Disponível em:

http://www.eng2012.org.br/trabalhos-completos

MICROCLIMAS NA ESTAÇÃO ECOLÓGICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE

MINAS GERAIS

Dênis Duarte do Nascimento (1), Vitor Vieira Vasconcelos (2), Felipe Caldeira Brant Valle

Silveira (3), Carlos Henrique Jardim (4)

(1), (2) e (3) Graduandos do curso de Geografia IGC/UFMG, d_duarte_n@yahoo.com.br,

vitor.vasconcelos@almg.gov.br, silveiravalle@yahoo.com.br,

(4) Professor adjunto, Departamento de Geografia IGC/UFMG, cjardim@yahoo.com

RESUMO EXPANDIDO

A vegetação é um componente fundamental nos espaços microclimáticos da cidade, uma vez que possui baixa condutividade térmica, sombreia o solo, atua na temperatura do ar por evapotranspiração, como barreiras e filtros para o vento e o material particulado, além de servir como abrigo para habitantes e animais. O objetivo deste artigo foi analisar a relação entre clima e vegetação localizadas em meio urbano, considerando a variação dos atributos geográficos e microclimáticos. A série de dados utilizados incluiu temperatura do ar, temperatura da superfície, ventos (direção e intensidade) e umidade relativa do ar, utilizando como área de estudo a Estação Ecológica da UFMG. A vegetação nativa da estação ecológica apresenta características de transição entre Floresta Estacional Semi-Decidual (Mata Atlântica) e Cerrado, apesar de apresentar espécies exóticas. Os pontos de coleta (sete) foram distribuídos em diferentes biótopos (cerrado, floresta, bambuzal, trilhas, jardim, limite com a avenida), entre 08 h e 16 h dos dias 17/04 e 18/09/2010. Foram traçadas comparações entre os dados, tomando como indicador o valor absoluto instantâneo gerado em cada um dos pontos. A situação sinótica dos dias em campo, averiguadas por meio de de imagens de satélite meteorológico e cartas sinóticas, permitiram caracterizar que Belo Horizonte estava sob influência do Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul, associado a uma massa de ar quente e seco. Em todos os pontos, a temperatura do ar e do solo aumentou durante a manhã, tendo seu pico entre 13 h a 15 h. A pressão atmosférica manteve uma queda constante ao longo do dia, indo de uma média de 27,1 hPa às 10 h até 23 hPa às

16:00h. A UR apresentou declínio em todos os postos de medição, à medida que o ar se aquecia. A umidade relativa média entre os postos foi de 57% às 9 h chegando à média mínima de 30% às 14 h e 30 min. Ao final da tarde o processo se inverteu: a umidade do ar mostrou aumento, devido à perda de energia cinética das moléculas do ar por causa da diminuição de radiação solar (neste caso, associado ao resfriamento do ar e conseqüente perda de sua capacidade em armazenar água). Às 16h, a média dos postos de medição já havia se elevado para 32,3%. A temperatura do ar e do solo do ponto próximo à Av. Carlos Luz foi nitidamente maior do que a temperatura de ar e solo recolhida nas áreas de mata e bambuzal (Postos 2 e 6). A temperatura do ar média no posto 6 foi de 32,13 ºC, enquanto a do solo exposto na mesma estação foi de 37,3ºC. Em contraposição, a média da temperatura do ar no posto 2 foi de 27,58ºC e a do posto 6 foi de 26,10ºC. Quanto à temperatura do solo, o posto 2 apresentou média de 20,98ºC e o posto 6 apresentou média de 21,3ºC. As diferenças de variação de temperatura do ar e de superfície entre áreas abertas e áreas de mata também são análogas às verificadas na campanha de campo de 17 de abril de 2010. A área da Av. Catalão recebe influência do clima urbano adjacente, do qual os materiais superficiais possuem maior absorção do calor (matérias com elevada capacidade de absorção de radiação também são bons emissores). As áreas cobertas de vegetação, apesar de possuírem albedo elevado, transformam o calor sensível em calor latente no processo de evaporação. A superfície no solo dentro da mata foi a que apresentou maior estabilidade, com amplitude térmica de 7,2º C, sendo sua máxima de 28,1ºC e sua mínima de 20,9ºC. As árvores fazem sombra sobre o solo barrando parte da radiação direta, predominando o componente ligado à radiação difusa, protegendo o ambiente das trocas de calor e, portanto, das variações de temperatura. O solo exposto apresentou maior variação de temperatura, em razão da falta de cobertura de vegetação, com amplitude térmica de 18,8ºC, sendo máxima de 43,3ºC e mínima de 24,5ºC. A calçada da avenida, que também recebeu durante todo dia a incidência direta da radiação solar, apresentou grande amplitude térmica, de aproximadamente 16,1ºC, com máxima de 43,3ºC e mínima de 27,2ºC. Pode-se observar que no início da manhã a temperatura do concreto da calçada era maior que a do solo exposto, entretanto ao longo do dia houve elevação da temperatura do solo. No fim da tarde, a declinação no concreto foi mais lenta, ou seja, este apresentou maior estabilidade ao longo do dia. Isso porque o calor específico do concreto é maior que o do solo no local e, por isso, precisa de mais energia para variar sua temperatura. O vento predominante nas trilhas corria da Estação para a Avenida a uma velocidade de 7 a 12 quilômetros por hora (Escala de Beaufort - nível 2). Nas matas, o vento apresentava-se mais calmo, variando entre 2 a 7 km/h, muito em decorrência da barreira exercida pelas árvores (dossel e sub-dossel). Na Av. Carlos Luz, o vento apresentava-se mais forte do que nas trilhas, chegando ao nível 4 da Escala de Beaufort (19 a 26 km/h) e canalizava o vento proveniente da Estação Ecológica para a direção do Shopping Del Rey. A partir da análise dos dados mensurados foi possível caracterizar quantitativa e qualitativamente e heterogeneidade existente entre os micro-climas da estação ecológica. Mais ainda, foi possível tecer considerações preliminares sobre a relação espacial entre os microclimas inseridos no contexto urbano local e no clima regional. Concluímos que houve amenização e estabilização microclimática pela vegetação na Estação Ecológica na medida em que se atenuou a radiação solar incidente. Constatamos também como a estrutura da cidade, com áreas construídas e ilhas de vegetação, pode interferir nos sistemas de ventos locais.

