Vegetação e conforto térmico em espaços urbanos abertos.

Abstract

Este artigo trata de pesquisa experimental e qualitativa sobre vegetação e sua influência no conforto térmico e sobre a qualidade de sombreamento produzido em áreas arborizadas. A motivação deste trabalho veio da consciência da necessidade de quantificar e qualificar a contribuição da vegetação para o conforto térmico, ou seja, a atenuação da radiação solar pela vegetação e as influências desta sobre a temperatura e umidade nas áreas próximas. Pretende-se estabelecer parâmetros adequados para a elaboração de planos e projetos que tenham como objetivo o conforto térmico urbano. Inicialmente, o foco da pesquisa ateve-se à relação entre espécies arbóreas, agrupamento de árvores, áreas verdes e o microclima propiciado por elas; posteriormente, considerou-se a eficiência da sombra proporcionada pela vegetação que foi analisada por meio da coleta de valores da radiação solar incidente e dos demais parâmetros ambientais ao sol e à sombra das espécies ou agrupamentos analisados. Como desdobramento, apresenta-se também um estudo sobre a evapotranspiraçao e seu papel nesse processo.

Full text

FÓRUM > Vol. 4 , No. 1 ( 2011 ) - Mudanças climáticas e o impacto das cidades
ARTIGO -
Publicado em 24/11/2011
VEGETAÇÃO E CONFORTO TÉRMICO EM ESPAÇOS URBANOS ABERTOS
VEGETATIONTHERMAL COMFORT IN OPEN URBAN SPACES
Labaki, Lucila Chebel
;
Santos , Rozely Ferreira dos Santos
;
Bueno-Bartholomei , Carolina Lotufo
;
Abreu , Loyde Vieira de Abreu
RESUMO
Este artigo trata de pesquisa experimental e qualitativa sobre vegetação e sua influência no conforto térmico e sobre a
qualidade de sombreamento produzido em áreas arborizadas. A motivação deste trabalho veio da consciência da necessidade
de quantificar e qualificar a contribuição da vegetação para o conforto térmico, ou seja, a atenuação da radiação solar pela
vegetação e as influências desta sobre a temperatura e umidade nas áreas próximas. Pretende-se estabelecer parâmetros
adequados para a elaboração de planos e projetos que tenham como objetivo o conforto térmico urbano. Inicialmente, o foco
da pesquisa ateve-se à relação entre espécies arbóreas, agrupamento de árvores, áreas verdes e o microclima propiciado por
elas; posteriormente, considerou-se a eficiência da sombra proporcionada pela vegetação que foi analisada por meio da coleta
de valores da radiação solar incidente e dos demais parâmetros ambientais ao sol e à sombra das espécies ou agrupamentos
analisados. Como desdobramento, apresenta-se também um estudo sobre a evapotranspiraçao e seu papel nesse processo.
ABSTRACT
This paper deals with an experimentalqualitative research on vegetation, thermal comfortthe quality of shading. The motivation
for this work came the awareness of the need to quantifyqualify the contribution of vegetation to thermal comfort, i.e. the
attenuation of solar radiation by vegetationits influence on the temperaturehumidity in the surrounding areas. The goal is to
obtain adequate parameters to guide plannersdesigners in search of urban thermal comfort. Initially, the main focus in this
project was the consideration of the relationship between tree species, tree groups, green areas,the microclimate afforded by
them. The efficiency of the shade provided by vegetation was analyzed through the collection of values of incident solar
radiationother environmental parameters at the middle of the tree shadow,at sun. In a further development, it also presents a
study on evapotranspirationits role in this process.
PALAVRAS CHAVE: vegetação. conforto térmico urbano. urbanização.
KEYWORDS: vegetation. thermal urban comfort. urbanization.
Introdução
O fenômeno da urbanização é crescente e global. Nas últimas décadas, as cidades
apresentaram grande crescimento da população, do espaço e de atividades, transformando
drasticamente tanto o ambiente natural como o ambiente construído. Esse novo ambiente
construído vem sofrendo significativa alteração climática, com prejuízo para a qualidade de
vida das populações.
A revisão da literatura sobre alterações climáticas no meio urbano, tanto no Brasil como no
exterior, mostra grande diversidade de enfoques, metodologias e objetivos específicos
variados, em várias escalas de trabalho, embora o objetivo básico seja a busca do
entendimento dos fatores contribuintes para as alterações constatadas. Por outro lado, o papel
exercido pela vegetação no controle da incidência de radiação solar e do ganho de calor, da
umidificação e depuração do ar tem seu alcance bem determinado, evidenciando seus efeitos
benéficos ao microclima urbano e à qualidade do ambiente construído, relacionada com o
conforto térmico em espaços externos.
Observa-se, no entanto, que, em contraponto ao amplo conhecimento do importante papel da
vegetação no controle dos extremos ambientais urbanos, a informação existente sobre o
comportamento da transmissão da radiação solar através de árvores, quer isoladas ou
agrupadas, é bastante reduzida. Esses dados, contudo, constituem uma informação
fundamental para o entendimento do efeito da arborização nesse controle. Pesquisas no
sentido de quantificar o impacto da sombra, do ponto de vista de interesse para o planejamento
urbano, ainda são escassas. Tomando consciência da necessidade de se conhecer e
quantificar os efeitos da arborização no clima urbano, no aspecto referente à atenuação da
radiação solar incidente e seu efeito no conforto térmico em cidades, deu-se início às
pesquisas aqui relatadas, realizadas no Departamento de Arquitetura e Construção da
FEC/UNICAMP. O objetivo deste artigo é descrever as etapas dessas pesquisas, os principais
estudos realizados e alguns de seus resultados mais significativos.
