B-046 Gislene Figueiredo Ortiz

8/6/2019 B-046 Gislene Figueiredo Ortiz

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1 INTRODUO

O crescimento das cidades durante as ltimas dcadas tem resultado em

problemas ambientais urbanos devido falta ou inadequado planejamento urbano.

Dentre os diferentes problemas enfrentados pelos citadinos pode-se destacar o

clima urbano, gerado a partir de mudanas realizadas na cobertura da superfcie

urbana, ocasionando transformaes na atmosfera local, como: ilhas de calor,

aumento da temperatura, das precipitaes, da poluio do ar e queda na umidade

relativa do ar.

O clima urbano se forma a partir da interao entre a atmosfera urbana e

sua superfcie. De acordo com Amorim (2000, p. 25) o clima da cidade produzido

a partir de um jogo integrado entre o ar atmosfrico e o ambiente urbano edificadopelo homem. Assim, a estrutura da cidade deve ser acompanhada de suas funes,

a fim de compreender esse ambiente complexo.

A preocupao com a qualidade ambiental urbana ganha cada vez mais foco

no meio cientfico, e as tcnicas de anlise so aperfeioadas para auxiliar na

compreenso e na amenizao dos problemas ambientais urbanos.

Uma das tcnicas utilizadas no estudo do clima urbano o sensoriamento

remoto no infravermelho termal. Jensen (2009, p. 251) afirma que objetos que temtemperatura acima do zero absoluto emitem energia eletromagntica. Portanto,

todas as feies que encontramos cotidianamente na paisagem [...] e pessoas

emitem energia eletromagntica infravermelha termal. Essa energia pode ser

captada em forma de imagens por sensores instalados em avies ou em satlites,

que posteriormente so passadas para computadores e tratadas por softwares

especficos para sua visualizao de acordo com o objetivo do pesquisador.

Jensen (op. cit) demonstra estudos que avaliaram o clima de diversascidades utilizando-se de sistemas de sensoriamento remoto infravermelhos termais

de alta resoluo para detectar o efeito da ilha de calor urbana. Durante o dia de

modo geral, observaram-se que as altas temperaturas se concentravam nas zonas

comercias, seguidas pelas de servios, transporte e industrial. As menores

temperaturas diurnas foram encontradas nos corpos dgua, vegetao e terras

agrcolas. Com temperatura intermediria foram observadas as zonas de uso

residencial, devido mistura de diferentes elementos, como: casas, gramas e

coberturas arbreas. No perodo noturno, as reas comerciais, de servios, de


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transporte e de indstrias, se esfriaram relativamente rpido. Entretanto, ao

amanhecer continuaram mais quentes que as reas com vegetao e agrcolas.

Essas diferenas de temperatura na superfcie urbana configuram o clima

urbano e em consequncia as ilhas de calor, que so causadas pelo

desflorestamento e substituio da superfcie do solo por materiais no evaporativos

e no porosos, como asfalto e concreto (JENSEN, 2009, p. 288).

As ilhas de calor mudam a circulao atmosfrica da cidade fazendo com

que ocorra maior concentrao de poluentes em seu interior, conforme destaca

Nucci (2001, p. 13)

Uma das conseqncias da ilha de calor a formao da circulao do ar

caracterstica, onde a regio central se aquece e sobe, e o ar da periferiaconverge para o centro da cidade, onde se encontra o pico da ilha de calor,

formando-se, assim, um domo de poluio sobre a cidade.

Como exemplifica o autor, o ar proveniente da periferia ao se deslocar pela

cidade vai adquirindo poluentes e perdendo umidade, devido ausncia de reas

verdes e intenso trnsito, chegando ao centro urbano carregado de poluentes. Desta

maneira, o centro da cidade fica tomado de partculas poluidoras que acaba por

agravar a sade da populao urbana, principalmente com problemas respiratrios.

Essa situao potencializada durante o inverno, devido o aumento de inverses

trmicas.

Diante do exposto, pode-se afirmar que os estudos direcionados para a

qualidade ambiental urbana, so de extrema importncia, no s para melhoria da

estrutura urbana, mas tambm para a melhoria da qualidade de vida das pessoas

atingidas por tais efeitos do clima urbano.

De acordo com Lima e Amorim (2010, no paginado) a classe de anlise do

clima pode contribuir substancialmente nas anlises de qualidade ambiental, atravs

das variveis ilhas de calor, conforto trmico, temperatura da superfcie, qualidade

do ar e precipitao. Ainda conforme as autoras, a temperatura da superfcie

uma excelente varivel ao ser sobreposta s informaes de uso e ocupao do

solo entre outras, configurando-se em um elemento importante para a qualidade

ambiental urbana (op. cit). A partir da elaborao de carta de temperatura de

superfcie, pode-se analisar e indicar quais so os pontos da cidade que merecem

ateno por parte do poder pblico e mesmo pelos seus moradores.


