Primeiramente, seguindo uma definição de ilha de calor urbana semelhante àquela utilizada em MORRIS et al. (2001), foi calculado um índice que determina a intensidade da ilha de calor urbana, aqui referido como UHI, que é obtido através da diferença entre a temperatura média horária urbana, calculada para quatro pontos localizadas dentro da RMSP, e a temperatura média horária “rural”, calculada através de quatro pontos localizados fora da RMSP e que formam um retângulo ao redor da cidade, ou seja,
rur urb
T
T
UHI=
−
(4.1)Para o cálculo da temperatura média horária urbana (Turb) foram utilizadas pontos de
grade próximos às estações do Ibirapuera, São Caetano do Sul, Parque D. Pedro II e São Miguel Paulista (localizações das estações da rede da CETESB). Para o cálculo da temperatura média horária rural (
T
rur) foram utilizados os pontos correspondentes às coordenadas 46,387º W – 23,811º S, 46,387º W – 23,415º S, 47,011º W – 23,811º S, 47,011º W – 23,415º S. As temperaturas utilizadas nos cálculos referem-se ao primeiro nível vertical do modelo (33,4 m) considerando os valores como sendo representativos da superfície.Semelhantemente à temperatura, também foi definido um índice de umidade, UQI, dado por:
rur urb q
q
4. Circulações Locais e sua influência sobre a dispersão de poluentes. 120
obtido através da diferença entre a umidade específica média horária das regiões urbana e rural para os mesmos pontos anteriormente citados.
A Figura 4.45 apresenta a evolução temporal desses dois índices para o período analisado. Dessa figura verifica-se que a máxima intensidade da ilha de calor urbana ocorre no final da tarde (por volta das 17 HL) atingindo valores de 4 ºC. A intensidade mínima ocorre geralmente nas primeiras horas da manhã (∼ 09 HL), sendo o valor mínimo observado de 0,87º C. O índice UHI mostra também que a temperatura na cidade foi sempre mais alta que a temperatura das áreas rurais (para os pontos que foram escolhidos para o cálculo das médias rurais). Durante o período analisado, o índice de umidade apresentou, nas primeiras 48 horas de simulação, uma alternância entre os máximos. Nas primeiras horas da manhã a umidade específica apresenta valores maiores na região urbana (∼ 05 HL). Os menores valores para este índice ocorrem durante o período da tarde, com valores maiores nas regiões rurais atingindo –1,3 g/kg no dia 2 de agosto por volta das 15 HL. A partir do segundo dia de simulação, os valores na cidade foram sempre mais baixos que na área rural. Após as 15 HL ocorre uma diminuição no valor desse índice, possivelmente em decorrência da penetração da brisa marítima.
Figura 4.45: Índices de temperatura (UHI) e umidade específica (UQI) para o período simulado.
Para facilitar a visualização, nesta comparação tanto os dados de poluentes como os índices foram normalizados, ou seja,
min(var) max(var) min(var) var var − − = , (4.3)
4. Circulações Locais e sua influência sobre a dispersão de poluentes. 121
Nessa expressão, var representa qualquer uma das variáveis utilizadas. Sendo assim, todos os valores estão compreendidos entre 0 e 1 e são adimensionais.
4.6.2. Resultados
A Figura 4.46 mostra a evolução temporal dos valores normalizados de UHI e PM10 para cinco estações da CETESB (Ibirapuera, P. D. Pedro II, Osasco, Santo Amaro e Santo André) localizadas na RMSP. Qualitativamente, é possível notar que existe uma relação em fase entre os máximos de UHI e a concentração de PM10. Na maioria das vezes, quando a ilha de calor foi mais intensa houve um aumento na concentração desse poluente, entretanto, essa relação só parece existir entre os máximos.
A Figura 4.47 mostra a evolução temporal do mesmo índice e das concentrações normalizadas de CO. Existe uma certa diferença no comportamento das estações, entretanto, com relação ao índice UHI, continua existindo uma certa relação com a fase dos máximos, semelhante à obtida para o PM10. Para os dois poluentes, observa-se um pico próximo ao horário das 18 HL no dia 02 de agosto. A principal razão para esse pico é que no dia 02 de agosto, uma segunda-feira, existia um maior número de veículos que no dia 01 (domingo). Porém, no mesmo horário, no dia 03 de agosto, apesar do índice UHI ser alto e de haver uma contribuição significativa de fontes antropogênicas de origem veicular, as concentrações são bem inferiores. Esse fato será analisado posteriormente.
Figura 4.46: Evolução temporal de UHI e PM10 (normalizados) para o período analisado. Os horários correspondem à Hora Local (HL).
4. Circulações Locais e sua influência sobre a dispersão de poluentes. 122
Figura 4.47: Evolução temp oral de UHI e CO (normalizados) para o período analisado. Os horários correspondem à Hora Local (HL).
Uma comparação quantitativa entre as concentrações e os índices foi realizada através do cálculo das correlações entre essas variáveis. De maneira geral, as correlações são baixas, porém, fica claro que existe uma relação positiva com os máximos de concentração e a intensidade da ilha de calor. Altos valores de UHI correspondem a altas concentrações de ambos os poluentes. Para o índice de umidade verifica-se que as correlações são negativas indicando que valores altos de UQI correspondem a valores baixos de concentração. Os valores de correlação entre o índice UQI e as concentrações normalizadas foram relativamente maiores do que com o índice UHI, mostrando que essas concentrações possuem uma maior relação com a umidade que com a temperatura, como era de se esperar, pois a umidade é fator fundamental para alguns processos de remoção (por exemplo, a deposição úmida). Um estudo realizado por FREITAS et. al. (2000a) sobre as concentrações de ozônio em superfície mostram resultados similares com relação a temperatura. A Tabela 4.1 apresenta os valores obtidos para essas correlações.
Tabela 4.1: Coeficientes de correlação entre as concentrações de PM10 e CO (nas cinco estações utilizadas) e os índices UHI e UQI.
PM10 CO
UHI UQI UHI UQI
Santo André 0,22 -0,50 0,31 -0,43
Osasco 0,16 -0,37 0,08 -0,25
S. Amaro 0,28 -0,52 0,04 -0,40
Ibirapuera 0,49 -0,39 0,28 -0,46
4. Circulações Locais e sua influência sobre a dispersão de poluentes. 123
Uma outra comparação realizada foi entre os dois poluentes e a intensidade do vento. Foi calculada a correlação entre uma média das concentrações nas cinco estações e uma média da magnitude do vento em superfície em cinco localidades situadas na RMSP. O coeficiente de correlação foi de -0,46 para o PM10 e de –0,45 para o CO, indicando que ventos fortes estão relacionados com menores concentrações, como era de se esperar, pois uma maior intensidade do vento contribui para uma maior mistura e dispersão desses poluentes.