MAPEAMENTO TEMÁTICO: UM EXERCÍCIO ANALÍTICO SOBRE A TEMPERATURA DE SUPERFÍCIE E A VEGETAÇÃO NO ESPAÇO URBANO EM PRESIDENTE PRUDENTE/SP

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MAPEAMENTO TEMÁTICO: UM EXERCÍCIO ANALÍTICO SOBRE A TEMPERATURA DE SUPERFÍCIE E A VEGETAÇÃO NO ESPAÇO URBANO EM PRESIDENTE PRUDENTE/SP MARIANA CRISTINA DA CUNHA SOUZA 1 MARGARETE C. COSTA TRINDADE AMORIM 2 RESUMO O mapeamento da temperatura de superfície e vegetação é fundamental nas pesquisas sobre clima urbano, ao evidenciar transformações na morfologia da cidade, e possibilitar o diagnóstico prévio de ilhas de calor atmosféricas. Este artigo teve como objetivo o mapeamento e análise das ilhas de calor/frescor superficiais, concomitantemente à caracterização do espaço urbano em Presidente Prudente, a partir da vegetação existente nas áreas verdes públicas e dos fragmentos densos. O sensoriamento remoto e a cartografia mostraram-se adequados ao conhecimento da dinâmica urbana, tendo em vista os indicadores avaliados. Os resultados reforçam a importância da cobertura vegetal na cidade, destacando-se as superfícies mais aquecidas em padrões de uso e ocupação da terra com alta densidade de construção/impermeabilização do solo, carentes de vegetação. Palavras-chave: Sensoriamento Remoto; Cartografia; Áreas Verdes Públicas. ABSTRACT The surface temperature mapping and vegetation is important in research on urban climate, showing changes in the city morphology, and allow the previous diagnosis of atmospheric heat islands. This article aims at mapping and analysis of heat islands and shallow freshness islands, concurrently with the characterization of urban space in Presidente Prudente, from the existing vegetation in public green areas and dense fragments. Remote sensing and mapping were adequate knowledge of urban dynamics, in view of indicators evaluated. The results reinforce the importance of vegetation cover in the city, especially the most heated surfaces in patterns of use and occupation of land with high-density construction/soil sealing, and poor vegetation. Key-words: Remote Sensing; Cartography; Public Green Areas.

1 – Introdução As cidades refletem a capacidade do homem em transformar a paisagem natural. Hoje, essa forma de aglomeração humana é hegemônica ao redor do planeta, levando a uma urbanização sem precedentes na história. Atualmente, 54% da população mundial vive em áreas urbanas, uma proporção que é estimada para 66% em 2050 (ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS, 2014). Muitos são os desdobramentos negativos do ininterrupto processo de crescimento e expansão das cidades. Em países como o Brasil, o fenômeno urbano ocorreu de forma tardia e acelerada, deflagrando problemas ambientais decorrentes da carência de 1

Mestranda no Programa de Pós-Graduação em Geografia da FCT-UNESP. Presidente Prudente. Email: [email protected] 2 Professora Doutora do Departamento de Geografia da FCT-UNESP, Campus de Presidente Prudente. E-mail: [email protected]