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Motivação
A motivação deste trabalho veio da necessidade de quantificar e qualificar a contribuição da
vegetação para o conforto térmico, ou seja, a atenuação da radiação solar pela vegetação e as
influências desta sobre a temperatura e umidade nas áreas próximas. O objetivo é a aquisição
parâmetros adequados como guia na elaboração de planos e projetos que tenham como
objetivo o conforto térmico urbano. O projeto de pesquisa “Conforto térmico em cidades:
avaliação do efeito da vegetação no controle da radiação solar” (Labaki e Santos, 1996),
financiado pela FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo),
possibilitou a sua realização. Nesse projeto, inicialmente o foco principal foi:
zConsiderar a relação entre as espécies arbóreas, agrupamentos, áreas verdes, e o
microclima propiciado por essa vegetação.
zAnalisar a eficiência da sombra proporcionada pela vegetação por meio da coleta de
valores da radiação solar incidente e dos demais parâmetros ambientais ao sol e à
sombra das espécies ou agrupamentos analisados.
Com o desenvolvimento das pesquisas, novas necessidades e possibilidades foram sendo
vislumbradas, como:
zDefinição da escala de influência sobre o microclima proporcionado pela vegetação;
zEstudo da evapotranspiração e seu papel nesse processo.
A vegetação e o ambiente térmico urbano
3.1 - Impacto do sombreamento no ambiente
As árvores, isoladas ou em grupos, atenuam grande parte da radiação incidente, impedindo
que sua totalidade atinja o solo ou as construções. A vegetação propicia resfriamento passivo
em uma edificação por meio do sombreamento e da evapotranspiração. O sombreamento
atenua a radiação solar incidente e, consequentemente, o aquecimento das superfícies,
reduzindo a temperatura superficial destas, portanto, a emissão de radiação de onda longa
para o meio. Através da evapotranspiração, ocorre o resfriamento das folhas e do ar adjacente,
devido à retirada de calor latente.
Em relação à radiação solar, a vegetação tem um comportamento seletivo para com os
diferentes comprimentos de onda, pois absorve cerca de 90% da radiação visível e 60% da
infravermelha. A radiação absorvida é utilizada para as funções vitais da vegetação. Uma
pequena quantidade da radiação é transmitida através das folhas e o restante se reflete.
Assim, por meio da arborização, tem-se uma atenuação da radiação de onda curta, evitando os
efeitos de ofuscamento e reverberações em virtude do contraste sombra/sol. Em relação à
radiação de onda longa, há uma redução no aquecimento das superfícies e,
consequentemente, do calor emitido por estas. Grande parte da energia solar absorvida se
converte em calor latente pela evapotranspiração da água de suas folhas. Assim, a
evapotranspiração resfria não só a planta como o ar em sua volta.
O clima urbano tem despertado o interesse de pesquisadores em todas as partes do mundo, e
a vegetação, entre outras alternativas, tem sido apontada como um elemento fundamental para
a minimização dos efeitos de alteração no clima provocado pela urbanização. O aquecimento
das áreas urbanas é consequência da falta de vegetação adequada, mas outros fatores
apontados são a tipologia das construções, o uso do solo e os materiais construtivos (Assis,
1991).
Formas variadas de qualificação e quantificação das alterações climáticas nas áreas urbanas
são encontradas na literatura, em particular sobre os efeitos da radiação solar no aquecimento
das superfícies construídas (Lombardo, 1988). Quando se trata de arborização de cidades, os
estudos apresentam diferentes metodologias em função de diferentes combinações de
objetivos. Um objetivo frequentemente enfocado é a produção de sombra, entendendo-se por
sombra a interceptação da luz e do calor da radiação solar. No entanto, são poucas as
publicações científicas que discutem a eficiência desse fenômeno para o conforto térmico
urbano – Sattler, 1991, Aroztegui, 1995, Canton et al. (2001), Cantuaria (2000), Hayman
(1989).
O efeito de sombra é bastante estudado e discutido em edificações. Considera-se de interesse
que tais conceitos também possam ser desenvolvidos para implantação de arborização
visando ao conforto térmico urbano.
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3.2. Características do ambiente natural e do ambiente construído
Na análise do ambiente natural, a primeira consideração a ser feita é sobre as características
peculiares às espécies usadas na arborização de cidades (Peixoto, Labaki e Santos, 1995). Em
relação a aspectos da forma, supõe-se que indivíduos com copas amplas, com alta densidade
de folhas largas e espessas na copa, perenifólios, e de arquitetura arbórea aberta resultem em
maior conforto térmico. Além das características de forma, deve-se também considerar
características peculiares a cada elemento componente da árvore. Assim, a forma, o tamanho
e a espessura das folhas ou a presença de pelos cuticulares e densidade do mesófio
interferem na quantidade e qualidade de luz transmitida(Taiz & Zeiger, 2004; Lima et al. 2006).
O mesmo pode-se dizer do caule (diâmetro, cor, rugosidade e altura) ou dos elementos de
reprodução (cor, tamanho, forma e disposição de flores, frutos e sementes). Em suma, os
dados morfoanatômicos dos elementos que compõem os indivíduos arbóreos devem ser mais
amplamente estudados em relação ao seu papel termorregulador. Outro aspecto
imprescindível para esse tipo de estudo refere-se aos fenômenos de sazonalidade e fenologia,
que mudam a composição e estrutura da planta em determinados períodos do ano.
Porém, nas cidades, os indivíduos arbóreos costumam ocorrer em formas combinadas e, de
acordo com os arranjos no meio urbano, o resultado relativo ao conforto será específico. Uma
das primeiras considerações refere-se ao tipo de composição, se puras (conjuntos de uma só
espécie) ou mistas (de duas ou mais espécies), se homogêneas (árvores de mesma idade) ou
heterogêneas (árvores de idade e crescimento diferenciado). A disposição, a densidade e a
forma dos indivíduos influem em função dos arranjos resultantes, conforme ilustra a Figura 1.
