELLO e ALVES,1991 citado por TORRES e MACHADO, 2011). 39 necessidade de adquirir conhecimento sobre os efeitos da urbanização no clima da cidade, mas permitindo também um entendimento prático. No Brasil, há vários estudos relacionados ao clima urbano, destacando alguns como de Lombardo (1985), que estudou as ilhas de calor na metrópole paulistana; Casseti (1995), por sua vez, obteve, em Goiânia, resultados de temperatura que indicavam a formação de ilha de calor; assim como Mendonça (2000), também estudando ilhas de calor na cidade de Londrina, PR, observou diferenças de até 13ºC entre o meio urbano e o rural daquele município. Entretanto, foi Carlos Augusto de Figueiredo Monteiro que iniciou dentro da geografia estudos mais sistematizados de climatologia geográfica, aplicando uma teoria para explicar fenômenos climáticos, observados em ambientes urbanos, que se diferenciavam dos processos climáticos de caráter mais gerais. Esta teoria foi definida pelo autor como Sistema Clima Urbano (S.C.U.), representando um marco fundamental para o clima urbano e que vem sendo utilizada na maioria dos estudos realizados no Brasil. 1.1.1. O Sistema Clima Urbano (S.C.U) Os diversos autores clássicos (CHORLEY, 1962; CHANDLER, 1965; OKE,1979; LANDSBERG, 1981) que escreveram sobre clima urbano faziam uma abordagem na época, muito centrada em parâmetros meteorológicos e instrumentais. Os estudos abordavam cada elemento do clima da cidade em separado, exatamente, dentro dos valores médios. Entretanto, Monteiro (1976) considerava que esta visão quantitativ