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Para o presente trabalho, elaborou-se uma carta de temperatura de

superfcie da cidade de Cndido Mota, localizada no oeste do estado de So Paulo

Brasil - (Figura 1), com populao de 29.911 habitantes (Censo IBGE - 2010), com o

objetivo de analisar as diferenas nas temperaturas da superfcie intraurbana na

cidade e compar-las com a temperatura da superfcie do ambiente rural prximo.

Figura 1 Mapa de localizao de Cndido Mota/SP.

Para a elaborao da carta de temperatura da superfcie deste estudo,

transformou-se os valores digitais para temperatura em graus Celsius da imagem do

satlite Landsat 7, da banda 6 do infravermelho termal, com resoluo espacial de

60 metros, obtidas no site da United States Geological Survey (USGS:

) do dia 04 de maro de 2003.

Assim, foi possvel verificar que as diferentes coberturas das estruturas da

cidade j apresentam uma variao na temperatura significativa, especialmente se

comparada com o ambiente rural.


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2 O SATLITE LANDSAT 7

O satlite Landsat 7 (Figura 2) foi lanado em 15 de abril de 1999, da Base

Area de Vandenburg, CA Estados Unidos, numa rbita sncrona com o Sol. A

responsabilidade pelo projeto, desenvolvimento, lanamento, verificao da rbita,

instalao e operao do sistema de solo coube a NASA (National Aeronautics and

Space Administration). O processamento e distribuio dos dados, gerenciamento

da misso e manuteno do arquivo de dados do Landsat 7 ficou a cargo do Servio

Geolgico americano (United States Geological Survey USGS).

Figura 2 Ilustrao do satlite Landsat 7Fonte: http://science.hq.nasa.gov/kids/imagers/teachersite/l7scan.gif

O satlite foi projetado para trabalhar juntamente com os satlites EOS Terra

eAqua da NASA, para se atingir trs objetivos:

Manter a continuidade dos dados, fornecendo dados que soconsistentes com dados Landsat prvios em termos de geometria,resoluo espacial, calibrao, caractersticas de cobertura ecaractersticas espectrais;

Gerar e periodicamente atualizar um arquivo global de imagenssubstancialmente livres de cobertura de nuvens e com boas condiesde iluminao;

Continuar a tornar os dados do tipo Landsat disponveis para osEstados Unidos e para usurios internacionais a custos satisfatrios eexpandir o uso desses dados para pesquisas de mudanas climticasglobais e propsitos comerciais. (JENSEN, 2009, p. 207).

De acordo com Jensen (2009, p. 207) o Landsat 7 uma plataforma

estabalizada em trs eixos portando um instrumento apontando para o nadir, o

ETM+

. O sensor ETM+

um subproduto dos sensores Thermatic Mapper dosLandsats 4 e 5, que tem como base tecnologia a varredura mecnica.


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O Landsat 7 composto por oito bandas (Tabela 1), sendo as de 1 a 5 e 7

do ETM+, com resoluo espacial de 30 x 30 m. A banda 6 do infravermelho termal

tem resoluo espacial de 60 x 60 m (Banda utilizada neste trabalho). E por fim, a

banda 8 pancromtica de resoluo espacial de 15 x 15 m.

Tabela 1 - Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+)

Banda Resoluo Espectral(m)

Resoluo Espacial(m) no Nadir

1 0,450 0.515 30 x 30

2 0,525 0,605 30 x 30

3 0,630 0,690 30 x 30

4 0,750 0,900 30 x 30

5 1,55 1,75 30 x 30

6 10,40 12,50 60 x 60

7 2,08 2,35 30 x 30

8 (pancromtica) 0,52 0,90 15 x 15

Organizao. ORTIZ, G. F. Fonte: Jensen (2009, p. 213)

Conforme Jensen (2009, p. 208) o Landsat 7 est numa rbita de 705 km

acima da Terra, coleta dados em uma faixa de 185 km e no pode observar fora do

nadir. Seu intervalo de revista de 16 dias.

Em 31 de maio de 2003, o Scan Line Corrector (SLC) do ETM + parou de

funcionar, ocasionando uma perca de dados nas imagens obtidas a partir daquela

data, pois o defeito no pode ser consertado. Esse defeito dificulta o encontro de

dados e imagens posterior a essa data, por esse motivo, a imagem deste trabalho

referente ao ano de 2003.

