Pesquisa identifica ilhas de calor urbano em cidade de Mato Grosso com uso de sensores meteorológicos e análise em Python

Uma pesquisa desenvolvida no doutorado em Ambiente e Desenvolvimento da Universidade do Vale do Taquari - Univates identificou a ocorrência de ilhas de calor urbano no município de Tangará da Serra, no Mato Grosso, cidade com aproximadamente 112 mil habitantes. Parte da tese analisou dados climáticos coletados ao longo de 12 meses em diferentes pontos do território municipal e constatou diferenças de temperatura entre áreas urbanizadas e regiões rurais, evidenciando a influência da ocupação do solo e da presença de vegetação nas condições térmicas locais.

O trabalho, publicado em formato de artigo, sendo também um dos capítulos de uma tese de doutorado, foi conduzido pelo pesquisador Mauricio Dallastra, doutorando da Univates, em parceria com Amanda Karoliny Arruda da Silva, da Universidade do Estado de Mato Grosso (Unemat), e com a professora Simone Silva Frutuoso de Souza, também da Unemat, sob orientação do professor Odorico Konrad, da Univates. A pesquisa teve como objetivo principal identificar a formação de ilhas de calor no município, comparar as médias mensais de temperatura registradas em diferentes pontos da cidade e analisar a influência das características do entorno urbano nesse fenômeno. 

Os resultados indicam que áreas urbanas mais densamente ocupadas apresentam temperaturas mais elevadas do que regiões com maior cobertura vegetal ou menor densidade de edificações. Além de confirmar a ocorrência do fenômeno, o estudo também apresenta diretrizes que podem contribuir para a mitigação das ilhas de calor, com destaque para a importância da arborização urbana e da preservação de áreas verdes.

Urbanização e alterações no microclima

A formação de ilhas de calor urbano é um fenômeno climático observado em diversas cidades do mundo e ocorre quando áreas urbanizadas registram temperaturas mais altas do que regiões rurais próximas, diferença que está relacionada principalmente à substituição de áreas naturais por edificações, pavimentação e outros materiais que absorvem e acumulam calor.

De acordo com os pesquisadores, intervenções humanas no ambiente natural podem provocar mudanças significativas nas características climáticas locais. Em áreas urbanas, por exemplo, superfícies como concreto e asfalto tendem a absorver mais radiação solar e liberar calor lentamente ao longo do dia e da noite.

No estudo, as ilhas de calor são descritas como “bolsões de ar quente averiguados no ambiente urbano”, resultado das diferenças de temperatura registradas entre áreas da cidade e regiões rurais próximas. Além do desconforto térmico para a população, o fenômeno pode provocar impactos ambientais e sociais, incluindo aumento do consumo de energia elétrica, alterações nos ecossistemas urbanos e maior demanda por sistemas de climatização em edificações.

Como a pesquisa foi realizada

Para investigar a ocorrência das ilhas de calor em Tangará da Serra, os pesquisadores instalaram cinco estações meteorológicas em diferentes pontos do município. Os locais foram escolhidos de modo a representar distintas características territoriais, incluindo áreas urbanas densamente ocupadas, regiões em expansão urbana e zonas rurais com presença significativa de vegetação.

As estações meteorológicas utilizadas no estudo foram do modelo IPWS-1040, equipadas com sensores capazes de medir temperatura, umidade relativa do ar, pressão atmosférica, velocidade e direção do vento e precipitação. Os equipamentos foram instalados a aproximadamente cinco metros de altura em relação ao solo e posicionados em áreas livres de obstáculos, evitando interferências como sombreamento ou bloqueio da circulação do vento.

A coleta de dados ocorreu ao longo de 12 meses, entre junho de 2022 e maio de 2023. Durante esse período, as estações registraram informações climáticas de hora em hora, armazenadas em dispositivos chamados dataloggers.

Para a análise do estudo, os pesquisadores utilizaram principalmente os dados externos de temperatura e umidade relativa do ar, além da pressão atmosférica, dados que permitiram observar o comportamento climático das diferentes regiões analisadas e identificar padrões de variação térmica no município.

Outro aspecto importante da metodologia foi o uso de ferramentas de programação e geoprocessamento. A equipe desenvolveu códigos em linguagem Python para processar os dados coletados e gerar mapas interativos de temperatura. Bibliotecas especializadas, como Pandas, Matplotlib, Seaborn e Geopandas, foram utilizadas para organizar os dados e produzir representações visuais que facilitassem a interpretação das informações.

Por meio dessas ferramentas, foi possível criar mapas de calor que mostram a distribuição espacial das temperaturas registradas pelas estações meteorológicas, permitindo identificar áreas mais quentes ou mais amenas dentro da cidade.

