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Análise da temperatura de superfície em ambientes urbanos: um estudo por meio do sensoriamento remoto na cidade de Porto Velho/RO (1985-2011)

Analyse de la température de surface en zone urbaine: une étude par télédétection à Porto Velho/RO (1985-2011)
Surface temperature analysis in urban environment: a study by remote sensing at Porto Velho/RO (1985-2011)
Graziela Tosini Tejas, Dorisvalder Dias Nunes, Reginaldo Martins da Silva de Souza, Ana Cristina Strava Corrêa et Michel Watanabe

Résumés

Le climat urbain est un phénomène résultant du site urbain, étant donné que le changement dans l'utilisation et dans l'occupation des terres y intervient, ce qui provoque les îles de chaleur. Dans ce travail, le domaine d'étude choisi a été la ville de Porto Velho, capital du Rondônia. L'objectif était d'analyser la répartition spatiale de la température de surface et la densité de la végétation pour les années 1985-2011,en utilisant les données du capteur TM de la série Landsat-5, dans le logiciel SPRING version 5.1.8, développé par l’INPE –Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Institut National de Recherche Spatiale). La méthode utilisée est basée sur la théorie du Climat Urbain, développée par Monteiro (1976), à partir de la compréhension des régions d'interprétation du climat du milieu urbain: transformation et production. À partir de l'indice de végétation (NDVI) on a observé la réduction de la couverture végétale qui s’est étendu depuis la zone centrale, en 1985, à d'autres parties de la zone urbaine en 2011. La suppression de la végétation est le résultat du processus d'urbanisation désordonnée, dont le modèle pratiqué partout en Amazonie occidentale a été reproduit à Porto Velho-RO. La réduction de la végétation a contribué à l'augmentation de la température de surface, ce qui provoque des îles de chaleur diffuses dans tout le domaine d'étude et configure les «archipels de chaleur». Par conséquent, on peut dire que la suppression de la végétation a influencé l'augmentation de la température de surface, présentant entre 1995 et 2011, une amplitude de 10°C, caractérisée comme l'un des agents de modification du climat urbain, tandis que sa conservation et/ou densification a favorisé la formation d'îles de fraîcheur.

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Porto Velho

Índice de palavras-chaves :

Porto Velho, clima urbano, NDVI, ilhas de frescor.
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Texte intégral

Porto VelhoAfficher l’image
Crédits : Hervé Théry 2012

Os autores agradecem ao Sistema de Proteção da Amazônia (SIPAM – Porto Velho), em especial à Divisão de Meteorologia e Climatologia (DIVMET-SIPAM). Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Rondônia (IFRO), em especial ao Prof. Sabino, ao Laboratório de Geografia e Planejamento Ambiental da Universidade Federal de Rondônia e à CAPES pelo incentivo ao desenvolvimento deste trabalho.

1A cidade poder ser grande modificadora do micro e meso climas. O processo de urbanização desordenado promove um fenômeno peculiar nas cidades denominado de “ilhas de calor”, quase sempre observado em locais com excessiva quantidade de construções e baixa concentração de áreas verdes, resultando em temperaturas mais elevadas do que em áreas vizinhas ou não urbanizadas. Costa, Silva e Peres (2010) e Bias, Baptista e Lombardo (2003) destacaram que os diferentes padrões de reflexão, ou o albedo, são altamente condicionados pelos materiais empregados na construção civil. Dependendo desse índice de reflexão, mais radiação será absorvida e mais calor será emitido pela superfície, intensificando a formação das ilhas de calor.

2O clima urbano é definido por Monteiro (1976) como um clima do espaço terrestre e sua urbanização, denominado de Sistema Clima Urbano (SCU). Um sistema singular, aberto, evolutivo, dinâmico, adaptativo e passível de auto regulação que abrange um clima local (fato natural) e a cidade (fato social). O estudo do clima urbano visa compreender a organização climática peculiar da cidade e pressupõe, inicialmente, um nível de enfoque que compreende o clima local, estendendo-se aos níveis regionais (mesoclima) e até globais (macroclima) (COLTRI, 2006).

3O SCU pode ser atenuado com a presença de vegetação que funciona como reguladora da temperatura urbana, pois absorve com mais facilidade a radiação solar utilizada nos processos biológicos (fotossíntese e transpiração), reduz a poluição atmosférica e, quando próxima aos corpos d’água, tende a apresentar temperaturas mais amenas e, consequentemente, diminuem o efeito das ilhas de calor (GOMES; AMORIM, 2003). Para avaliar e analisar as ilhas de calor, o emprego de imagens de satélite é a técnica mais utilizada. Para os estudos de grandes áreas, o sensoriamento remoto é a ferramenta adequada, uma vez que possibilita ao pesquisador obter informações dos alvos da superfície terrestre a partir do registro da interação entre a energia eletromagnética e estes alvos (CASTRO, 2009).

4A pesquisa aventurou estudar um centro regional de destaque na Amazônia Ocidental, na cidade de Porto Velho, capital do Estado de Rondônia. Em seus pouco mais de 100 anos de história, observamos que Porto Velho sofreu modificações em função de surtos migratórios decorrentes dos seguintes projetos e ações: construção da Estrada de Ferro Madeira Mamoré (1908-1912); extração da borracha no período da 2ª Guerra Mundial, denominado por alguns de 2º ciclo da borracha; extração de cassiterita (1956); e, a lavra de ouro aluvionar a partir do final dos anos de 1970 (CARDOSO; MÜLLER, 1978; NUNES, 2004).