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planejamento e ordenamento territorial qualitativo. Nesse sentido, podem ser mencionadas as constantes modificações nos padrões de uso e ocupação da terra, diretamente relacionadas à ocorrência de alagamentos e enchentes, devido ao processo de impermeabilização do solo, canalização e retificação do canal fluvial dos córregos e rios; o desconforto térmico, atrelado à supressão da vegetação em favor da cobertura asfáltica, à alta densidade de construção, o processo de verticalização, dentre outros fatores (MENDONÇA, 2010; AMORIM, et al., 2009). Essa dinâmica reconfigura não somente a morfologia natural do ambiente, mas contribui para que este adquira características físicas e particularidades específicas, por exemplo, alterando o balanço de energia, e modificando a absorção, transmissão e reflexão da radiação incidente sobre a superfície terrestre (LOMBARDO, 1990). De acordo com Amorim et al. (2009, p. 2) “a expressão mais concreta da mudança do balanço de energia nos ambientes urbanos configura-se na geração das ilhas de calor”. Entendem-se como ilhas de calor urbanas (ICUs), “[...] a manifestação do aumento das temperaturas causado por características físicas (alta densidade de construções, concentração de materiais construtivos de grande potencial energético de emissividade e reflectância) e as atividades urbanas”. Ressalva-se, ainda, que a ICU é “essencialmente definida pela diferença de temperatura entre a área central da cidade e o ambiente rural ou zonas periféricas com baixa densidade de construções” (AMORIM, et al., 2009, p. 07). No âmbito da climatologia geográfica, as ICUs constituem-se em importante objeto de investigação científica. Para detectá-las, procedimentos metodológicos como registros de temperatura em pontos fixos ou transectos móveis, são utilizados. Por outro lado, mais recentemente, tem sido observado o uso do sensoriamento remoto no processo de detecção das características térmicas das superfícies urbanas, identificando-se ilhas de calor superficiais, que por sua vez, indicam possíveis ilhas de calor atmosféricas. O sensoriamento remoto se destaca nos estudos geográficos, pois possibilita a obtenção de informações a respeito dos fenômenos espaciais, bem como das características físicas, formas e tamanhos dos alvos localizados sobre a superfície da Terra. Os dados e informações remotas são adquiridos através da radiação eletromagnética (REM) que é gerada pelas fontes naturais de energia, como o Sol, ou artificiais, como o radar. A REM chega à superfície terrestre após passar pelo processo de filtragem seletiva, e assim que toca o alvo, uma parte dela é absorvida e outra refletida ou emitida, sendo captada pelos sensores eletrônicos instalados nos satélites (ROSA, 2005; FLORENZANO, 2007). A análise da temperatura de superfície é possível devido ao canal infravermelho termal existente nos sensores. Segundo Amorim et al. (2009), essa é uma metodologia 1542

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relativamente nova empregada nas pesquisas sobre o clima urbano, mas que fornece subsídios para o reconhecimento de unidades paisagísticas, da diversidade nas formas de apropriação e ocupação da terra, além de evidenciar a distribuição das fontes de calor na escala intraurbana da cidade. Outra possibilidade diz respeito à associação das temperaturas superficiais com as informações relativas ao monitoramento da cobertura vegetal. O mapeamento da vegetação pode ser realizado de diferentes formas, sendo bastante conhecida e usual a cartografia temática, e a aplicação de algoritmos enquanto índices de vegetação, tal qual o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada, o NDVI. A vegetação proporciona numerosos benefícios ao espaço urbano. No que se refere à dimensão climática, destaca-se: (I) a proteção e direcionamento dos ventos; (II) a redução da poluição atmosférica, já que as árvores têm a capacidade de consumir grande parte do Dióxido de Carbono (CO2) e em contrapartida, produzir grandes quantidades de Oxigênio (O); (III) Composição atmosférica - contribuem pela fixação de poeiras e materiais residuais, e através da ação purificadora pela depuração bacteriana, e de outros microorganismos; (IV) pela reciclagem de gases através de mecanismos fotossintéticos; (V) pela fixação de gases tóxicos; (VI) para o equilíbrio solo/clima/vegetação por meio da luminosidade e temperatura, já que ao filtrar a radiação solar, as árvores suavizam as temperaturas, conservam a umidade e a temperatura, entre outros (LOMBARDO, 1990; FALCÓN, 2007). Por tal razão, este trabalho tem como objetivo analisar as temperaturas de superfície, concomitantemente à caracterização do espaço urbano de Presidente Prudente/SP, a partir da vegetação existente em áreas verdes públicas e dos fragmentos densos; destacando as relações estabelecidas entre esses indicadores ambientais, tais como, as densidades, incidências, ocorrências e variações espaciais. Por fim, buscar-se-á demonstrar algumas vantagens de se trabalhar com o mapeamento temático durante o planejamento e ordenamento territorial urbano, no processo de tomada de decisão e gestão pública. 2 – Recorte espacial O município de Presidente Prudente está localizado no extremo oeste do estado de São Paulo (Figura 1), e possui população aproximada de 222 mil habitantes. Além disto, é a cidade sede da 10ª Região Administrativa do estado de São Paulo (INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA-IBGE, 2015). Em termos de clima, Sant’Anna Neto e Tommaselli (2009) consideram que Presidente Prudente situa-se em uma região climática de transição, onde dominam os sistemas atmosféricos tropicais e extratropicais. Os primeiros trazem altas temperaturas durante a primavera e verão, e os segundos propiciam episódios de invasão das frentes 1543