Diferenças entre áreas urbanas e rurais

A análise dos dados revelou variações térmicas relevantes entre os diferentes pontos monitorados no município. A estação localizada em área rural apresentou, em geral, temperaturas médias mais baixas em comparação com as estações instaladas em regiões urbanizadas.

Já as estações posicionadas em áreas com maior densidade de edificações e menor presença de vegetação registraram temperaturas mais elevadas. Um dos pontos monitorados, situado em área urbana próxima ao centro da cidade, apresentou os valores mais altos de temperatura ao longo do período analisado.

Em alguns registros, as temperaturas chegaram a 29°C, valor associado a regiões com maior exposição solar e menor cobertura vegetal, ou seja, são resultados que reforçam a relação entre características do uso do solo e o comportamento térmico urbano.

Os mapas de calor produzidos no estudo também indicaram que a cidade apresenta microclimas distintos. Em algumas regiões, a presença de vegetação, áreas abertas ou variações de altitude contribuiu para temperaturas mais amenas.

Segundo os autores, os dados mostram que “há uma significativa variação espacial e temporal nas temperaturas medidas”, o que demonstra que fatores como topografia, vegetação e uso do solo influenciam diretamente o clima local.

Identificação das ilhas de calor

A confirmação da ocorrência das ilhas de calor foi feita a partir da comparação entre temperaturas registradas nas áreas urbana e rural, concomitantemente. De acordo com a metodologia adotada no estudo, a intensidade de uma ilha de calor pode ser medida pela diferença entre a temperatura máxima observada na área urbana e a temperatura mínima registrada na área rural no mesmo período.

Com base nessa comparação, os pesquisadores identificaram episódios em que a diferença de temperatura chegou a cerca de 2 °C entre as regiões analisadas. Esse valor indica a presença de uma ilha de calor de baixa magnitude.

Em outros dias analisados, as diferenças ultrapassaram 3 °C, o que caracteriza uma ilha de calor de magnitude moderada. Esses episódios ocorreram principalmente em períodos específicos do ano, quando determinadas condições atmosféricas favoreceram o aumento das temperaturas urbanas.

Os resultados confirmam que o fenômeno ocorre mesmo em cidades de porte médio ou pequeno, reforçando a necessidade de considerar fatores climáticos no planejamento urbano.

Influência da vegetação

Um dos aspectos mais evidentes observados na pesquisa foi a influência da vegetação nas condições térmicas do município. Regiões com maior presença de árvores ou áreas verdes apresentaram temperaturas mais amenas quando comparadas a áreas com predominância de superfícies impermeáveis, como concreto e asfalto.

A relação já é reconhecida em estudos sobre clima urbano, mas os dados coletados em Tangará da Serra reforçam empiricamente essa tendência no contexto local. Segundo os pesquisadores, a arborização urbana é importante na manutenção do conforto térmico. Entre seus efeitos positivos estão o sombreamento, a redução da temperatura do ar e o aumento da umidade relativa.

Além disso, a vegetação também contribui para a preservação da biodiversidade, melhora a qualidade do ar e pode ajudar a reduzir a velocidade dos ventos em determinadas regiões urbanas.

Contribuições para o planejamento urbano

Além de identificar o fenômeno das ilhas de calor, o estudo também destaca o potencial do sensoriamento remoto e das análises geoespaciais para subsidiar políticas públicas e planejamento urbano. A utilização de dados climáticos georreferenciados permite compreender com maior precisão as variações microclimáticas dentro de uma cidade, facilitando a identificação de áreas mais vulneráveis ao aumento da temperatura.

Com essas informações, gestores públicos podem planejar intervenções urbanas mais eficazes, como ampliação da arborização, preservação de áreas verdes e revisão de diretrizes de ocupação do solo. Segundo os autores, o detalhamento das ilhas de calor pode contribuir para a gestão territorial e para a tomada de decisões baseadas em evidências científicas sobre o clima urbano.

Sustentabilidade e qualidade de vida

Os resultados da pesquisa também dialogam com discussões mais amplas sobre sustentabilidade e desenvolvimento urbano. À medida que as cidades crescem, torna-se cada vez mais importante considerar os impactos ambientais da urbanização. O planejamento urbano que incorpora aspectos climáticos pode contribuir para melhorar o conforto térmico e a qualidade de vida da população.

Nesse contexto, a preservação de áreas verdes e a manutenção de índices adequados de vegetação urbana são apontadas como estratégias para mitigar os efeitos das ilhas de calor. Além de reduzir temperaturas, essas áreas também desempenham funções ecológicas importantes, como regulação do ciclo hidrológico e manutenção da biodiversidade.