Quanto ao ambiente construído urbano, para o planejamento do conforto térmico desse espaço
importam o clima e as relações de seus elementos determinantes, os espaços construídos, a
composição das superfícies, a disposição de seus elementos e a densidade de
atividades/construções modificando o ambiente natural.
Figura 1 – Disposição e densidade da estrutura vegetal para classificação da estrutura arbórea (cf. Peixoto,
Labaki e Santos, 1995)
Em relação ao ambiente construído, na composição das superfícies da base e definidoras do
espaço, importam as características térmicas dos materiais, a capacidade de absorção de
radiação solar e emissão de onda longa, os ganhos e perdas de calor definidos por suas
características quanto à rugosidade e permeabilidade. Importam ainda a disposição de seus
elementos componentes da estrutura urbana, forma e tipologia das edificações, que lançam
sombras ou canalizam os ventos.
4. Estudo de diferentes configurações de espécies e agrupamentos arbóreos
Os levantamentos de dados foram feitos dentro do município de Campinas (SP). O clima dessa
cidade, de acordo com aclassificação Köppen, é do tipo Cwa, ou seja, subtropical de altitude,
apresentando um verão quente e úmido e um inverno seco e frio. A cidade apresenta um
regime térmico com média anual de 22,0ºC, com temperatura média máxima alcançando 29,5º,
e mínima, 12,6ºC. Os meses mais quentes são janeiro e fevereiro, com médias máximas entre
29,7 a 29,9 ºC, enquanto junho e julho, os meses mais frios, têm médias de mínimas 12,5 e
12,4 ºC, respectivamente.Os valores de precipitação indicam janeiro como o mês mais chuvoso
e agosto, o mais seco. O total anual pluviométrico é de 1.432,6mm, e a insolação média é de
6,9horas. A umidade relativa média do ar é de 76%, nos meses de dezembro a junho, e de
67%, de julho a novembro.
4.1. Método para análise de árvores isoladas e agrupamentos arbóreos
Levando-se em conta as relações do ambiente natural e do ambiente construído (cobertura
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vegetal e densidade de materiais construtivos) com a radiação solar incidente e as
características de forma e fisioecológicas das espécies ligadas à arborização urbana, a
metodologia adotada para o estudo da eficiência da arborização no conforto térmico consistiu
das seguintes etapas:
zAnálise das características ligadas à própria espécie arbórea;
zAnálise da composição e arranjo espacial dos indivíduos arbóreos nas estruturas
urbanas;
zMedição em campo, com a comparação da radiação incidente ao sol e à sombra de
árvores no ambiente urbano;
zAnálise da eficiência, tanto da própria espécie arbórea, como das composições e arranjos
espaciais, na atenuação da radiação solar.
Para a definição dos objetos de estudo, em relação ao tipo de vegetação arbórea a ser
analisada, foram definidas três situações:
zÁrvores isoladas, buscando espécies geralmente utilizadas na arborização urbana em
Campinas. (Bueno, 1998 e Bueno-Bartholomei, 2003);
zÁreas verdes urbanas de lazer (Castro, 1999);
zÁreas ao longo de matas ciliares (Lois, 2001).
Para cada uma dessas situações, os estágios da pesquisa incluíram: reconhecimento das
áreas, escolha da vegetação a ser analisada, realização das medições, informações
importantes coletadas, análise e interpretação dos resultados.
Em seguida, foram definidos os equipamentos. Para medição da radiação solar ao sol e à
sombra, utilizou-se o solarímetro de tubo (Delta-T Devices) (Figura 2), equipamento projetado
para uso com vegetação, pois, pelo fato de ser em forma de tubo, com um metro de
comprimento, mede uma média espacial dos níveis desiguais de energia solar sob a árvore: a
irradiância média (kW/m2) em situações em que a distribuição da energia radiante não é
uniforme. Sua resposta espectral é no visível e infravermelho próximo (350 a 2500 nm). Os
sensores desse equipamento são conectados a um integrador da mesma marca, modelo DL2,
para a coleta automática dos dados (Figuras 3 e 4). Os dados são registrados de 10 em 10
minutos. O solarímetro situado à sombra tem sua posição alterada ao longo do dia,
(geralmente às 9h, 12h e 15h), acompanhando o sombreamento da copa da árvore.
FIGURA 2 - Desenho esquemático de um solarímetro de tubo
Fonte: Bueno, 1998
Figura 3 - Solarímetro de Tubo, Delta-T TSL
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As medições foram realizadas em cinco dias, para cada situação pesquisada, no período das 6
às 18 horas.
A atenuação da radiação solar, definida como a porcentagem da radiação diária (média de
cinco dias), à sombra da árvore, em relação à mesma variável ao sol, foi calculada pela
expressão:
onde:
At: atenuação da radiação solar (%);
Ssombra:área integrada, que fornece a energia total incidente (kW.h/m2), coletada pelo
solarímetro à sombra, no intervalo de tempo considerado;
Ssoln:área integrada, que fornece a energia total incidente (kW.h/m2), coletada pelo
solarímetro ao sol, no intervalo de tempo considerado.
Foram coletados também os demais parâmetros ambientais: temperatura do ar, umidade
relativa, temperatura de globo, velocidade do ar. Para medir a umidade relativa, na primeira
etapa da pesquisa foi utilizado um psicrômetro, posteriormente substituído por registradores
automáticos de temperatura e umidade, da marca Testo. Os equipamentos são montados em
tripés e protegidos da radiação (Figura 5).