5Novos incrementos populacionais foram observados a partir dos anos de 1990 e 2000, os quais foram potencializados, mais recentemente, com a construção e a instalação, a partir de 2008, de duas Usinas Hidroelétricas no complexo do rio Madeira (Santo Antônio e Jirau), obras do Programa de Aceleração do Crescimento (PAC) do Governo Federal (CAVALCANTE, 2012). As migrações e as dinâmicas territoriais e os grandes investimentos em infraestrutura foram se estabelecendo em Rondônia – mais destacadamente, em sua capital – e os reflexos sobre a área urbana significaram sua expansão sem o respectivo planejamento.

6Isso provocou a alteração da vegetação natural com a consequente modificação do microclima local. As ações antrópicas, tais como processo de urbanização, desmatamento, modificações nos corpos d’água e queimadas podem provocar bruscas alterações no clima e criar condições desfavoráveis à qualidade de vida das sociedades urbanas, particularmente no que se refere ao conforto térmico nas cidades. Neste sentido, o objetivo do trabalho foi o de analisar a temperatura de superfície da mancha urbana de Porto Velho/RO, no período compreendido entre 1985 a 2011, por meio de imagens de satélite do sensor TM Landsat-5.

Área de Estudo

7Porto Velho, situada na porção meridional da Amazônia Ocidental, possui uma área urbana de 116,90 Km2 PORTO VELHO, 2008), no entanto a área de estudo refere-se a 117,34 Km2. O estado de Rondônia localiza-se em uma área de transição entre o domínio morfoclimático do cerrado e o amazônico (AB’SABER, 2003). Bastos e Sá Diniz (1982) definem o clima de Porto Velho de acordo com o sistema de Köppen, submetendo-o ao grupo de clima tropical chuvoso do tipo Aw com características de elevados índices pluviométricos e um breve período de estiagem que pode ser de três a cinco meses secos (NIMER, 1989).

8Fernandes e Guimarães (2002), ao analisarem o clima de Rondônia, afirmaram que o município de Porto Velho está inserido em uma região com duas estações climáticas distintas. O período chuvoso, que ocorre de outubro a abril, e o período seco, predominante nos meses de junho, julho e agosto, sendo que os meses de maio e setembro são períodos de transição. Santos Neto (2010) explica que a estação chuvosa é denominada de inverno amazônico e a estação seca de verão amazônico, devido à tradição local na interpretação de fenômenos climáticos que associam períodos secos e chuvosos à sensação térmica.

9A configuração espacial da cidade de Porto Velho, atualmente, encontra-se subdividida em quatro zonas: central, norte, leste e sul. Partindo-se da zona central, composta pelo primeiro núcleo de ocupação, temos a zona norte, sul e leste (Figura 01). Como a cidade surgiu às margens do rio Madeira, esse foi o ponto de partida para o avanço da ocupação urbana da cidade (NASCIMENTO, 2010).

Figura 01 – Mapa de localização da área urbana no município de Porto Velho

Figura 01 – Mapa de localização da área urbana no município de Porto Velho

Fonte: Modificado de Rondônia (2002).

Materiais e Métodos

10Dentre os procedimentos adotados na metodologia, destacaram-se: levantamento de informações bibliográficas, aquisição de dados da estação meteorológica (82824-SBPV-código sinótico), dados do sensor orbital Landsat e dados cartográficos vetoriais da área de estudo. O período escolhido de 1985 a 2011 se deve às informações meteorológicas disponíveis e a melhor seleção de imagens de satélites sem cobertura de nuvens.

11O estudo do clima urbano em Porto Velho foi adaptado da proposta metodológica de Teoria e Clima Urbano de Monteiro (1976), segundo a qual o Sistema Clima Urbano (SCU) pode ser organizado em graus de hierarquia denominados de Canais de Percepção Humana. O canal de percepção humana de caracterização do conforto térmico norteou os procedimentos adotados em todas as etapas do estudo, com enfoque para as regiões de Transformação e Produção. A região de transformação foi considerada como fonte transformadora nesse subsistema, na qual o uso e a ocupação da terra urbana se deu ao longo dos ciclos econômicos e de outras dinâmicas territoriais observadas nos últimos anos em Porto Velho. Essa região utilizou o método da densidade de vegetação, o processo mais perceptível, enquanto alteração da paisagem.

12De outro modo, a região de produção significou a resposta às modificações da região de transformação, o que desencadeia, por exemplo, as “Ilhas de Calor”, podendo ser observado no fluxograma apresentado na figura 02.

Figura 02 – Fluxograma dos procedimentos metodológicos fundamentados em Monteiro (1976).

Figura 02 – Fluxograma dos procedimentos metodológicos fundamentados em Monteiro (1976).
softwareImpima

13a) Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI): o índice é expresso por:

14NDVI= (ρIVP-ρV) / (ρIVP+ρV)

15Onde:

16ρIVP é a reflectância no infravermelho próximo;

17ρV é a reflectância no vermelho.