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frias, e do ar polar durante o outono e inverno, provocando as baixas temperaturas. Quanto ao regime pluviométrico, o mesmo apresenta os maiores totais de precipitação entre os meses de setembro a março, e os menores entre os meses de abril a agosto.

Figura 01 – Localização de Presidente Prudente no Brasil e no estado de São Paulo. Fonte: Cunha Souza (2016).

Em função de sua localização geográfica (próximo à divisa entre os estados do Mato Grosso do Sul e Paraná), e sob uma perspectiva dos aspectos socioeconômicos, a cidade possui certa atratividade em termos de investimentos privados, porque polariza muitos municípios do seu entorno regional, destacando-se nos segmentos do comércio, e serviços de apoio às empresas e às famílias, como educação e saúde (IBGE, 2015).

3 – Material e métodos Na superfície terrestre, cada alvo emite uma quantidade específica de energia em diferentes comprimentos de onda que variam de 0,4 a 2,6 μm (micrômetros). No caso da temperatura, este fluxo de radiância é emitido em comprimentos de onda longos, 3 – 14 μm, sendo registrada pelos detectores de infravermelho. Esse processo ocorre quando a radiação é absorvida pelo alvo e convertida em energia radiante, ou seja, calor que é teledetectado pelos sensores dos satélites, e transformados em valores de píxel da imagem (JENSEN, 2009). Para a elaboração da carta de temperatura de superfície, utilizou-se o procedimento padrão de transformação dos níveis de cinza (NC) para temperaturas em °C, utilizando-se da imagem do canal infravermelho termal (Banda 10) do satélite americano Landsat-8. Para este artigo utilizou-se a imagem tomada pelo satélite no dia 12 de Janeiro de 2016, às 1544

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10h22min, no horário oficial de Brasília. Trabalhou-se com a cena referente à órbita ponto 222.75, onde a cidade de Presidente Prudente está localizada (FLORENZANO, 2007). O processamento da cena foi realizado no Software ArcGis, versão 10.1. Primeiramente, houve a conversão dos NC para informações de radiância, através da Equação (1): Lλ = ML * QCAL + AL

(1)

Onde: - Lλ é a radiância espectral em sensor de abertura em Watts, - ML é o fator multiplicativo de redimensionamento da banda 10 = 3.3420E-04, - QCAL é o valor quantizado calibrado pelo pixel em DN = Imagem banda 10, - AL é o fator de redimensionamento aditivo específico da banda 10 = 0.10000. Após a conversão dos NC em radiância, foi aplicada a Equação (2) para a conversão dos valores em temperaturas Kelvin: T = K2/ Ln (K1/ Lλ + 1)

(2)