4.2 Árvores isoladas: primeira fase da pesquisa
O sombreamento propiciado por diferentes espécies arbóreas foi estudado por Bueno (1998) e
Bueno-Bartholomei (2003). As espécies selecionadas para análise deveriam corresponder
inicialmente ao seguinte critério: utilização frequente na arborização urbana de Campinas, SP.
Para isso, consultou-se o Departamento de Parques e Jardins da Prefeitura Municipal de
Campinas. A escolha dos sítios de medição ficou estritamente ligada às espécies utilizadas
pela Prefeitura e a fatores físicos relacionados ao meio. Esses dois aspectos foram
considerados quase que simultaneamente, ou seja, ao mesmo tempo em que uma espécie da
lista era procurada, sua localização também era analisada quanto à sua adequação ao
experimento.
Uma das dificuldades para a realização do experimento foi encontrar indivíduos em condições
consideradas ideais para se efetivar as medições dos parâmetros ambientais (radiação solar,
temperatura do ar, temperatura de bulbo úmido, temperatura de globo e velocidade do vento).
Nessa procura, foram observados os seguintes pontos:
zDisposição dos indivíduos em relação ao entorno que permitisse a correta realização das
medições: ausência de sombra de edificações ou outras árvores, topografia do terreno ao
Figura 4 - Registrador Delta DL2 Datalogger
Figura 5 -Tripé com sensores
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redor da árvore etc.;
zLocal acessível, com facilidade de instalação e estabilidade dos equipamentos, mas que
ao mesmo tempo restringisse a interferência de terceiros nos equipamentos;
zUniformidade das condições em torno das árvores relacionada à ausência de
pavimentação e construções próximas;
zDiferença entre as superfícies (grama, vegetação rasteira, paralelepípedo, areias)
encontradas nas áreas de estudo;
zSegurança dos equipamentos, principalmente quanto à interferência de terceiros e danos
causados por queda de galhos e folhas.
Aspectos como idade biológica (consideradas as árvores adultas) e características físicas
(considerada a representatividade em relação à espécie) também foram observados. As
medições realizaram-se sempre em dias de céu claro ou parcialmente nublado.
As Figuras 6 e 7 mostram fotos e características de uma das árvores analisadas – o jambolão
(Syzygium cumini) – e os gráficos obtidos para a radiação solar incidente, medida com os
solarímetros de tubo ao sol e à sombra da árvore.
A Tabela 1 apresenta os resultados de atenuação da radiação solar para todas as espécies
analisadas – média aritmética dos cinco dias de medição – com o erro padrão da média.
Observa-se que as árvores com pior desempenho quanto à atenuação da radiação solar foram
analisadas na condição de inverno, ou seja, o sombreiro (sem folhas), com 70,2% de
atenuação, e o cedro-rosa (sem folhas), com 29,9% (Figura 8). Convém observar que, mesmo
sem as folhas, a atenuação proporcionada pelo sombreiro ainda é muito significativa, pois,
nesse caso, ela é propiciada pelos galhos da árvore, bastante ramificados, como se observa da
Figura 9.
Nos ambientes externos, a atenuação da radiação solar incidente tem papel fundamental na
redução das temperaturas. Em relação ao conforto térmico, deve-se sempre observar a
arquitetura das árvores, pois copas densas e baixas dificultam a circulação do vento sob elas,
mantendo um ambiente úmido e quente, o que não permite bons níveis de conforto.
Nos projetos de arborização, devem ser indicadas as espécies de acordo com o uso do local.
Em praças, com áreas de lazer e playground para crianças, a vegetação deve priorizar as
espécies que oferecem melhores condições de conforto térmico, aliadas à maior atenuação da
radiação solar. Para um estacionamento, espécies que propiciem maior atenuação da radiação
Altura aproximada da árvore: 10,00 m
Altura do fuste: 1,60 m Diâmetro do
tronco: 43,0 cm Cor do tronco:
marrom claro Rugosidade do tronco:
rugoso Diâmetro da copa: 12,20
m Densidade da copa:
densa Comprimento da folha: 15,0
cm Largura da folha: 6,0
cm Cor da folha: verde escuro
Figura 6: Foto e características: jambolão (Syzygium
cumini)
Figura 7: Radiação solar ao sol e à sombra
(Jambolão) 28/novembro/2000.
Fonte: Bueno-Bartholomei, 2003
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solar é a escolha mais correta, pois a preocupação maior não é necessariamente o conforto
térmico, mas sim bloquear a radiação solar incidente, impedindo o efeito estufa dentro dos
veículos e também a queima de suas pinturas. Tabela 1: Resultados para a atenuação solar
dos indivíduos arbóreos estudados
Fonte: Bueno, 1998, Bueno-Bartholomei, 2003
Além de considerar os aspectos citados, devem-se observar também as recomendações
relativas às características morfológicas de cada espécie, ou seja, evitar árvores com raízes
superficiais em calçadas, avaliar a presença ou ausência de fiação no local da implantação,
evitar o plantio de árvores de grande porte em áreas pequenas.
4.3 Áreas verdes urbanas de lazer
Castro (1999) estudou parâmetros de conforto térmico em áreas verdes que fazem parte do
sistema de lazer e recreação da população. O objetivo da pesquisa foi o levantamento dos
critérios relacionados à atenuação da radiação solar em áreas arborizadas de diferentes
tamanhos, formas e composições em espécies, que se destinam ao repouso e ao lazer das
populações urbanas. Esses critérios são importantes para se propor diretrizes de planejamento
de áreas verdes ou para o uso da vegetação no ambiente urbano, de modo que possibilitem a
minimização dos efeitos climáticos locais e regionais.