18O uso dos índices de vegetação tem por objetivo explorar as propriedades espectrais da vegetação, em especial nas regiões do visível (vermelho) e do infravermelho próximo. O cálculo de NDVI foi realizado com a banda 3 (0,63µm a 0,69µm) e com a banda 4 (0,76µm a 0,90µm) dos anos de 1985, 1995, 2006 e 2011. Ponzoni e Shimabukuro (2007) explicam que os níveis de cinza estão distribuídos entre 0 e 256 (8 bits), em que a imagem apresenta diferentes tons de cinza que estão relacionados a valores de NDVI que variam entre -1 a +1. Ainda segundo INPE (2011), os tons de cinza mais claro estão relacionados a valores de NDVI mais elevados, caracterizando áreas com quantidades superiores de vegetação fotossinteticamente ativa, enquanto os tons mais escuros (níveis de cinza próximos a zero) são valores mais baixos, o que representa áreas com menor quantidade de vegetação que correspondem a alvos urbanos, como área construída, solo exposto e água.

19A aplicação do índice de vegetação refere-se ao cálculo de imagens de reflectância aparente de acordo com a equação geral proposta por Markham e Baker (1987) e com a geração do índice de vegetação normalizada. A geração de grade com valores reais de reflectância aparente é dada pela seguinte fórmula:

20R = (π* d2 / E * cos (t)) * [(ND/NDmáx) * (Lmáx – Lmín) +Lmín]

21Onde:

22R: reflectância aparente;

23d: distância Terra-Sol (149.600.000 km);

24cos(t): ângulo solar zenital (graus), calculado para a cada ano;

25E: irradiância solar média no topo da atmosfera (mW/cm2.Ω.µm);

26ND: nível de cinza ou digital do pixel;

27NDmáx: ND máximo possível;

28Lmáx: radiância espectral mínima para gerar um valor digital máximo igual a 255 (mW/cm2.Ω.µm);

29Lmín: radiância espectral correspondente ao número digital zero (mW/cm2.Ω.µm).

30O cosseno (cos(t)) foi calculado de acordo com os anos das imagens e através das informações do ângulo zenital solar de cada metadata da imagem, conforme tabela 01.

Tabela 01 – Cálculos do ângulo zenital solar das imagens de satélites dos anos de 1985/1995/2006/2011.

Ano da Imagem do satélite

Ângulo Zenital Solar

cos (t)

29/07/1985

52.6019

0,607349

25/07/1995

55.7294

0,563102

23/07/2006

46.2585

0,691405

06/08/2011

50.9959

0,629376

Fonte: INPE, 2010.

31Após realização do cálculo do NDVI, de acordo com Lima e Amorim (2011), foi necessário aumentar o contraste entre solo e vegetação, utilizando-se a razão entre bandas referentes ao vermelho e infravermelho próximo, através da seguinte equação:

32NDVI=Ganho* ((B4-B3) / (B4+B3)) +Offset

33Onde:

34B4 = Banda 4 (infravermelho próximo);

35B3 = Banda 3 (vermelho).

36Utilizaram-se os parâmetros de Ganho=127 e Offset=128. Ao executar o programa LEGAL criou-se um modelo numérico do terreno (MNT) a partir de recurso do SPRING, em que a imagem passou por processo de fatiamento, gerando um mapa temático de NDVI que possui quatro classes vegetacionais (AMORIM; LIMA, 2011):

  1. Vegetação inexistente (vermelho) – são as áreas em que os pixels apresentavam aloires perto da cor preta;

  2. Baixa densidade de vegetação (cinza) – são as áreas com tons de cinza escuro;

  3. Média densidade de vegetação (verde lima) – são as áreas com tons intermediários de cinza; e,

  4. Floresta Ombrófila Aberta (verde escuro) – refere-se às áreas que apresentaram tons mais claros de cinza.

37b) Conversão dos valores de níveis de cinza em temperatura: a conversão dos números digitais da imagem registrada pelo satélite em valores de radiância, com variação entre 0 e 255 (Tabela 02), foi realizada por meio da seguinte expressão (SOUZA; SILVA, 2005):

38L () = L ()mín + [ L ()máx - L ()mín] QND / Qmáx

39Onde:

40L (): é o valor da radiância;

41L ()mín: é a radiância espectral que está relacionada com o DNmín;

42L ()máx: é a radiância espectral que está relacionada com o DNmáx;

43ND: é o número digital;

44Qmáx: 255 é o ND máximo para uma conversão.

Tabela 02 – Faixa de radiância espectral do Landsat-5 (TM) da Banda 6

Landsat -5 (TM) Banda 6

10,45 – 12,42 µm

L ()mín

L ()máx

1.2378

1.5303

Fonte: Chander, Markham e Helder (2009).

45Após conversão dos níveis de cinza em valores de radiância, é aplicada a emissividade da superfície definindo uma relação com o índice de vegetação (NDVI). A emissividade foi fundamentada em Souza e Silva (2005), onde a equação é expressa da seguinte forma:

46ɛ = 1,009 + 0,047 *ln (NDVI)

47Onde:

48: emissividade da superfície;

49ln: é o logaritmo neperiano.

50Quanto maior a temperatura para um dado comprimento de onda, maior será a quantidade de energia emitida por um corpo negro. Se o sensor capta a emissão de fótons de um alvo, ou seja, sua emissividade, pode-se determinar sua temperatura (BIAS et al., 2003). Ressalta-se que a não correção atmosférica da Tb pode acarretar em variação da temperatura na ordem de 1°C a 5°C em relação à temperatura do ar (FOLHES, 2005). Por conseguinte, efetuou-se o cálculo para temperatura de superfície tendo como base os valores da emissividade, conforme equação:

51Tss = K2 / ln (0 K1/L + 1) – 273,15

52Onde:

53Tss: é a temperatura de superfície com correção de emissividade;

54K1 e K2: são constantes de calibração fornecidas pela NASA, onde: K1=607,76 e K2=1260,56 próprias do Landsat-5 (TM);

55: emissividade da superfície;

56ln: é o logaritmo neperiano;

57L (): é o valor da radiância.