INTRODUÇÃO

A vegetação é um componente fundamental nos espaços microclimáticos da cidade,

uma vez que possui baixa condutividade térmica, sombreia o solo, atua na temperatura do ar

por evapotranspiração, como barreiras e filtros para o vento e o material particulado, além de

servir como abrigo para habitantes e animais (GIVONI, 1986).

A circulação dos ventos, atuantes na dispersão do calor e dos poluentes, demanda

atenção especial no meio urbano. Esses estudos são essenciais para o planejamento urbano,

de forma a se garantir uma melhor qualidade de vida para a população (MONTEIRO, 1994,

p. 20-22). Todavia, não se pode desconsiderar que fenômenos climáticos regionais, como

frentes frias e precipitações, podem varrer e desestruturar os sistemas climáticos locais

(JARDIM, 2007, p. 2, 24-25, 287 e 297), criando uma perspectiva de ritmos sazonais ou

estocásticos em diferentes escalas e ritmos cronológicos.

OBJETIVOS

O objetivo deste artigo foi analisar a relação entre clima e vegetação localizadas em

meio urbano, considerando a variação dos atributos geográficos e microclimáticos. A partir

de dados de campo da Estação Ecológica da UFMG, propõe-se traçar comparações entre os

diferentes ritmos de temperatura, umidade, direção e intensidade de vento, para os distintos

microclimas existentes. Também propõem-se observar os sistemas atmosféricos atuantes,

permitindo tecer relações inter-escalares para com os dados pontuais. Por meio das bases

cartográficas, pretende-se integrar essas informações à análise climático-espacial a interação

com as vertentes e corpos de água locais.

METODOLOGIA

A série de dados climáticos foram coletados em sete pontos da Estação Ecológica, no

campus da UFMG, na cidade de Belo Horizonte. Os dados foram avaliados por aferições

locais realizadas no período compreendido das 08h00min até as 16h00min do dia

18/09/2010. Utilizaram-se os seguintes equipamentos: psicrômetro de funda, termômetro de

solo e barômetro digital (este último apenas para dois pontos de amostragem). O barômetro

digital foi calibrado com a referência da Estação Altimétrica 87P do IBGE (Belo Horizonte).

Os pontos de mensuração foram escolhidos de forma a representar a maior variabilidade

possível de micro-climas. Com os pontos de medição estabelecidos, foram definidos o

sistema de coleta de dados, criando-se gráficos representativos e comparativos para as

medições de campo no período de execução deste estudo, com a finalidade de exemplificar

as variáveis: temperatura do ar, da superfície, pressão atmosférica e umidade relativa do ar,

nos diferentes pontos da Estação no decorrer do dia. As variações dos elementos estudados

foram efetuadas em horários específicos de meia e meia hora, onde todos os componentes

participaram ativamente da coleta de dados. Os dados, apresentados no Anexo C, foram

comparados com trabalho de campo realizado sob a coordenação do professor doutor Carlos

Henrique Jardim em 17 de abril de 2010, dispostos no Anexo B.