Figura 8: Cedro-rosa Figura 9: Sombreiro
Fonte: Bueno-Bartholomei, 2003
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A seleção das áreas de estudo obedeceu aos seguintes critérios:
zÁreas densamente arborizadas, com sistemas amostrais variados, como árvores
isoladas, agrupamentos diversos, disposição aleatória ou sistemas florestados sob forma
de parques e bosques;
zÁreas localizadas na região central de Campinas, permitindo um rápido deslocamento
entre os diferentes sistemas amostrais;
zImportância da arborização nesses locais bastante evidenciada na discussão junto a
comunidade para elaboração do Plano Diretor do Município de Campinas, que por sua
vez, mostra-se bastante interessada no planejamento de áreas verdes voltadas ao bem-
estar físico, social e psicológico das populações residentes e que fazem uso destas
áreas;
zÁreas que fazem parte dos sistemas de lazer da população.
Foram selecionados o Bosque dos Jequitibás (Figura 10), de vegetação densa, o Parque dos
Guarantãs (Figura 11), de vegetação de porte médio, e o Bosque dos Artistas, com árvores
ainda jovens, de pequeno porte, pois o Bosque havia sido implantado recentemente. De acordo
com o método adotado, foram também medidos a intensidade da radiação solar, ao sol e à
sombra, com os solarímetros de tubo, e os parâmetros ambientais.
Os resultados para a atenuação da radiação solar são apresentados na Tabela 2. O bosque de
vegetação densa, de muitos anos, instalado no ambiente urbano em Campinas (Bosque dos
Jequitibás), apresentou uma atenuação da radiação solar de 99,06%. O Parque dos
Guarantãs, com vegetação de porte médio, atenuou cerca de 89% da radiação, e o Bosque
dos Artistas, com árvores ainda pequenas, atingiu 88,24% de atenuação. Dados referentes à
temperatura do ar indicaram comportamentos semelhantes. Os resultados mostraram que uma
área verde com árvores recém-implantadas tem, de imediato, uma função real na atenuação da
radiação solar e que seu desempenho como atenuador da radiação e proporcionador de
conforto térmico é progressivo, em função da maior densidade de árvores, variação de
espécies e fenologia (Castro, 1999).
Tabela 2: Atenuação da radiação solar obtida para áreas arborizadas (%)
Fonte: Castro, 1999
5. Vegetação ciliar
A terceira configuração de vegetação estudada foi a vegetação ripária ou ciliar. Esta se
apresenta nas mais diversas composições e estruturas ao longo dos cursos de água, sendo a
questão do conforto térmico para essas áreas praticamente desconsiderada. Não foram
encontrados trabalhos com dados numéricos que, efetivamente, discutam a eficiência térmica
Figura 10 - Bosque dos Jequitibás Figura 11 - Parque dos Guarantãs
Fonte: Castro, 1999
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desses corredores. Estudos nesse sentido podem, por exemplo, proporcionar informações
úteis para nortear ações de manejo em bacias hidrográficas. Quanto se trata do espaço
urbano, é necessário encontrar uma solução mediadora de forma a assegurar uma cobertura
vegetal ciliar que cumpra as funções de proteção da água e proteção térmica para o solo, mas
sem desrespeitar a população lindeira. Em função dessas considerações, este trabalho
pretendeu dar um primeiro passo objetivando identificar, quantificar e relacionar variáveis
ambientais ao conforto térmico proporcionado pela vegetação ciliar em três diferentes
estruturas vegetacionais: de vegetação arbórea densa (mata conservada), rarefeita (mata
degradada e capoeira) e de área de campo (Lois, 2001).
5.1 Área de Estudo
As parcelas amostrais foram localizadas na Mata Ribeirão Cachoeira (Figura 12), na Zona de
Conservação Ambiental da APA de Sousas e Joaquim Egidio (Campinas, SP). Esse fragmento,
caracterizado como Floresta Estacional Semidecídua, ocorre ao longo do Ribeirão Cachoeira
(afluente do rio Atibaia) e tem cerca de 233,7ha. Nas áreas de relevo mais acidentado,
encontra-se uma vegetação mais conservada e, aparentemente, mais diversificada. Já sob
relevo menos acidentado, a vegetação é menos diversificada e apresenta afloramentos
rochosos, predominando árvores de menor porte (Thomaziello, 1996).
5.2 Desenho experimental
Foram selecionados três diferentes locais de medição, que correspondem a três diferentes
estruturas de vegetação ciliar, duas delas com estrutura arbórea e a outra apenas com
estrutura herbácea. Os conjuntos de indivíduos arbóreos foram classificados segundo critérios
propostos por Peixoto, Labaki & Santos (1995). Assim, uma das primeiras considerações
refere-se ao tipo de composição, se puras ou mistas, e ao tamanho, se homogêneas ou
heterogêneas. Outra consideração é com relação à densidade e à disposição do conjunto
arbóreo, cuja influência está relacionada aos arranjos resultantes. Os três tipos de estrutura
vegetal presentes na região são:
Figura 12 - Zona de Conservação Ambiental da APA de Sousas e Joaquim Egídio, no Município de Campinas.
Fonte: CAMPINAS/SEPLAMA, 1996 e Thomaziello, 1998 (modificado)
zEstrutura A: elementos arbóreos mistos e heterogêneos, de disposição aglomerada,
densidade de árvores agrupadas/densas, com estrato inferior arbustivo-arbóreo. Nessa
categoria, encontra-se a mata secundária, em estádio tardio de sucessão, em estado
íntegro ou alterado, com dossel contínuo ou pouco interrompido, de altura relativamente
uniforme.
zEstrutura B: também com elementos arbóreos mistos e heterogêneos, com disposição
difusa, densidade de árvores rarefeitas/agrupadas e com estrato inferior herbáceo-
arbustivo. Nessa categoria, encontram-se as capoeiras densas e as matas degradadas,
estádio inicial/intermediário de sucessão e, quando o dossel está presente, é muitas
vezes interrompido pela presença de clareiras.
zEstrutura C: campos com estrato inferior apenas herbáceo.