Resultados e Discussões

58Os mapas temáticos foram analisados entre os anos de 1985 a 2011. A cobertura vegetal e as alterações do uso e ocupação da terra foram denominadas de região de transformação. Para as análises da estrutura térmica espacial, nomeou-se de região de produção com a finalidade de identificar a temperatura de superfície, com vistas a estabelecer relação entre as características das diferentes superfícies de uso e ocupação somada às condições de conforto térmico humano, caracterizando, desta forma, a ilha de calor.

59A região da transformação é o resultado do mapeamento das áreas com alta e baixa concentração de cobertura vegetal. Os mapas temáticos dessa região foram gerados a partir do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) que aumenta o contraste espectral entre a vegetação e o solo com base nas imagens do satélite Landsat-5 (TM) das bandas 3 e 4, nos anos de 1985, 1995, 2006 e 2011. A partir da aplicação do índice de vegetação obtiveram-se os resultados de NDVI apresentados na tabela 03:

Tabela 03 – Evolução das classes de NDVI referente para cada imagem do Landsat-5(TM)

Fonte: INPE, 2010

60Por meio do cálculo de área de cada classe – com base na área de estudo (mancha urbana) – pôde-se verificar, na tabela 03, que a classe de baixa densidade de vegetação foi a que apresentou os maiores índices em todos os anos analisados, seguida da classe de vegetação inexistente, o que representa pouca cobertura vegetal e maior densidade de construção. Essa análise corrobora com o crescimento da cidade após os anos 1970, 1980, 1990 e, particularmente, nos anos 2000, período em que os grandes investimentos em produção de energia (vide hidrelétricas de Samuel, Jirau e Santo Antônio) e do agronegócio da soja e da pecuária contribuíram, de forma decisiva, para uma dinâmica espacial desordenada e mais recente em Porto Velho (NUNES, 2004).

61A figura 03 retrata a referida dinâmica espacial imposta à população urbana e rural convergente com as classes temáticas de NDVI (Tabela 03). Da figura, infere-se que a evolução das áreas desmatadas pode ser associada ao aumento da população de Porto Velho, destacando-se, ainda, que a inflexão acentuada das duas curvas ocorreu em meados dos anos 1990.

Figura 03 – Dados da população urbana de Porto Velho, período de 1980 a 2010.

Figura 03 – Dados da população urbana de Porto Velho, período de 1980 a 2010.

Fonte: IBGE/SIDRA População CIDADES (2000/2010).

62Na região de produção, o comportamento térmico foi gerado a partir de equações de conversão dos valores de níveis de cinza em temperatura do canal termal da imagem do satélite Landsat-5 TM. A “região” em questão tem por finalidade a identificação de ilhas de calor e frescor no perímetro urbano de Porto Velho/RO, no período de 1985, 1995, 2006 e 2011, relacionando com a evolução das classes temáticas de NDVI. Lima e Amorim (2011) explicam que a distribuição espacial da cobertura vegetal arbórea interfere na formação do clima urbano, tendo importância para o conforto térmico e a qualidade ambiental. A tabela 04 apresenta os valores térmicos em relação à estação meteorológica do aeroporto e o pixel da imagem onde se localiza essa estação, para fins comparativos.

Tabela 04 – Comparativo das condições meteorológicas no dia de passagem de cada satélite.

Datas de aquisição dos dados

Temperatura Máxima do Ar °C (média)

Temperatura Mínima do Ar °C (média)

Estação Meteorológica

Valor do pixel na imagem

Estação Meteorológica

Valor do pixel na imagem

29/07/1985

32,9

26,4

21,5

26,4

25/07/1995

32,9

24,9

20,9

24,9

23/07/2006

33,2

36,7

20,4

36,7

06/08/2011

36,8

35,5

22,5

35,5

Fonte: Adaptado de Ogimet (2010).

63Os mesmos resultados podem ser visualizados sob a forma gráfica, na figura 04, da qual se observa que os dados obtidos de imagem comportaram-se, na maioria das vezes, dentro da faixa entre os valores médios de temperatura máxima e mínima da estação de superfície.

Figura 04 – Comparativo dos valores de temperatura obtidos da Estação Meteorologica do Aeroporto de Porto Velho e as temperaturas inferidas das imagens do Landsat 5-TM.

Figura 04 – Comparativo dos valores de temperatura obtidos da Estação Meteorologica do Aeroporto de Porto Velho e as temperaturas inferidas das imagens do Landsat 5-TM.

Fonte: Ogimet (2010).

Análise da imagem de satélite para 29 de julho de 1985

64Os resultados obtidos da imagem de 1985 revelaram que a classe temática de baixa densidade de vegetação foi mais expressiva nos setores norte, centro e sul do perímetro urbano, identificada pelo tom de cinza claro. E no seu entorno encontra-se a categoria de média densidade de vegetação com pequenas manifestações de floresta ombrófila aberta, principalmente nos bairros Triângulo, Área Militar (5° BEC) e Jardim Santana. A classe de vegetação inexistente ainda é pouco expressiva, manifestando-se em alguns conglomerados nas porções norte, centro, sul e leste, identificada pela cor vermelha (Figura 05).