Onde: - T é a temperatura efetiva no satélite em Kelvin (K), - K1 é a constante de calibração 1 = 774.89 (K), - K2 é a constante de calibração 2 = 1.321.08 (K), - Lλ é a radiância espectral em Watts/ (m2 sr μm). É necessário realizar a conversão de Kelvin em ºC. Para gerar a nova grade de temperatura da superfície em ºC subtrai-se dos valores de temperatura, o valor 273,15. No que tange ao mapeamento da vegetação nas áreas verdes públicas, e dos fragmentos densos, o processo iniciou-se com informações obtidas junto à Secretaria de Meio Ambiente (SEMEA) da cidade, sobre as áreas verdes públicas. Após visitação ao órgão público, houve o reconhecimento das áreas verdes (e seus respectivos endereços), bem como dos remanescentes densos de vegetação, por meio da observação da imagem composta/fusionada da DigitalGlobe/ArcGis (2015) online, cuja resolução espacial é de 0,5 metros. Posteriormente, desenvolveu-se o trabalho de campo, momento em que foi possível registrar a localização espacial efetiva de cada área verde, com o auxílio do Sistema de Posicionamento Global (GPS). Os dados espaciais foram organizados e sistematizados em um banco de dados, no Software ArcGis, versão 10.1. Por fim, os mesmos foram espacializados em uma carta temática. Para a elaboração da mesma, trabalhou-se, ainda, com o procedimento da classificação supervisionada (interpretação visual) da imagem composta/fusionada da DigitalGlobe/ArcGis (2015) online, durante a classificação dos polígonos referentes aos fragmentos de vegetação arbórea densos existentes na cidade, e no entorno rural próximo. 1545

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4 – Mapeamento temático: algumas propriedades O mapeamento temático admite a representação de fenômenos, processos e significados além da tridimensionalidade da latitude, longitude e altitude, congregando importantes aspectos da realidade investigada, que podem ou não estarem expressos fisicamente no espaço. Quando se pensa em cartografia temática, a diversidade de temas é representada pelos símbolos (Semiologia gráfica), e pelas variáveis visuais (MARTINELLI, 2014). Bertin (1967) entende que existe um total de seis variáveis visuais: o tamanho, a tonalidade (valor), a cor, a forma, a orientação e a granulação. Dentre estas, as mais utilizadas são as quatro primeiras. As variáveis também são apresentadas, conforme a semiologia gráfica, através dos pontos, linhas e zonas. Neste artigo, para o mapeamento da vegetação e sua representação, optou-se pela variável zonal, logo, por polígonos temáticos. Também foi utilizada a simbologia das cores, a fim de se espacializar melhor os dados georreferenciados, já que as mesmas são uma das variáveis visuais mais eficazes do ponto de vista da apreensão da informação (OLIVEIRA, 2006). Tanto o sensoriamento remoto quanto

a cartografia oferecem facilidades

fundamentais no desenvolvimento dos estudos geográficos. O avanço tecnológico observado nas últimas décadas e a acessibilidade em relação aos dados espaciais reforça sua importância no contexto científico e da administração pública. Rosa (2005) observa que na gestão municipal estima-se que pelo menos 80% das atividades efetuadas seja dependente do fator localização geográfica. Portanto, é uma metodologia relevante a ser considerada no planejamento ambiental urbano, para que as intervenções sejam, de fato, representativas e adequadas à realidade.

5 – Resultados e Discussão As informações adquiridas por meio de técnicas de sensoriamento remoto, como a temperatura de superfície, em associação ao mapeamento da vegetação, igualmente possibilitado pela cartografia, apresentam importantes subsídios para as pesquisas sobre o clima urbano, na medida em que auxiliam nas análises de qualidade ambiental, tendo em vista que esta é entendida como um padrão estabelecido de satisfação ambiental, cuja referência se pauta nos elementos naturais (meio físico e biológico) e nos antrópicos (economia, cultura, política, relações sociais) (PERLOFF, 1973). 1546