Com a utilização do GPS Explorer II (Geographical Positioning System), as três estruturas de
vegetação ciliar ao ribeirão Cachoeira foram georreferenciadas (UTM) a partir do ponto mais
próximo à margem do curso de água, apresentando a seguinte localização geográfica:
estrutura A, no interior do fragmento e corredor florestal; estrutura B, na borda do fragmento; e
estrutura C, na área imediatamente externa ao fragmento (Figura 13).
Foi elaborado um diagrama de perfil para exemplificação da fisionomia da vegetação estudada.
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Para tanto, adotou-se uma faixa de amostragem, com 17m de comprimento e 4m de largura,
localizada perpendicularmente à calha do ribeirão, abrangendo a vegetação ciliar até o último
ponto de medição. A localização dos equipamentos equidistantes nos diferentes pontos foi
definida por meio de levantamento com teodolito.
Figura 13 – Localização das três estruturas vegetacionais amostrais na Mata Ribeirão Cachoeira (cf. Lois, 2001)
Foram coletadas medidas de temperatura ambiente, umidade relativa, velocidade do vento e
radiação solar nos três pontos, situados a 2,2m; 9,0m e 17,0m da margem (respectivamente
pontos 1, 2 e 3), a uma altura de 1,30m do solo, nas diferentes estruturas vegetais. Essas
medições foram realizadas em dois períodos do ano – junho/julho e dezembro –
correspondentes ao solstício de inverno e verão, ao longo de três dias em cada estrutura
vegetal, das 8 às 16h, de acordo com as condições meteorológicas, sempre considerando o
horário solar.
Os dados foram registrados somente à sombra, devido ao fato de não haver área com sol
próxima onde os equipamentos pudessem ser instalados para coletar os dados. Para dados ao
sol foram considerados aqueles da Estrutura C, a 17,0m da margem, um campo usado como
pastagem.
5.3. Vegetação ciliar e seus efeitos sobre a atenuação de fatores microclimáticos
A Figura 14 mostra os perfis da vegetação e da fisiografia do terreno para as três estruturas. A
estrutura A é uma faixa de mata em melhor estado de conservação em relação ao restante do
fragmento florestal. Nela é possível reconhecer até três estratos arbóreos: o primeiro, com
arvoretas que atingem de 3 a 4 metros de altura; o segundo, com um porte de 3 a 8 metros,
com caules tortuosos; e o terceiro, entre 8 e 13 metros, com troncos mais retilíneos e lisos. É
grande a quantidade de cipós entre os troncos das árvores. A paisagem circundante a essa
estrutura apresenta a mesma tipologia da amostra descrita. A estrutura B apresenta um porte
menor, com 3 estratos: o primeiro predominantemente arbustivo e menor que 1 metro, o
segundo não ultrapassando 3 metros e o terceiro chegando a 5 metros. O entorno dessa
estrutura é caracterizado por pastagem e por vegetação ripária de mesma tipologia, na margem
oposta. A estrutura C é um campo usado como pastagem, que envolve também a área
amostrada.
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A Tabela 3 apresenta os resultados referentes à atenuação da radiação nas estruturas
vegetacionais no período de inverno e verão, respectivamente, bem como o erro padrão. Os
resultados obtidos apontam a existência de uma relação direta entre a atenuação da radiação
solar e a fisionomia da vegetação. A mata ciliar em melhor estado de conservação apresentou
uma atenuação solar de até 97,2% (inverno e verão), enquanto a estrutura de mata
degradada/capoeira mostrou atenuação máxima de 83,5% no inverno e 72,5% no verão.
Apesar da menor eficiência, tais resultados mostram a importância dessa estrutura para a
atenuação da radiação solar. Esse dado deve se somar à análise descrita anteriormente
(Castro, 1999), que encontrou uma atenuação de até 88% em uma praça com baixa
densidade, composta principalmente de árvores jovens. Principalmente para o período de
inverno, a influência da densidade do dossel e das clareiras é bastante evidente para a
atenuação e variação da radiação solar incidente.
Tabela 3. Atenuação da radiação solar para as três estruturas vegetacionais (Lois, 2001)
Figura 14: Perfis e foto das três estruturas de vegetação estudadas (cf. Lois, 2001)
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(*) apenas os pontos 1 e 2 têm estrato arbóreo
Em relação à temperatura do ar, os resultados mostraram que a diferença em relação ao
campo é tanto maior quanto mais densa e aglomerada for a cobertura vegetal arbórea. Os
resultados sugerem que a cobertura arbórea ameniza, eficientemente, a temperatura ambiente,
com influência direta no conforto térmico. A umidade relativa é a variável climática cuja
variação é mais expressiva, mostrando uma grande diferença de comportamento ao longo do
dia e, em valores absolutos, entre as três estruturas vegetais estudadas, o que evidencia a
importância da vegetação no controle desse parâmetro climático (Tabela 4).
Tabela 4: variação da umidade relativa nas três estruturas veetacionais (Lois, 2001)
Os resultados apresentados mostram a importância da vegetação na atenuação da radiação
solar e seu papel, em conjunto com os cursos de água, em tornar a temperatura ambiente mais
amena e aumentar a umidade relativa.
Os dados evidenciaram atenuações importantes dos parâmetros climáticos não só no interior
do fragmento, mas também nas bordas e no interior do curso de água.
Na análise das variáveis climáticas, observou-se que as maiores diferenças entre as estruturas
ocorreram no período de inverno, das 10h às 15h. Assim, este estudo sugeriu que esse é um
intervalo propício para análises mais detalhadas, pois concentra as variações mais
significativas.