Figura 05 – Carta de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) da área urbana de Porto Velho do ano de 1985.

Figura 05 – Carta de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) da área urbana de Porto Velho do ano de 1985.

65No ano de 1985, a cidade de Porto Velho passa por um período de transformações que não se manifestam mais na forma de estruturação da cidade como centro de atração de outras cidades, mas as transformações ocorrem, sobretudo, na expansão do perímetro urbano da cidade em virtude do início e intensificação da exploração de ouro no rio Madeira, somado ao pico da colonização agrícola que vai impor um novo ritmo à cidade (NASCIMENTO, 2010). Observou-se que neste recorte temporal, no que se refere à distribuição térmica, os dados de temperatura de superfície revelaram uma variação na ordem de 20°C a 35°C. A maior intensidade de temperatura, que foi de 25°C a 30°C, ocorreu no setor central da mancha urbana de Porto Velho (Figura 06).

Figura 06 – Carta do campo térmico da área urbana de Porto Velho do ano de 1985.

Figura 06 – Carta do campo térmico da área urbana de Porto Velho do ano de 1985.

66Verificou-se, então, que os resultados possibilitaram inferir que, no ano de 1985, a existência de uma ilha de calor concentrava-se na parte central do perímetro urbano com algumas manchas na parte leste e sul, em virtude da baixa densidade de vegetação. Enquanto que as ilhas de frescor compreendem a área de entorno do perímetro urbano, identificadas pela média densidade de vegetação.

67O estudo realizado em Ilha Solteira/SP, por Costa et al. (2010), também apresentou semelhante resultado no qual as ilhas de calor se concentraram em lugares com menor índice de vegetação e maior densidade de construções, encontrando valores de temperatura de 41°C a 44°C. Os materiais utilizados na urbe, como concreto, telhados e asfalto, possuem valor baixo de albedo, assim as regiões urbanizadas refletem menos e absorvem mais radiação solar, ocasionando um aumento da temperatura de superfície (COSTA et al., 2010).

Análise da imagem de satélite para 25 de julho de 1995

68Os resultados analisados das classes temáticas de NDVI, do ano de 1995, demonstraram que 488 (ha) pertencem à classe temática de vegetação inexistente, 7.171 (ha) a baixa densidade de vegetação, 4.024 (ha) para classe de média densidade de vegetação e 51 (ha) correspondem à floresta ombrófila aberta. Observou-se uma expansão urbana no sentido leste com intensificação na zona sul (Figura 07).

Figura 07 – Carta de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) da área urbana de Porto Velho do ano de 1995.

Figura 07 – Carta de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) da área urbana de Porto Velho do ano de 1995.

69Na década de 1990, Porto Velho e o Estado de Rondônia vivenciaram a implantação de uma política de ordenamento territorial expresso pelo Zoneamento Sócio Econômico Ecológico (ZSEE) a partir do Plano Agropecuário e Florestal de Rondônia (PLANAFLORO) que, dentre outros objetivos, tinha o de assegurar e controlar os recursos naturais a partir da definição dos usos da sociedade rondoniense de cada porção do território. Na área urbana, esse ordenamento não foi tão marcante, haja vista que as terras sob influência do perímetro urbano de Porto Velho, caracterizadas como devolutas ou áreas desocupadas, foram palco de muitas invasões, definindo uma expansão urbana notadamente desordenada (PEDLOWSKI; DALE; MATRICARDI, 1999; NASCIMENTO; 2010; SILVA et al., 2010; NUNES et al., 2015).

70Em relação aos dados obtidos de temperatura de superfície, estes foram da ordem de 20°C a 40°C para o ano de 1995. Nesse mesmo ano, o comportamento térmico revelou um espraiamento da temperatura de superfície acompanhado pela expansão da urbanização, como foi apresentado no resultado de NDVI. Este resultado se assemelha ao estudo de Rufino et al. (2009) que utilizou o processamento digital de imagens da banda termal, na cidade de Patos/PB, observando-se um aumento discreto na mancha urbana ao longo dos anos, por meio das cartas de imagem de NDVI, e revelando uma diminuição das áreas verdes ao longo do processo de ocupação, apresentando, na carta térmica, um incremento da temperatura de superfície na área urbana. Destaque-se, ainda, que a variação térmica mais amena encontrada foi da ordem de 20°C a 25°C, localizada na área de entorno do perímetro urbano, embora reduzida em relação ao ano de 1985 (Figura 08).

Figura 08 – Carta do campo térmico da área urbana de Porto Velho do ano de 1995.

Figura 08 – Carta do campo térmico da área urbana de Porto Velho do ano de 1995.

71Nessa mesma imagem de satélite, encontram-se pequenos resquícios de temperatura de superfície na faixa de 30°C a 35°C localizados na zona central e na Av. Gov. Jorge Teixeira. Enquanto que no estudo de clima urbano da cidade de São Carlos/SP, realizado por Barbosa e Vecchia (2009), na área de comércio, serviços e residencial, apresentou maior incidência de temperatura de superfície na faixa de 45°C a 48°C.

