O problema das ilhas de calor

Produzidas pelo calor e pela poluição, as ilhas de calor causam diferença entre entre a temperatura do centro e a do entorno

Com os dados do último Censo demográfico de 2010, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) calculou em mais de 84% a taxa de urbanização do País. Em 1940, a taxa correspondia a 31% e, 30 anos depois, em 1970, era de quase 56%. A evolução dessa taxa mostra que as cidades brasileiras vêm crescendo e expandindo suas áreas urbanas. O crescimento das cidades geralmente ocorre em detrimento das áreas vegetadas. São parcelas agrícolas, sítios, pastagens ou florestas que são substituídos por novos loteamentos, vias de circulação, zonas industriais ou, ainda, pela ocupação espontânea das favelas. 

 

Dessa maneira, toda cidade, quando se expande, altera a cobertura do solo, isto é, o solo onde antes havia vegetação passa a ser recoberto pelos diferentes tipos de materiais usados na construção civil. Muitas consequências derivam dessa alteração. Uma delas é facilmente sentida pelo citadino: a ilha de calor que se manifesta pela diferença de temperatura entre o centro da cidade, mais quente, e seu entorno, mais fresco.

 

A maior cidade do País é um exemplo representativo do processo de crescimento, já que possui uma mancha urbana enorme. Pesquisadores apontam que, em 1965, São Paulo e seus municípios vizinhos contavam com 744 quilômetros quadrados de área urbana. Cálculos feitos em 2010, a partir de imagens de satélite, apontam áreas urbanas espalhadas por, aproximadamente, 80 quilômetros no sentido leste-oeste e 40 quilômetros no sentido norte-sul, que recobrem um espaço superior a 1,9 mil quilômetros quadrados. Nesse gigantismo, áreas urbanas de vários municípios encontram-se conurbadas e abrigam uma população superior a 19 milhões de pessoas. Exemplo de outra região do País, a cidade de Manaus também teve um crescimento significativo. Em 1973, a área urbana era de 91 quilômetros quadrados e, em 2008, de 242. Ela acolhe hoje, segundo estimativa do IBGE, uma população superior a 2 milhões de habitantes.

 

A ilha de calor urbano pode ser resumida sucintamente como o resultado acumulativo de alterações na cobertura do solo e na composição da atmosfera, devido ao desenvolvimento urbano e às atividades humanas. É, portanto, exemplo evidente de uma mudança climática de origem antrópica. Mas como isso acontece?

 

As alterações da cobertura do solo provocadas pela expansão das cidades transformam o balanço de radiação local (veja o quadro). Toda superfície tem a propriedade de refletir, absorver ou transmitir a radiação solar. Ao refletir a radiação, a superfície devolve para a atmosfera a energia incidente. Ao absorver, a energia acumulada estimula uma movimentação molecular que gera o calor que será irradiado. Já nas superfícies transparentes, a energia é transmitida de um meio para o outro. A interação da energia com os diferentes tipos de superfície ocorre segundo os parâmetros físicos dos materiais, favorecendo ora a reflexão da radiação solar, ora a absorção, ora a transmissão. A fração da radiação solar refletida por uma superfície é quantificada pelo albedo (veja o quadro). De um modo geral, as superfícies escuras absorvem a energia e as claras refletem. O asfalto, por exemplo, absorve a energia refletida e se aquece. Uma superfície gramada, ao contrário, reflete mais que absorve.

 

As superfícies urbanas são mais quentes e secas que as superfícies vegetadas. O calor é, evidentemente, o principal ingrediente da ilha de calor urbano, mas não é o único. A secura e a poluição da atmosfera são outros fatores que contribuem para a sua formação.