3 MATERIAIS E PROCEDIMENTOS METODOLGICOS

A carta de temperatura de superfcie de Cndido Mota/SP foi elaborada a

partir do tratamento da imagem do satlite Landsat 7 do dia 04 de maro de 2003,

da banda 6 do infravermelho termal, com resoluo espacial de 60 metros e

resoluo espectral de 10,4 a 12,5 m - micrmetro (Tabela 1). As imagens desse

satlite podem ser obtidas gratuitamente junto ao site da United States Geological

Survey(USGS: ).


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O tratamento da imagem consistiu em transformar os valores digitais da

mesma para temperatura em graus Celsius (C) no programa IDRISI Andes 15.0,

[...] com a utilizao de parmetros fixos de converso de nveis de cinza da

imagem (NC) para radincia, depois para temperatura Kelvin e finalmente para

graus Celsius (C) obtidos no site1 do satlite Landsat (NASA) (LIMA; AMORIM,

2010, sem paginao).

Conforme aponta Dumke (2007, p. 246) o clculo para se obter as

temperaturas de superfcie, de modo geral, deve cumprir a sequncia:

Os valores de nveis de cinza (NC) da imagem so primeiro convertidospara radincia espectral, por meio dos parmetros de radincia calibraoabsoluta de ps-lanamento do sensor TM. Os valores de radincia

espectral obtidos so, ento, transformados em refletncia aparente; A estimativa das temperaturas da superfcie terrestre, em graus Kelvin, por

radiometria, baseia-se nas Leis de Stefan-Boltzman e Lei de Plank. Combase nos valores estimados de emissividade obtm-se a temperatura dasuperfcie mediante a inverso da equao de Plank para corposradiadores seletivos; e,

Gera-se a grade de temperatura da superfcie mediante a transformaode graus Kelvin para graus Celsius (C), subtraindo os valores de T de273,16.

Desta forma, primeiramente no programa IDRISI criou-se um novo projeto

para importar a imagem do infravermelho termal banda 6, convetendo-se os nveisde cinza para informaes de radincia a partir da seguinte frmula:

L = ((lmax - Lmin) / (QCALMAX QCALMIN)) * (QCALMIN-QCAL) + Lmin

Os significados da frmula podem ser observados na Tabela 2:

Tabela 2 Elementos da frmula de converso para radincia

L Radincia espectral em sensor de abertura de em Watts

QCAL Valor quantizado calibrado pixel em DNLmin Radincia espectral, que dimensionado para QCALMIN em

Watts = 0.000LMax Radincia espectral, que dimensionado para QCALMAX =

17.040QCALMIN O mnimo valor quantizado calibrado pixel (correspondente a Lmin

), em DN = 1

QCALMAX Mximo valor quantizado calibrado pixel (correspondente a LMax) no DN = 255

Organizao: LIMA, V., 2010, sem paginao. Fonte:

1Disponvel em:< http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/handbook/handbook_htmls/chapter11/chapter11.html>.


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De acordo com Dumke (2007, p. 411), os valores de Li,max e Li,min podem

se alterar em funo da data de imageamento e do tipo de sensor. Os parmetros

que devem ser utilizados em imagens ETM+ encontram-se na Tabela 3.

Tabela 3 ETM + Faixa de radincia espectral

Nmerode

Bandas

Processada antes de 01 dejulho de 2000

Processada depois de 01 dejulho de 2000

Baixoganho

AltoGanho

Baixoganho

Altoganho

Lmin Lmax Lmin Lmax Lmin Lmax Lmin Lmax

1 - 6,2 297,5 - 6,2 194,3 - 6,2 293,7 - 6,2 191,62 - 6,0 303,4 - 6,0 202,4 - 6,4 300,9 - 6,4 196,53 - 4,5 235,5 - 4,5 158,6 - 5,0 234,4 - 5,0 152,9

4 - 4,5 235,0 - 4,5 157,5 - 5,1 241,1 - 5,1 157,45 - 1,0 47,70 - 1,0 31,76 - 1,0 47,57 - 1,0 31,066 0,0 17,04 3,2 12,65 0,0 17,04 3,2 12,647 0,35 16,60 0,35 10,932 0,35 16,54 0,35 10,808 - 5,0 244,00 - 5,0 158,40 - 4,7 243,1 - 4,7 158,3

Fonte:

Em seguida, aplicou-se a frmula a seguir para converter os valores digitais

em tempertura Kelvin:

Onde:T = temperutura efetiva no satlite em Kelvin;

K2 = constante de calibrao 2, valores na tabela 4;

K1 = constante de calibrao 1, valores na tabela 4

L = radincia espectral em Watts / (metros quadrado *ster* m)

Tabela 4 ETM + Constantes de calibrao da banda termal

Constant 1 - K1 Watts /(metros quadrado ster * * mm)

Constant 2 - K2 Kelvin

Landsat 7 666.09 1282.71

Fonte:

Posteriormente, aplicou-se a frmula para converter os graus Kelvin em

graus Celsius (C), ainda no programa IDRISI. Assim, subtraiu-se 273,15 dos valores

de temperatura gerando a grade da temperatura de superfcie.


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Para finalizar, foi dado um zoom para selecionar a rea onde a cidade se

encontra e salv-la em formato BMP. A malha urbana foi inserida na imagem no

programa SURFER ( marca registrada da Golden Software).

4 DISCUSSO DOS RESULTADOS

Os resultados apresentados neste trabalho so provenientes da anlise da

carta de temperatura da superfcie de Cndido Mota/SP, relacionando as

informaes contidas no mapa de uso e ocupao do solo urbano (Figura 3), que

considera a cobertura vegetal, densidade de construes e tamanho de lotes.

O mapa de uso e ocupao do solo urbano de Cndido Mota foi elaborado

com base em observaes de trabalho de campo e imagem de satlite. Foramselecionados seis setores que destacam as principais diferenas de cobertura da

superfcie urbanizada, so eles:

Setor I rea densamente construda com vegetao arbrea (rea cor

de rosa - Figura 3), em alguns pontos se encontram reas verdes e

tambm praas;

Setor II rea densamente construda com vegetao arbrea esparsa e

presena de praas (cor vermelha - Figura 3), encontram-se o comrcio,residncias, algumas escolas e praas dotadas de vegetao arbrea

significativas;

Setor III rea densamente construda com vegetao arbrea esparsa e

terrenos menores (cor laranja - Figura 3), formada por conjuntos

habitacionais;

Setor IV rea densamente construda com vegetao arbrea esparsa e

presena de reas verdes (cor verde - Figura 3). So dois bairros

distantes, com aproximadamente 20 anos, onde a populao foi

construindo suas residncias e ainda falta arborizao;

Setor V rea com construo esparsa e vegetao arbrea, terrenos

grandes e presena de reas verdes (cor amarela - Figura 3). Os terrenos

que compem esse setor so grandes, muitos com piscinas, dotados de

gramados, com construes grandes e esparsas, por se tratar de um

bairro de classe mdia alta.


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Setor VI rea industrial (cor marrom - Figura 3), composta por uma

grande indstria de bebidas e pequenas indstrias de mveis, cermicas

e lages.

Figura 3 Mapa de Uso e Ocupao do Solo Urbano de Cndido Mota/SP

As informaes do terreno sobrepostas a carta de temperatura de superfcie

auxiliam no diagnstico do clima urbano, pois, as diferentes coberturas da cidade


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absorvem e refletem radiao solar dependendo do seu grau de emissividade,

influeciando a temperatura do ar.

Conforme Jensen (2009, p. 258) a emissividade do mundo real deve ficar

em algum lugar entre 0 e 1 mas nunca igualar-se a 1. A emissividade (Tabela 5) de

um objeto pode ser influenciada por diversos fatores, como: cor, composio

qumica, rugosidade superficial, teor de umidade, compactao, campo de visada,

comprimento de onda e ngulo de visada. Desta forma, se a refletividade aumentar,

a emissividade tende a diminuir. Um exemplo que pode ser dado, o da cor, pois

objetos de cor escura so melhores absorvedores e emissores, do que os objetos de

cor clara, que reflem mais a energia incidente.

Tabela 5 Emissividade de 8 - 14 m para materiais selecionadosMaterial Emissividade,

gua 0,92 0,98

Alumnio (folha) 0,05

Asfalto 0,95

Cimento/pedra 0,97

Concreto 0,71 0,90

Florestas (decdua/conferas) 0,97 0,99

Tijolo vermelho e spero 0,93

Vegetao 0,96 0,98

Fonte: McDonnell Douglas, D. 1982; Sabins, 1997; Lillesand and Keifer, 2003; in Jensen (2009, p.260)

Com base em tais informaes, pode-se analisar a temperatura da superfcie

da cidade de Cndido Mota, a partir da carta de temperatura de superfcie elaborada

para este trabalho (Figura 4). A variao de temperatura da superfcie da cidade

estudada de acordo com a figura 4, foi de aproximadamente 11,5 C, sendo a

mnima de 23C e a mxima de 35C.