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Pela observação da Carta de Temperatura Superficial (Figura 2), se reconhece que em janeiro de 2016, a área urbana e o entorno rural próximo apresentam-se com temperaturas superficiais mais elevadas, quando comparadas aos fragmentos de vegetação densos, como o ponto A - Mata do Furquim, localizado no entorno rural próximo, e considerado marco zero em relação às temperaturas, ou seja, um dos pontos menos aquecidos superficialmente na carta. A temperatura da superfície resulta do fator de emissividade dos objetos, e depende de características como a cor (de cor escura absorvem mais energia), composição química, rugosidade superficial, teor de umidade, compactação, entre outros. Para a região geográfica de Presidente Prudente, o mês de janeiro é considerado chuvoso, com média acumulada de precipitação de 210 mm. Todavia, nos onze dias que antecederam a tomada da imagem pelo satélite, verificou-se um total de precipitação acumulado de 27,2 mm, com distribuição irregular entre os dias analisados. Esta condição demonstra que poderia haver menor vapor d’ água na atmosfera, o que não alterou as respostas radiométricas dos alvos. O vapor d’água é um dos maiores absorvedores da radiação emitida pela superfície na faixa do infravermelho termal, sendo assim, caso tivesse havido uma precipitação significativa, a umidade poderia alterar o resultado observado na carta (SOUZA; FERREIRA, 2011; INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA, 2016).

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VARIABILIDADE E SUSCETIBILIDADE CLIMÁTICA: IMPLICAÇÕES ECOSSISTÊMICAS E SOCIAS 25 a 29 de outubro de 2016 Goiânia (GO)/UFG Figura 02 – Carta da Temperatura de Superfície em Presidente Prudente/Janeiro de 2016 (A – Mata do Furquim; B – Setor Leste; C e D – Loteamentos Populares; E – Aeroporto; 1 – Córrego do Gramado; 2 – Parque do Povo; 3 – Parque do Conjunto Habitacional Ana Jacinta e Córrego do Cedro; 4 – Córrego do Veado). Fonte de Base Cartográfica: IBGE (2000; 2010). Fonte da cena do satélite Landsat-8: USGS (2016). Organização e Geoprocessamento: Cunha Souza (2016).

Na figura 2 observa-se que os loteamentos de habitação popular, caracteristicamente constituídos de terrenos menores, de materiais construtivos com grande potencial energético de emissividade e reflectância (paredes finas, coberturas de fibrocimento), possuem temperaturas de superfície, cujas variações estão entre 8 e 11ºC mais aquecidas do que o ponto A (ponto de menor temperatura da imagem). São exemplos de loteamentos os pontos B (Setor Leste – Vila Brasil, Vila Iti, Vila Mendes, Vila Verinha), C e D (Conjunto Habitacional Ana Jacinta e Humberto Salvador, respectivamente). Nota-se, igualmente, que os pontos supracitados se diferenciam também das áreas verdes públicas, e dos fundos de vale vegetados, como nos pontos 2 e 3 (Parque do Conjunto Habitacional Ana Jacinta e Parque do Povo); pontos 1, 3 e 4 (Fundos de vale vegetados por onde escoam os córregos do Veado, Gramado e Cedro, respectivamente). Nestas porções da cidade, são observadas ilhas de frescor superficiais. Na área onde se encontra implantado o aeroporto (ao sul da imagem - ponto E) verifica-se superfície mais aquecida, cuja diferença de temperatura, quando comparada ao ponto A, alcança entre 8 e 11ºC. Na literatura científica, as ilhas de calor superficiais são resultantes da produção do espaço na cidade, e da forma como o mesmo encontra-se organizado, já que as alterações nos padrões de uso e ocupação da terra modificam radicalmente as características naturais destes lugares. Na figura 3 e 4 são representadas através de imagens, as características físicas dos locais exemplificados na figura 2. Posteriormente, é apresentada a Carta de Localização das Áreas Verdes Públicas e Fragmentos de Vegetação Densa em Presidente Prudente (Figura 5), onde estão destacadas no plano cartográfico, as áreas verdes visitadas durante a pesquisa em campo, e os fragmentos de vegetação considerados relevantes na dinâmica climática da cidade.

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Figura 03 – Localização dos pontos destacados na Carta de Temperatura Superficial. Fonte das fotos: DigitalGlobe (2016). Organização: Cunha Souza (2016).

Figura 04 – Localização dos pontos destacados na Carta de Temperatura Superficial e Carta de Localização das Áreas Verdes Públicas e Fragmentos de Vegetação Densa em Presidente Prudente. Fonte das fotos: DigitalGlobe (2016). Organização: Cunha Souza (2016).

