Clima urbano e saúde: análise da correlação entre ilha de calor, concentração de MP10 e espacialização de casos de doenças respiratórias em Sinop (MT) - Araújo, Luis Flávio de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025)
A relevância da compreensão da relação sociedade-natureza é essencial diante da emergência climática, pois as ações humanas influenciam as dinâmicas locais e configuram o desconforto térmico e agravos da saúde humana, sendo a base para o Sistema Clima Urbano. Adiciona-se gravidade a esse fato, as desigualdades socioeconômicas que dificultam o enfrentamento dos problemas socioambientais tornando parte da população mais vulnerável aos seus efeitos negativos. Neste contexto e com foco na cidade de Sinop (MT), buscou-se investigar a relação entre a formação da ilha de calor, a concentração do material particulado, os casos de doenças respiratórias e os sistemas atmosféricos atuantes. Assim, foi preciso analisar os aspectos socioeconômicos e ambientais da área e sua formação histórica; analisar a configuração espaço-temporal da ilha de calor e sua associação às características físicas e construtivas; investigar a dinâmica temporal do material particulado e sua distribuição urbana-rural; indicar as características socioespaciais e temporais dos dados referentes à doenças respiratórias e sua possível relação com elementos climatológicos e a dinâmica do material particulado; e compreender as possíveis áreas e população mais susceptíveis aos efeitos negativos da relação ilha de calor, concentração de material particulado e doenças respiratórias, na perspectiva da vulnerabilidade social. Para tanto, analisou-se a ilha de calor por meio de técnicas estatísticas como a regressão linear múltipla e representativas como tabelas dinâmicas e painéis espaço temporais, com base nos dados de pontos fixos e imagem de satélite. A dinâmica do material particulado foi analisada a partir de dados de reanálise e coletados a partir de sensor de baixo custo (SDS011), e expressos em peças gráficas e por meio de análises de correlações. Para aspectos da saúde, utilizou-se dos dados de internações disponibilizados pelo Sistema de Informações Hospitalares e a aplicação de medidas de tendência central para caracterização; técnicas de geoprocessamento para espacialização dos dados; e estatísticas como Modelos Lineares Generalizados e Modelos Não Lineares com Atraso Distribuído para relacionar as hospitalizações, os elementos climáticos e o material particulado. Os resultados possibilitam compreender o papel dos processos históricos de formação e consolidação de Sinop na espacialidade das paisagens urbanas e rurais, bem como na orientação dos aspectos socioeconômicos da população. No âmbito da ilha de calor, constatou-se sua relação com a sazonalidade dos elementos climáticos e sistemas atmosféricos que condicionam maiores intensidades horárias e espaciais no período de estiagem. Também se observou que os aspectos paisagísticos e sua localização, no intraurbano ou em áreas mais afastadas, modulam a espacialização de suas intensidades. O material particulado, por sua vez, é influenciado por fontes locais e regionais, sendo mais concentrado nos períodos de estiagem e associado aos sistemas atmosféricos para dispersar ou intensificar suas concentrações. Quanto à variação urbano-rural, constatou-se que, no período seco, o ponto rural apresentou maiores concentrações durante o dia, enquanto os pontos urbanos mostraram tal característica à noite. Não se constatou a correlação direta entre a ilha de calor e o material particulado, contudo, observou-se que ambos os fenômenos agem ao mesmo tempo sobre o urbano em sua totalidade, o que se configura como um problema. A incidência de internações por doenças respiratórias mostrou padrões sazonais, com maior ocorrência entre abril e setembro e impacto mais acentuado em grupos etários vulneráveis (<1 a 4 anos e ≥ 60 anos). Os modelos estatísticos possibilitaram a observação de relações entre os elementos climáticos e as hospitalizações, assim como indicaram que variações térmicas e a umidade relativa influenciam diretamente nas hospitalizações, enquanto o material particulado apresenta efeito defasado de 15 a 20 dias. A construção do Índice de Vulnerabilidade Social revelou que as áreas mais vulneráveis estão afastadas do centro urbano, associadas a menor renda per capita, baixa escolaridade e maior concentração de população autodeclarada preta e parda. A análise integrativa permitiu compreender como os fatores ambientais e sociais interagem para gerar padrões diferenciados de vulnerabilidade, fornecendo subsídios para políticas públicas voltadas à mitigação dos impactos da ilha de calor e do material particulado sobre a saúde da população. Por fim, a hipótese foi parcialmente confirmada ao se verificar um padrão espacial das doenças respiratórias associado às características fisiológicas e socioeconômicas da população, bem como à influência da sazonalidade das atividades rurais na concentração de material particulado, especialmente no período diurno. Contudo, não se observou correlação direta entre o material particulado e a ilha de calor, mas sim uma atuação conjunta, o que ainda representa um desafio na compreensão das interações entre clima, saúde e fatores de risco.