Determinadas reas foram destacadas na figura 5, para melhorar a

visualizao dos resultados. A foto 1 da figura 5, destaca a alta temperatura,

aproximandamente 33C, da cobertura de zinco da indstria de bebidas, localizado

no setor V do mapa de uso e ocupao do solo (Figura 3). Esse tipo de cobertura,

reflete grande quantidade de energia solar e tambm a retm, mantendo a superfciesuperaquecida e provavelmente aumentando a temperatura do ar da regio prxima.


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Outra rea destacada na figura 5 a praa do Frum Municipal (Foto 2), que

apresentou temperatura prxima de 25C, sendo esta bem menor do que a rea

apresentada anteriormente. Essa temperatura da superfcie mais amena, se deve a

grande quantidade de cobertura rborea, que absorve a radiao solar e tem baixa

refletividade.

A foto 3 da figura 5 aponta uma rea coberta por vegetao rborea,

localizada na poro nordeste da malha urbana. Essa rea apresentou tambm

baixa temperatura de superfcie, 25C aproximadamente, se comparada com as

demais reas da cidade.

Figura 4 - Carta de temperatura da superfcie de Cndido Mota/SP. Elabora a partir da imagem doinfravermelho termal, banda 6 do satlite Landsat 7, resoluo espacial de 60 metros, do dia 04 demaro de 2003. Fonte da imagem: United States Geological Survey(USGS: ).Organizao: ORITZ, G. F. (2010)


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e noroeste da carta so formadas por solo exposto, por isso apresentam

temperaturas mais elevadas devido seu alto nvel de refletividade. Mesmo sendo de

pequeno porte, a cidade j apresenta diferenas na temperatura do ar, devido

influncia da urbanizao, tanto no que diz respeito ao ambiente rural como

intraurbana.

5 CONSIDERAES FINAIS

Perante o avano da urbanizao e suas consequncias, pode-se afirmar

que os esforos cientficos para melhorar a qualidade ambiental urbana vm

crescendo nos ltimos anos. A tcnica empregada neste trabalho pode contribuir

para o estudo do clima urbano, podendo ser utilizada com outros mtodos.Sabe-se que o clima urbano resultante da modificao da superfcie

urbana, ento, conhecer o comportamento trmico dos diferentes materiais

construtivos essencial para se trabalhar em prol de uma cidade mais agradvel

para os citadinos.

Como foi demonstrado neste texto, atravs do tratamento de imagem do

satlite Landsat 7 no canal termal, observou-se que a cidade de Cndido Mota j

possui diferenas significativas em relao temperatura de sua superfcie, o queprovavelmente influencia no clima urbano da mesma. Destaca-se que a zona

industrial e o centro da cidade se apresentaram mais aquecidos que as demais

reas. Vale ressaltar que reas cobertas por vegetao arbrea apresentaram

temperaturas mais baixas e devem influenciar a temperatura do ar, deixando as

proximidades mais agradvel. Observa-se que o rural prximo apresenta de forma

geral temperaturas mais baixas se comparada com a da cidade, excludo-se as

reas de solo exposto.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

AMORIM, M.C.C.T. O Clima Urbano de Presidente Prudente/SP. So Paulo, 2000,322p. Tese (Doutorado em Geografia Fsica) Faculdade de Filosofia, Letras eCincias Humanas, USP.

DUMKE, Eliane Mller Seraphim. Clima urbano/conforto trmico e condies de

vida na cidade uma perspectiva a partir do aglomerado urbano da regiometropolitana de Curitiba. Tese de Doutorado. Curitiba: UFPR, 2007.


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JENSEN, John R. Sensoriamento Remoto do ambiente: uma perspectiva emrecursos terrestres. 2 ed. So Jos dos Campos: Parnteses, 2009.

LIMA, V.; AMORIM, M.C.C.T. A utilizao de cartas de temperatura da superfciena anlise de qualidade ambiental urbana. In: IX Simpsio Brasileiro deClimatologia Geogrfica: climatologia e gesto do territrio, 2010, Fortaleza-Cear,CD-ROM.

LOMBARDO, M. A. Ilhas de Calor nas metrpoles. So Paulo: Hucitec: 1985.

MONTEIRO, C. A. F. Teoria e clima urbano. So Paulo: USP/IG, 1976.

NUCCI, J. C. Qualidade ambiental e adensamento urbano. So Paulo:

Humanitas/FAPESP, 2001, 236p.

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