6. Escala de influência de diferentes indivíduos e agrupamento arbóreos
A partir desses resultados, novas questões foram surgindo, como a necessidade de estudar um
número maior de espécies, dando continuidade ao trabalho de Bueno-Bartholomei, em 2003 e,
principalmente, identificar a escala de influência dessa vegetação (Abreu, 2008). Até que
distância uma espécie isolada ou agrupamento influi no microclima? Até que distância pode-se
dizer que o conforto térmico proporcionado pela sombra atinge as áreas próximas
ensolaradas? Ainda, a partir de resultados obtidos para a umidade relativa, evidenciou-se a
importância de um estudo mais detalhado sobre o processo de evapotranspiração.
6.1 Raio de influência do indivíduo e agrupamento arbóreo
Em 2008, Abreu analisou a escala de influência, no microclima, de indivíduos e de um
agrupamento arbóreo. Submeteu-se também à análise a possibilidade de um melhor
aproveitamento do trabalho de termorregulação das plantas, bem como a quantificação das
condições de conforto proporcionadas pelas espécies arbóreas.
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O estudo foi realizado considerando-se a escala microclimática e instantânea, pois pretendia-se
avaliar as condições do entorno imediato e não do clima local. Foram selecionadas as espécies
de acordo com critérios semelhantes aos de Bueno (1998), mencionados anteriormente. Foram
avaliadas as espécies arbóreas: ipê-amarelo (Tabebuia chrysotricha ( Mart. ex DC.) Stand.), na
condição com folhas, sem folhas e com flores, jacarandá (Jacaranda mimosaefolia D. Don.),
jambolão (
Syzygium cumini L.), mangueira (Mangifera indica L.) e um agrupamento arbóreo de
chuva-de-ouro (Senna siamea L.), com as seguintes características, de acordo com Peixoto,
Labaki e Santos (1995), (Figura 16c):
zComposição: Pura/ Heterogênea
zDensidade: agrupamentos rarefeitos
zDisposição dos indivíduos: isolada
zForma: estrelar
zNúmero de indivíduos: 5 árvores
zDistância média entre os mesmos: 8 metros
Os equipamentos utilizados foram novamente os solarímetros de tubo, à sombra e ao sol, e
conjuntos montados em tripés, protegidos da radiação, para medição de temperatura do ar,
temperatura de globo, umidade relativa do ar, velocidade do vento (Figura 5). Os dados foram
registrados de 10 em 10 minutos, por um período de 12 horas, em três dias típicos.
Para a avaliação do raio de influência, foram realizadas medições em quatro diferentes
posições em relação ao indivíduo ou agrupamento arbóreo - na sombra, no sol a 10m, 25m e
50m (figura 15):
Figura 15 -Posicionamento dos registradores (Abreu, 2008).
A Tabela 5 mostra a variação da temperatura média diária nos pontos de medição em relação à
árvore. A análise estatística, no nível de 5% de significância, mostrou que não há diferença
significativa para a temperatura do ar em cada ponto para a mangueira e para o ipê-amarelo
nas seguintes situações: com folhas, sem folhas e com flores. Já para o jambolão e o
agrupamento com chuva-de-ouro houve evidência, no nível de 5% de significância, de
diferenças para as distâncias de 10m, 25m e 50m, em relação à sombra. A diferença entre as
médias diárias das temperaturas ao sol e à sombra é cerca de 1ºC.
Tabela 5: Quadro resumo das médias diárias da temperatura do ar (ºC)
A tabela 6 aponta a variação da média diária da umidade relativa do ar nos pontos de medição
para cada espécie arbórea. A umidade relativa do ar, para todas as espécies, é mais alta a uma
distância de 10m do tronco, havendo saturação no início da manhã. A análise estatística dos
resultados da umidade mostrou que, no nível de 5% de significância, há diferença significativa
na umidade do ar a diferentes distâncias nas espécies jacarandá, jambolão, mangueira e no
agrupamento com chuva-de-ouro. O teste Tukey indicou que a umidade relativa do ar é
Figura 16: a) agrupamento de chuva
-de-ouro; b) radiação solar incidente ao sol e à sombra; c)
distribuição dos indivíduos no agrupamento (Abreu, 2008)
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diferente na distância de 10m em relação à sombra, e maior do que à sombra.
Tabela 6 – Quadro resumo das médias diárias da umidade (%)
Devido à grande variação da umidade em relação à temperatura nas diferentes distâncias,
pode-se concluir que a umidade relativa do ar é a variável com maior influência nas condições
de conforto térmico.
6.2 Análise da evapotranspiração
A estimativa da transpiração máxima para indivíduos arbóreos isolados foi calculada pelo
modelo de Penman-Monteith (Monteith, 1965, Pereira et al., 2006), adaptado para folhas
hipoestomáticas – específicas das árvores estudadas – de acordo com a equação a seguir,
para um intervalo de tempo de 10min, num período de 12h.
Onde:
T é a transpiração máxima das árvores (Kg-1 árvore10 min-1); AF, a área foliar (m2); Rnf, o
saldo de radiação efetivo da copa (MJ m-2 de folha 10min -1); Ra, a resistência aerodinâmica à
difusão de vapor (s m-1); ;; a densidade do ar (kg m-3); cp, o calor específico do ar seco (J kg-
1 K-1); ;; o calor latente de vaporização da água (MJ kg-1); ;; o coeficiente psicrométrico
(kPa ºC-1); ;e, o déficit de pressão de vapor de água no ar (kPa).
Valores de transpiração, evapotranspiração potencial e atenuação da radiação solar, para as
árvores analisadas, são apresentados na Tabela 7.