The relevance of understanding the society-nature relationship is essential in the face of climate emergency, as human actions influence local dynamics and contribute to thermal discomfort and adverse effects on human health constituting the basis for the Urban Climate System. This issue is further exacerbated by socioeconomic inequalities, which hinder efforts to address socio-environmental challenges and render segments of the population more vulnerable to their impacts. In this context, and focusing on the city of Sinop, in the state of Mato Grosso, Brazil, this study aimed to investigate the relationship between the formation of the urban heat island, the concentration of particulate matter, respiratory diseases, and prevailing atmospheric systems. To this end, it was necessary to analyze the socioeconomic and environmental characteristics of the area and its historical development; assess the spatiotemporal configuration of the urban heat island (UHI) and its association with physical and structural features; investigate the temporal dynamics of particulate matter and its urban-rural distribution; identify socio-spatial and temporal patterns of respiratory disease data and their potential relationship with climatological elements and particulate matter dynamics; and understand the areas and populations most susceptible to the negative effects arising from the interaction among the urban heat island, particulate matter concentration, and respiratory diseases, from the perspective of social vulnerability. The urban heat island was analyzed through statistical techniques such as multiple linear regression, and representative methods such as pivot tables and spatiotemporal panels, using fixed-point data and satellite imagery. The dynamics of particulate matter were analyzed using atmospheric reanalysis data and data collected from a low-cost sensor (SDS011) and expressed in graphical visualizations and correlation analyses. Regarding health aspects, hospital admission data provided by the Hospital Information System were used, applying measures of central tendency for characterization, geoprocessing techniques for spatialization, and statistical models such as generalized linear models and distributed lag nonlinear models to relate hospitalizations, climatic elements, and particulate matter. The results make it possible to understand the role of historical processes in the formation and consolidation of Sinop in shaping the spatial configuration of urban and rural landscapes, as well as influencing socioeconomic characteristics of the population. In relation to the urban heat island, its occurrence was associated with the seasonality of climatic elements and atmospheric systems, which condition higher hourly and spatial intensities during the dry season. It was also observed that landscape characteristics and their location, whether within the urban core or in more peripheral areas modulate the spatial distribution of heat island intensity. Particulate matter, in turn, is influenced by both local and regional sources, showing greater concentrations during the dry season and being affected by atmospheric systems that disperse or intensify its presence. Regarding urban-rural variation, during the dry season, the rural monitoring point recorded higher concentrations during the day, while urban points exhibited this pattern at night. No direct correlation was found between the urban heat island and particulate matter; however, both phenomena act simultaneously upon the urban space as a whole, which constitutes a significant problem. The incidence of hospitalizations due to respiratory diseases revealed seasonal patterns, with higher occurrence between April and September, and a stronger impact on vulnerable age groups (<1 a 4 years and ≥ 60 years). Statistical models enabled the identification of relationships between climatic elements and hospitalizations, indicating that temperature variations and relative humidity directly influence hospitalizations, while particulate matter shows a delayed effect between fifteen and twenty days. The construction of the Social Vulnerability Index revealed that the most vulnerable areas are located on the outskirts of the urban center, associated with lower per capita income, lower education levels, and a higher concentration of self-declared Black and Brown populations. The integrative analysis made it possible to understand how environmental and social factors interact to produce differentiated vulnerability patterns, providing input for public policies aimed at mitigating the impacts of the UHI and particulate matter on public health. Finally, the initial hypothesis was partially confirmed, as a spatial pattern of respiratory diseases was identified in association with the physiological and socioeconomic characteristics of the population, as well as the seasonal influence of rural activities on particulate matter concentrations, particularly during daytime hours. However, no direct correlation was observed between particulate matter and the UHI, but rather a concurrent action, which still represents a challenge in understanding interactions among climate, health, and risk factors.
Urban climate and health: an analysis of the relationship between the urban heat island, PM10 concentration, and the spatial distribution of respiratory disease cases in Sinop, Mato Grosso, Brazil
Keywords: Interação sociedade-natureza; Problemas socioambientais; Vulnerabilidade social; Society–nature interaction; Socio-environmental issues; Social vulnerability