Nesse fenômeno, o calor provém do aumento da absorção da radiação solar promovido pelos materiais usados em edificações e pavimentações de vias, como cimento, concreto e asfalto, que absorvem a radiação solar e se aquecem. Além de reter o calor, as superfícies urbanas também são secas, porque nas cidades o revestimento do solo é impermeável. Ou seja, a água da chuva não penetra no solo e escoa diretamente para as canalizações. A secura da atmosfera urbana também deriva da falta, nesse espaço, de áreas vegetadas e corpos hídricos. Esses fatos reduzem a evaporação, o que, além de diminuir a quantidade de vapor d’água na atmosfera, deixa energia sobrando no sistema para aquecer ainda mais o ar.

 

As atividades industriais e a intensa circulação de automóveis, ônibus e caminhões também geram uma produção adicional de calor provocada pelos processos de combustão. Esses processos lançam partículas finas na atmosfera, intensificando a poluição do ar e o efeito estufa, que, por sua vez, dificulta a circulação do ar e a dispersão dos poluentes. A cidade possui ainda uma rugosidade, isto é, a presença de edificações. Isso reduz a velocidade média dos ventos, diminuindo a troca de ar entre a cidade quente e as áreas circundantes mais frescas.

 

A diferença entre a temperatura das áreas urbanas, densamente construídas e de tráfego intenso, e a das áreas do entorno, menos densas e mais vegetadas, pode chegar a valores superiores a 10ºC, como apontam as pesquisas sobre São Paulo. Em Manaus, essa diferença é superior a 3ºC em alguns meses do ano. Constatou-se também que, nos últimos 75 anos, a temperatura média de São Paulo ficou 2ºC mais quente. A mesma tendência foi verificada em Manaus: entre 1961 e 2010, a temperatura média da cidade aumentou 0,7ºC.

Pelo mundo, as pesquisas demonstram que a ilha de calor é frequente em cidades grandes e médias. No Brasil, grandes cidades como São Paulo e Manaus, usadas como exemplos neste texto, além de Rio de Janeiro, Brasília, Belo Horizonte, Belém e cidades médias como Presidente Prudente, Catanduva, Londrina, Cuiabá e Araçatuba, entre outras, já tiveram suas ilhas de calor estudadas. Nas regiões tropicais, a ilha de calor torna-se um problema evidente de conforto térmico e também econômico, pois provoca a necessidade de refrigerar os ambientes, aumentando o consumo de energia. 

 

Já nas regiões temperadas e frias, a ilha de calor pode vir a ser uma vantagem que contribui para o menor consumo de energia no aquecimento dos ambientes durante o inverno. No entanto, mesmo nessas regiões, a ilha de calor pode ser uma desvantagem no verão se houver intensa necessidade de resfriar os ambientes, fazendo com que a economia feita no inverno seja amplamente ultrapassada no verão. É o caso da cidade de Nova York.

 

Para mitigar os efeitos da ilha de calor, os cientistas são unânimes: é necessário modificar o albedo das superfícies urbanas. Uma medida simples e eficiente é ampliar as áreas permeáveis com vegetação. Plantar árvores, recuperar bosques de vegetação nativa, lagos, criar parques, jardins e aumentar as superfícies hídricas são algumas das ações citadas. O plantio de árvores é essencial no processo de resfriamento da atmosfera urbana, pois auxilia no sombreamento das superfícies, reduzindo seu aquecimento, contribui na filtragem da poluição do ar, na redução da sonora, na criação de hábitats etc. Ainda, as áreas vegetadas favorecem maior infiltração da água de chuva no solo, aumentando a evapotranspiração e, com isso, uma maior quantidade de vapor d’água na atmosfera (veja o quadro). Os materiais usados nas construções urbanas também devem ser escolhidos de acordo com suas propriedades de emissividade e reflectância. 

Outra medida que vem sendo aplicada em algumas cidades, inclusive no Brasil, é a construção dos telhados verdes. Neles, um solo artificial é construído, onde é cultivada uma vegetação específica, com plantas resistentes e de raízes superficiais, que diminuem o aquecimento dos telhados e melhoram o conforto térmico dos edifícios.