72Isto posto, depreende-se que o ano de 1995, em relação ao ano de 1985 que tinha apresentado uma ilha de calor na parte central, desenvolveu um espraiamento desse fenômeno térmico nas porções leste e sul, acompanhando a classe temática de baixa densidade de vegetação. Quanto à presença da ilha de frescor, observa-se, ainda na área de entorno do perímetro urbano, embora de forma reduzida devido ao aumento da baixa densidade de vegetação, que a formação da ilha de frescor em áreas de adjacências se deve a presença da floresta nos limites da cidade. O ideal é que as ilhas de frescor sejam encontradas dentro do perímetro urbano, trazendo conforto térmico ao citadino.

Análise da imagem de satélite para 23 de julho de 2006

73A partir do processamento digital de imagem e a aplicação do índice de vegetação, no ano de 2006, foi possível detectar um avanço da classe “vegetação inexistente” ou desmatamento na porção central do perímetro urbano e ao longo da BR-364 (sentido Cuiabá) identificados pela cor vermelha. Além disso, observou-se, também, uma intensificação da baixa densidade de vegetação (tom cinza claro) e, consequentemente, a diminuição da média densidade de vegetação (representada pela cor verde).

74De acordo com o IBGE (2000), a população da cidade de Porto Velho contava com 262.157 pessoas. Neste sentido, pode-se afirmar um predomínio da população na área urbana, o que denota, mais uma vez, o caráter urbano da cidade, podendo ser comprovada pela carta de índice de vegetação (Figura 09).

Figura 09 – Carta de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) da área urbana de Porto Velho do ano de 2006.

Figura 09 – Carta de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) da área urbana de Porto Velho do ano de 2006.

75A temperatura da superfície, encontrada em 2006, foi de 20°C a 40°C com uma predominância no intervalo de 30°C a 35°C, localizada na porção central, leste e sul da zona urbana. O comportamento térmico do ano de 2006 foi de 5 a 10°C superior aos anos de 1985 e 1995 para essas mesmas áreas. O bairro Triângulo apresentou uma recorrência da temperatura de superfície amena nos períodos de 1985, 1995 e, agora, em 2006; pode-se inferir que a “brisa fluvial” esteja refrigerando este sítio, minimizando os efeitos e as dimensões de uma ilha de calor. Essa característica também corresponde ao estudo do clima urbano feito em Manaus/AM, por Anjos et al. (2002), que verificaram os efeitos amenizadores das ilhas de calor junto à orla do rio Negro e, ao que tudo indica, foi a brisa fluvial o elemento determinante no resfriamento das ilhas de calor.

76A faixa térmica a ser destacada foi de 35°C a 38°C nas porções norte, central, leste e sul. No entanto, alguns bairros apresentaram maior incidência dessa temperatura de superfície, entre eles os bairros: Lagoa, Cidade Jardim, Tiradentes e Cascalheira. Os pixels que apresentaram temperatura de superfície na ordem de 38°C a 40°C estão localizados nos bairros São Cristovão, Agenor de Carvalho, Nova Esperança e Cidade Jardim (Figura 10).

Figura 10 – Carta do campo térmico da área urbana de Porto Velho do ano de 2006.

Figura 10 – Carta do campo térmico da área urbana de Porto Velho do ano de 2006.

77A variação de temperatura observada nos bairros se deve em função da diversidade da paisagem, por exemplo: o bairro Agenor de Carvalho, entre 1995 e 2006, apresentou uma amplitude de 10°C e os resultados demonstraram que a ilha de calor se intensificou na parte central e leste, com manchas na parte sul em relação ao ano de 1995. Ressalta-se, assim, a presença dos campos térmicos de maior variação devido aos diferentes albedos dos materiais urbanos e destacam-se as ilhas de frescor encontradas na parte norte, central (nos bairros Triângulo e Área Militar-5° BEC) e sul (no bairro Areia Branca), cujas superfícies possuem maior índice de cobertura vegetal.

Análise da imagem de satélite para 06 de agosto de 2011

78Foi observado que, a partir da imagem de satélite, a classe temática de “vegetação inexistente” se intensificou nos setores central, leste e sul identificados pela cor vermelha; logo, também houve uma ligeira diminuição da baixa densidade de vegetação na área de entorno do perímetro urbano. Ao comparar o período entre 1985 e 2011, houve um incremento em até 11% da classe temática de “vegetação inexistente” e de 16% para a “baixa densidade de vegetação” (Figura 11).

Figura 11 – Carta de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) da área urbana de Porto Velho do ano de 2011.

Figura 11 – Carta de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) da área urbana de Porto Velho do ano de 2011.

79Os agravantes revelados pela imagem de satélite de NDVI se devem, entre outros fatores, à construção das hidroelétricas do rio Madeira (Santo Antônio e Jirau) cujo projeto de construção foi uma das prioridades do Programa de Aceleração do Crescimento (PAC) do Governo Federal. Adicionou, então, novas tramas sociais e econômicas ao território, além de acrescentar a implantação de infraestruturas de transporte e energia elétrica, somadas ao incremento do agronegócio da soja e da pecuária na porção meridional de Rondônia. Estas ações refletiram – e ainda refletem – em grandes impactos ao ambiente, atribuindo novas funções e formas de organização no território (CAVALCANTE et al., 2011).