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Figura 05 – Carta de Localização das Áreas Verdes Públicas e Fragmentos de Vegetação Densa em Presidente Prudente (A – Mata do Furquim; 1 – Córrego do Gramado; 2 – Parque do Povo; 3 – Parque do Conjunto Habitacional Ana Jacinta e Córrego do Cedro; 4 – Córrego do Veado). Fonte de Base Cartográfica: IBGE (2000; 2010). Organização e Geoprocessamento: Cunha Souza (2016).

Analisando a Figura 5 as correlações com a figura 2 são visíveis. Existe relação direta entre as ilhas de frescor superficiais diagnosticadas na figura 2 com a componente vegetação. O resultado mostra a capacidade de influência que essa componente da biota tem em minimizar os efeitos negativos da urbanização, tal qual a alta densidade de construção e substituição da cobertura vegetal pelo concreto e asfalto, condicionando à ocorrência das ICUs. As diferenças de temperatura de superfície que chegaram à 11ºC em relação ao ponto com a menor temperatura (Ponto A – Mata do Furquim) demonstra como a produção do espaço urbano em Presidente Prudente já modifica as dinâmicas físicas e naturais do ambiente, e de seus elementos constituintes. A diversidade paisagística na escala intraurbana da cidade confirmou uma associação inegável entre ilhas de calor e frescor superficiais, com padrões característicos da morfologia urbana, como a alta densidade de construção/impermeabilização do solo, e a presença de áreas verdes públicas e dos fragmentos densos de vegetação, sobretudo, localizados próximos aos fundos de vale.

6 – Considerações Finais 1550

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As informações apresentadas neste artigo reforçam o que se observou em Cunha Souza (2016), no que se refere à importância das áreas verdes urbanas. A análise da temperatura de superfície, em consonância com o mapeamento da vegetação na escala intraurbana, é um procedimento metodológico relevante para avaliar em que medida as intervenções antrópicas são capazes de alterar, por exemplo, o conforto térmico decorrente da presença de cobertura vegetal, em contraposição ao processo de impermeabilização do solo, densificação, verticalização, etc. O mapeamento temático é considerado um diferencial nos estudos urbanos, e tendo em vista que a produção e reprodução do espaço envolvem um conjunto de processos complexos, articulados, e em constante transformação, a ferramenta se consolida pela possibilidade de atualização dos dados e informações, bem como do banco de dados. Somam-se a isso, as contribuições na gestão pública, de modo planejado, e reconhecendo efetivamente os aspectos que dinamizam a realidade estudada, como as relações entre sociedade e o meio onde vive.

7 – Referências AMORIM et. al. Características das ilhas de calor em cidades de porte médio: exemplos de Presidente Prudente (Brasil) e Rennes (França). Confins. n. 7, Outubro, 2009, p. 1 - 16. BERTIN, J. Semiologie graphique. Paris – Neuchatel: Mouton-Gauthiers-Villars, 1967. CUNHA SOUZA, M. C. Diagnóstico da Qualidade Ambiental nas Áreas Verdes Públicas em Presidente Prudente (SP). Dissertação (Mestrado em Geografia). FCT-UNESP, 2016. FALCÓN, A. Espacios verdes para una ciudad sostenible: planificación, proyecto, mantenimiento y gestión. Barcelona, España: Editorial Gustavo Gill, SL, 2007. FLORENZANO, T. G. Iniciação em Sensoriamento Remoto. São Paulo: Oficina de Textos, 2007. INSTITUO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA (IBGE). São Paulo: Presidente Prudente. http://cidades.ibge.gov.br/xtras/perfil.php?codmun=354140. Acesso em: 02 de Dez. 2015. INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA (INMET). Estações automáticas. http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=estacoes/estacoesautomaticas. Acesso em: 02 de Dez. 2016. JENSEN, J. R. Sensoriamento remoto do ambiente: uma perspectiva em recursos terrestres. Tradução: EPIPHANIO, J.C.N. (coordenador)... [et al.]. São José dos Campos: Parêntese, 2009.

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