Observa-se que o jambolão (Syzygium cumini L.) é a espécie que mais transpira (101.14 l/dia);
a espécie que menos transpirou foi o ipê-amarelo (Tabebuia chrysotricha ( Mart. ex DC.)
Stand.) nas condições sem folhas e com flores (13.13l/dia e 16.27l/dia). O agrupamento com
chuva-de-ouro (Senna siamea L.) e o indivíduo arbóreo jacarandá (Jacaranda mimosaefolia D.
Don.) possuem taxas próximas a 30 l/dia, valores iguais a mais da metade daqueles
encontrados nas espécies jambolão (Syzygium cumini L.), mangueira (Mangifera indica L.) e
ipê-amarelo (Tabebuia chrysotricha ( Mart. ex DC.) Stand.), na época com folhas.
Tabela 7: Valores de transpiração, evapotranspiração potencial e atenuação da radiação solar
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As espécies com copa densa e baixa e folhas grandes, como o jambolão (Syzygium cumini) e a
mangueira (Manguifera indica), são as que apresentaram maior taxa de atenuação da radiação
e maior transpiração. Supõe-se que esse fenômeno ocorra devido à morfologia e à estrutura da
copa, que dificulta a ventilação em função da ascensão do ar quente.
Os resultados obtidos mostram que as espécies arbóreas com a maior atenuação da radiação
e as maiores taxas de evapotranpiração são aquelas que têm maior capacidade de redução da
temperatura do microclima urbano. Essa característica da vegetação deve ser levada em conta
pelos profissionais do ambiente construído para melhoria do conforto térmico em ambientes
externos.
6.3 Avaliação do conforto térmico proporcionado pelas árvores
Tendo em vista os resultados das análises, decidiu-se avaliar o conforto térmico proporcionado
pelas árvores por meio da Zona de Conforto proposta por Moreno (2007), com base em
pesquisa também realizada em Campinas, SP. Uma carta bioclimática tridimensional,
relacionando os valores de temperatura do ar, umidade relativa e velocidade do ar, foi proposta
para clima tropical de altitude (Figura 17). Foram calculadas as horas de conforto para cada
situação, conforme Tabela 8.
Tabela 8 – Número de horas de conforto proporcionadas pelos indivíduos e agrupamento
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Figura 17: Zona de conforto para clima tropical de altitude (Moreno, 2007)
Observa-se que o agrupamento chuva-de-ouro proporciona melhores condições de conforto
térmico, ao longo do dia, à sombra e nos pontos a 25m e 50m, seguido pelo agrupamento ipê-
amarelo, na situação com folhas. A mangueira proporciona melhores condições de conforto no
ponto a 10m, seguido pelo agrupamento com chuva-de-ouro e ipê-amarelo na situação com
flores. Como esperado, a espécie que proporcionou a menor condição de conforto foi o ipê-
amarelo na situação sem folhas. É importante notar que, mesmo a uma distância de 50m da
árvore, encontram-se ainda condições de conforto térmico.
Os agrupamentos arbóreos exercem influência numa escala maior do que uma única árvore.
Ou seja, a disposição de elementos arbóreos pode aumentar a capacidade de redução da
temperatura do ar e a atenuação da radiação incidente, bem como intensificar as sensações de
conforto térmico ao usuário num determinado raio. Árvores alinhadas criam caminhos
sombreados para a circulação de pessoas, bicicletas e automóveis. Espécies que
proporcionem melhores condições de conforto térmico são as mais indicadas para esses
lugares. Em espaços de grande e médio porte, destinados a atividades específicas de lazer e
esportes, como parques, bosques, grandes praças, é desejável a implantação de
agrupamentos arbóreos com espécies com boa atenuação da radiação para o sombreamento
de bancos, bebedouros e brinquedos infantis.
Em espaços de grande porte destinados à preservação e requalificação do ambiente – parques
lineares, reservas ecológicas – são indicadas espécies com altas taxas de transpiração, que
possuem maior capacidade de mitigação da temperatura do ar nas áreas próximas edificadas.
Os indivíduos arbóreos isolados são também essenciais na composição do ambiente. Por
terem uma boa resposta em relação ao conforto térmico na microescala, são indicados para
recuos, frontais ou laterais, quintais, pátios e outras pequenas áreas de transição.
Espécies com boa atenuação da radiação solar podem ser usadas, com grande eficiência,
como elementos de sombreamento das fachadas ensolaradas, reduzindo o ganho solar e o
consumo de energia para resfriamento de ambientes internos, como demonstra Paula (2004),
para habitações de interesse social, e Bueno-Bartholomei (2003), para o ambiente escolar. O
efeito de paredes verdes como qualidade ambiental em edificações foi estudado por Morelli
(2009).
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7. Caminhos futuros
O estudo da vegetação e da qualidade ambiental proporcionada por ela, em suas diversas
configurações, concentrações, densidades, alturas, e sua inserção no ambiente das cidades
leva, necessariamente, ao interesse pelo clima urbano. Esse interesse resultou em estudos na
região central de Campinas (Pezzuto, 2007).
As pesquisas têm mostrado também a necessidade de reavaliar as metodologias existentes
(Lois e Labaki, 2001) e de propor novas estratégias para o estudo do conforto térmico em
espaços externos. Uma das questões mais debatidas nesses estudos refere-se à definição de
índices de conforto adequados. Qual o melhor índice para espaços externos? Existe um único
melhor índice? Para compreender tais pontos, os desdobramentos dessas pesquisas são:
estudo de novas espécies, de um número maior de agrupamentos arbóreos, do efeito de
borda em bosques urbanos.
8. Agradecimentos
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, pelo financiamento desta
pesquisa (Proc. 96/01262-1) e pelas bolsas (97/12805-9, 99/07217-6 e 05/58804-1)
9. Referências
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