80Algumas dimensões negativas, a partir dessas obras e de outras, por meio dos chamados “ciclos econômicos”, deixaram e deixarão mais marcas na cidade. Na figura 12 pode-se observar a intensificação da baixa densidade de vegetação com o aumento da vegetação inexistente (classe temática apresentada pela cor vermelha) em comparação aos períodos anteriores.

81O surgimento do complexo hidroelétrico propiciou a oferta de emprego, que demandou uma mão-de-obra acima de 20.000 trabalhadores (FURNAS, 2005). Ao abrigar essa mão-de-obra sem o planejamento prévio, a cidade sucumbiu à especulação imobiliária, além do vertiginoso aumento da construção de condomínios residenciais (tanto horizontais, quanto verticais) espalhados por toda a urbe. Tais condições fortalecem o potencial de provocar modificações nas condições microclimáticas dos recintos urbanos, principalmente no bloqueio ou não da circulação dos ventos.

82Esses efeitos no sítio urbano irão contribuir para o aumento das ilhas de calor, uma vez que a distribuição térmica apresentou uma predominância da temperatura de superfície de 30°C a 35°C, localizada nas porções norte, central, leste e sul, quase a área total do perímetro urbano (Figura 12).

Figura 12 – Carta do campo térmico da área urbana de Porto Velho do ano de 2011.

Figura 12 – Carta do campo térmico da área urbana de Porto Velho do ano de 2011.

83Outro fator a ser destacado para o aumento das ilhas de calor são os dados do Departamento de Trânsito (DETRAN-RO, 2010): o quantitativo de veículos em 2010 era de 160.876, crescimento superior a 100% em relação ao ano de 2003 que contava com uma frota veicular de 61.714. Os automóveis funcionam como uma grande fonte de produção de calor, pois a concentração de gases e materiais particulados lançados na atmosfera favorece o efeito estufa e colabora para aumentar a retenção de calor (Teza; Baptista, 2005).

84Identificou-se a presença da faixa térmica de 20°C a 25°C nos bairros Triângulo, Nacional, Área Militar (5° BEC) e Areia Branca, por conta da suave geomorfologia da região e a influência da brisa fluvial. Frota e Shiffer (1988) pontuaram que a topografia afeta a temperatura do ar em nível local, pois a natural diferença de radiação solar recebida por vertentes de orientações distintas, em função de um relevo acidentado, pode se constituir em barreira aos ventos, modificando, muitas vezes, as condições de umidade e de temperatura do ar em relação à escala regional.

85Em 2006, a ilha de calor apresentou predominância nas partes central, leste e com manchas ao sul, enquanto que no ano de 2011 a ilha de calor aumentou nas porções central e leste e se intensificou ao sul. Já a presença da ilha de frescor foi semelhante aos resultados do ano de 2006, com predomínio no norte, no centro (Triângulo, Área Militar-5° BEC) e no sul (Areia Branca). A diferença encontrada de temperatura de superfície no bairro Triângulo com o bairro Lagoa chega a ser de 10°C. Coltri (2006) explica que a região central é o lugar onde ocorrem as maiores transformações de energia, massa e poluição derivadas da urbanização, provocando mudanças tanto nos balanços de radiação solar quanto nas trocas aerodinâmicas (ligadas ao vento), bem como alterando a composição do ar e liberando grandes quantidades de calor antropogênico.

86Na figura 13 destacaram-se na carta imagem de Ilhas de Frescor os igarapés urbanos da cidade de Porto Velho. Nestes, as ilhas podem ter sido formadas por conta da presença de corpos d’água, enquanto que no interior da cidade os igarapés se alternam com a ocupação irregular próxima a essas áreas pelo fato de haver supressão das áreas de preservação permanente (APP).

Figura 13 – Carta de Ilhas de Frescor da área urbana de Porto Velho do ano de 2011.

Figura 13 – Carta de Ilhas de Frescor da área urbana de Porto Velho do ano de 2011.

87O efeito da urbanização sobre os igarapés, dentro na cidade de Porto Velho/RO, é apresentado no estudo do igarapé Belmont, sendo descaracterizado devido à terraplanagem e arruamentos da parte urbana da cidade. A urbanização crescente das margens dos igarapés causa assoreamentos dos canais que são transformados em esgotos a céu aberto em função da precária coleta de lixo e da falta de esgotamento sanitário na cidade, forçando o depósito desses dejetos nas calhas fluviais, modificando, assim, seu fluxo hidrológico e provocando enchentes, dentre outros problemas urbanos (SANTOS; FERREIRA, 2010).

Considerações Finais

88O trabalho buscou avaliar, a partir dos dados de sensoriamento remoto, a determinação da temperatura de superfície em ambientes urbanos. O processamento de imagens do satélite Landsat-5 (TM) gerou produtos temáticos (índice de vegetação e campos térmicos) de acuidade considerável e eficiente para conceber mudanças no uso e na ocupação da terra e o campo térmico da cidade de Porto Velho/RO, nos anos de 1985 a 2011.

89A retirada da cobertura vegetal, de 1985 a 2011, ocorreu em proporções elevadas, saindo da zona central (em 1985) para as porções norte, sul e leste, ocupando quase a área total do perímetro urbano, em 2011. A supressão da vegetação resultante das dinâmicas territoriais – os ciclos econômicos, o processo de colonização, a extração do ouro, as ocupações ilegais em áreas devolutas da União (urbanas ou não), o agronegócio da soja e da pecuária e os grandes empreendimentos públicos/privados, capitaneados pelo PAC (Programa de Aceleração do Crescimento) – fomentaram a expansão urbana desordenada e mal planejada. Este cenário pode ter favorecido o aumento da temperatura do ar, promovendo, assim, o surgimento de ilhas de calor que ocupam grande parte da área total urbana denominadas, então, de “arquipélagos de calor”, que se concentravam na região central no ano de 1985. Assim como os demais estudos aqui citados, esse trabalho identificou a relação entre o avanço do desmatamento e a formação das ilhas de calor.

