Estudo de indicadores ambientais para identificação de ilhas de calor no município de Itajaí-SC

Abstract

Com o crescimento urbano, há uma tendência de aumento de temperatura em determinadas regiões devido à emissão de calor por fontes antropogênicas e à absorção e reemissão de radiação pelas edificações e infraestruturas urbanas, agravado pela falta de áreas verdes, possibilitando a formação de ilhas de calor. Deste modo, este estudo analisou a relação entre ilhas de calor e a cobertura vegetal em Itajaí - SC durante os períodos mais frio e mais quente do ano, bem como sua interação com os indicadores da população, com o objetivo de fornecer informações para o planejamento urbano. O período de estudo compreendeu os anos de 1991 a 2020, com a utilização dos dados da estação meteorológica automática A868-Itajaí e o produto da reanálise MERRA-2 para determinação dos períodos com temperatura mínima/máxima do ar em cada ano. Para os respectivos períodos, foram elaborados mapas da Temperatura da Superfície Terrestre - LST e cálculo do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada - NDVI, com imagens LANDSAT da Coleção 2 Nível 2 disponíveis no site Earth Explorer da USGS. Para os anos de 1998 e 2018, foram realizadas análises estatísticas entre as variáveis LST, NDVI, bairros, tipo de uso e cobertura da terra, altitude e trechos de massa d’água. Com a espacialização das prováveis ilhas de calor, através da análise da distribuição da temperatura da superfície terrestre na área de estudo, e obtenção da sua intensidade, foram avaliados os indicadores de renda e alfabetização. Resultados indicaram uma relação complexa entre fatores socioeconômicos e ambientais. A correlação negativa entre NDVI e temperatura sugeriu influência da vegetação na mitigação do calor urbano. A análise dos anos 1998 e 2018 revelou Áreas Urbanizadas como prováveis Ilhas de Calor, e áreas de Rio, Lago e Oceano, Formação Florestal e Silvicultura como prováveis Ilhas de Frescor. A altitude também influenciou a temperatura. Trechos de massa d’água apresentaram temperaturas mais baixas que a superfície circundante. Foi obtido também que os dados do produto da reanálise MERRA-2 e os dados observados estão altamente correlacionados. Como produto foi elaborada a ementa para a disciplina Geoprocessamento para análise de Ilhas de Calor e ministradas estas aulas em 2023. Para pesquisas futuras, sugere-se análises com dados de censo mais recentes, elaboração deste estudo em municípios vizinhos, bem como realizar a comparação dos valores de LST com os valores da temperatura do ar provenientes da reanálise do MERRA-2, para mais pontos na área de estudo.

With urban growth, there is a tendency for the temperature to increase in certain regions due to the emission of heat by anthropogenic sources and the absorption and re-emission of radiation by buildings and urban infrastructures, which is aggravated by the lack of green areas, allowing the formation of heat islands. Thus, this study analyzed the relationship between heat islands and vegetation cover in Itajaí - SC during the coldest and warmest periods of the year, as well as their interaction with population indicators, with the aim of providing information for urban planning. The study period comprised the years 1991 to 2020, using data from the A868-Itajaí automatic weather station and the product of the MERRA-2 reanalysis to determine the periods with the lowest/highest air temperature in each year. For the respective periods, maps of the Land Surface Temperature - LST and calculation of the Normalized Difference Vegetation Index - NDVI were done, using LANDSAT images from Collection 2 Level 2 available on the USGS Earth Explorer website. For the years 1998 and 2018, statistical analyzes were carried out between the variables LST, NDVI, neighborhoods, type of land use and cover, altitude and water body locations. With the spatialization of probable heat islands, through the analysis of the land surface temperature distribution in the study area, and obtaining its intensity, income and literacy indicators were evaluated. Results indicated a complex relationship between socioeconomic and environmental factors. The negative correlation between NDVI and temperature suggested the influence of vegetation on urban heat mitigation. The analysis of the years 1998 and 2018 revealed Urbanized Areas as probable Heat Islands, and areas of River, Lake and Ocean, Forest Formation and Silviculture as probable Cool Islands. Altitude also influenced temperature. Water body locations had lower temperatures than the surrounding surface. It was also obtained that the MERRA-2 reanalysis product data and the observed data are highly correlated. As a product of this research, the syllabus for Geoprocessing for the Analysis of Heat Islands’ discipline was developed and these classes were taught in 2023. For future research, analyzes with more recent census data and, carrying out this study in neighboring municipalities are suggested, as well as comparing LST values with air temperature values from the MERRA-2 reanalysis, for more points in the study area.