90Neste sentido, percebeu-se claramente a influência e a importância da vegetação para o aumento ou não da temperatura de superfície ao se compararem as cartas de índices de vegetação com as cartas de campo térmico, entre os anos de 1985 a 2011. Na contramão da ampliação das ilhas de calor, identificou-se, também, a redução das ilhas de frescor que, em 1985, ocupavam a área de entorno do perímetro urbano e, em 2011, concentravam-se apenas nos bairros Triângulo, Área Militar (5° BEC), Areia Branca e Nacional.

91O efeito de ilhas de calor sobre as cidades ocorre devido à redução da evaporação, o aumento da rugosidade e às propriedades térmicas dos edifícios e dos materiais pavimentados (LOMBARDO, 1985). Desta forma, os materiais utilizados na construção civil, tais como o asfalto, os telhados e o concreto, servem de refletores para o calor produzido na cidade e para o calor solar (TEZA; BAPTISTA, 2005). Outros materiais comuns na cidade de Porto Velho são as telhas de amianto que possuem alta reflectância, promovendo o aumento significativo da irradiação de calor para a atmosfera (COLTRI, 2006).

92Esse estudo apontou uma variação de até 10ºC entre as mesmas áreas ao longo do período de 1985 a 2011, acréscimo esse que tem reflexos importantes sobre o conforto térmico e a saúde da população urbana. Ressalta-se, ainda, conforme Serrato et al. (2002), a capacidade que a atmosfera tem para aprisionar o calor como um fenômeno natural dominado pelo balanço de energia da Terra. O readensamento da zona urbana de Porto Velho, com ênfase na porção central, pode significar alternativa para reverter o cenário futuro de ampliação das ilhas de calor.

93O uso dessas informações climáticas obtidas por sensoriamento remoto mostrou-se uma importante ferramenta para o monitoramento da cobertura arbórea e o uso do solo, uma vez que possibilita a análise da qualidade ambiental urbana além de subsidiar o planejamento urbano. Obviamente, a questão da escala ainda é um problema a ser equacionado em estudos com essa característica.

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Table des illustrations

Titre Figura 01 – Mapa de localização da área urbana no município de Porto Velho
Crédits Fonte: Modificado de Rondônia (2002).
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Titre Figura 02 – Fluxograma dos procedimentos metodológicos fundamentados em Monteiro (1976).
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Titre Figura 03 – Dados da população urbana de Porto Velho, período de 1980 a 2010.
Crédits Fonte: IBGE/SIDRA População CIDADES (2000/2010).
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Titre Figura 04 – Comparativo dos valores de temperatura obtidos da Estação Meteorologica do Aeroporto de Porto Velho e as temperaturas inferidas das imagens do Landsat 5-TM.
Crédits Fonte: Ogimet (2010).
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Titre Figura 05 – Carta de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) da área urbana de Porto Velho do ano de 1985.
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Titre Figura 06 – Carta do campo térmico da área urbana de Porto Velho do ano de 1985.
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Titre Figura 07 – Carta de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) da área urbana de Porto Velho do ano de 1995.
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Titre Figura 08 – Carta do campo térmico da área urbana de Porto Velho do ano de 1995.
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Titre Figura 09 – Carta de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) da área urbana de Porto Velho do ano de 2006.
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Titre Figura 10 – Carta do campo térmico da área urbana de Porto Velho do ano de 2006.
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Titre Figura 11 – Carta de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) da área urbana de Porto Velho do ano de 2011.
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Titre Figura 12 – Carta do campo térmico da área urbana de Porto Velho do ano de 2011.
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Titre Figura 13 – Carta de Ilhas de Frescor da área urbana de Porto Velho do ano de 2011.
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Référence électronique

Graziela Tosini Tejas, Dorisvalder Dias Nunes, Reginaldo Martins da Silva de Souza, Ana Cristina Strava Corrêa et Michel Watanabe, « Análise da temperatura de superfície em ambientes urbanos: um estudo por meio do sensoriamento remoto na cidade de Porto Velho/RO (1985-2011) », Confins [En ligne], 32 | 2017, mis en ligne le 15 septembre 2017, consulté le 11 décembre 2017. URL : http://journals.openedition.org/confins/12191 ; DOI : 10.4000/confins.12191

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Auteurs

Graziela Tosini Tejas

Doutoranda pela Universidade Federal de Rondônia, grazitosini@gmail.com.

Dorisvalder Dias Nunes

Professor na Universidade Federal de Rondônia, dorisval@unir.br

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Reginaldo Martins da Silva de Souza

Professor do Instituto Federal de Rondônia (IFRO), campus Calama, reginaldo.martins@ifro.edu.br.

Ana Cristina Strava Corrêa

Coordenadora de Operações do Sistema de Proteção da Amazônia – SIPAM, ana.strava@sipam.gov.br.

Michel Watanabe

Professor na UNIR- Campus Rolim de Moura, micwat85@gmail.com

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