A Estação Ecológica possui feições geográficas que contribuem para diferenciações

topo e mesoclimáticas em espaços relativamente próximos. Para interpretar a gênese, a

diversidade e a relação espacial entre os diversos micro-climas, as medições foram

interpretadas em conjunto a bases cartográficas de topografia (Prodabel, 1973) e vegetação

(PONT, 2008, p. 117).

Foram também analisadas imagens de satélite e carta sinótica do Continente Sul

Americano do dia da atividade em campo, com o objetivo de identificar os sistemas atuantes

em macroescala.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Caracterização da área

A Estação Ecológica de Minas Gerais situa-se dentro do Campus da UFMG, na área

urbana do Município de Belo Horizonte. A estação possui 114,3ha e está inserida no

domínio morfológico conhecido como Depressão de Belo Horizonte, sendo a paisagem

caracterizada por colinas com topos abaulados com vertentes e vales côncavos (AUGUSTIN

e SAADI, 1997).

O principal curso de água que corta a estação é o Córrego Mergulhão, afluente da Lagoa

da Pampulha. De acordo com o mapa topográfico disponibilizado pela Prodabel (1973), o

ponto mais alto localiza-se ao sul da Estação, com 870,8 metros, na porção sul. O ponto mais

baixo, de 813 metros, localiza-se na lagoa e vertedouro construídos que recebem as águas do

Córrego do Mergulhão.

A vegetação nativa da estação ecológica apresenta características de transição entre

Floresta Estacional Semi-Decidual (Mata Atlântica) e Cerrado, apesar de apresentar espécies

exóticas provenientes de usos do solo pretéritos (TELÉSFORO, 2009). Fotografias dos

pontos de mensuração escolhidos para o presente estudo estão dispostos no Anexo A. A

seguir, apresenta-se uma descrição das características locais de cada um.

O ponto Um foi a Sede da Estação, uma área com plantas ruderais e um gramado de

quatrocentos metros quadrados que estava exposto ao sol, aprsentandoe poucas árvores, com

porte médio entre dois e cinco metros. O ponto Dois é a Mata atrás da Sede do Parque, onde

a formação vegetacional, destacando-se em termos quantitativos, as copaíbas (Copaífera

langsdorffii), que alcançam cerca de 15 m de altura, além de árvores frutíferas, musgos e

liquens em boa quantidade. O ponto Três foi o Topo da Vertente, que apresenta estrato

arbóreo acima de cinco metros bem distribuído e vias de acesso que cortam o biótopo em

direção ao interior da Estação. O ponto Quatro foi a Trilha do Cerrado, com formação

vegetacional típica do cerrado, apresentando variações entre o cerrado propriamente dito e o

cerradão, com uma predominância de árvores entre 5 e 10 metros, sobres estratros menores,

com cerca de cinco metros. O ponto Cinco foi a Trilha das Goiabeiras, com presença de

gramíneas e alguns arbustos esparsos, embora, em boa parte da área, o que se observa é o

solo exposto. O ponto Seis é o Bambuzal, área localizada na região oeste da Estação,

colonizado por espécies de bambu (Bambusa sp.) com a maioria dos exemplares possuindo

aproximadamente cinco metros. O ponto Sete foi o Limite da Estação com a Av. Carlos Luz

(Grade), onde o solo é totalmente exposto.

Análise dos dados obtidos Pela análise das cartas sinóticas, Belo Horizonte estava sob influência do Anticiclone

Subtropical do Atlântico Sul, associado a uma massa de ar quente e seco afasta o ar úmido, o

que caracteriza o tempo quente e seco no dia do campo, assim como a ausência de nuvens

devido à elevação da pressão. O dia de campo caracterizou-se por ser estar em alta pressão,

em um dos dias mais quentes do mês. Esse valor elevado de radiação foi importante para

ressaltar os contrastes entre as características de tempo nos diversos postos de observação.

Durante a manhã, foi possível observar uma nuvem cirrus-stratus cobrindo todo o céu.

Essa tipologia de nuvem indica tempo estável, ao mesmo tempo que prenuncia a chegada da

frente fria, que atingiu a cidade no dia posterior ao campo. Em todos os pontos, a

temperatura do ar e do solo aumentou durante a manhã, tendo seu pico entre 13:00 a 15:00

horas. Conforme o clima aqueceu-se ao longo do dia, a nuvem cirrus-stratus foi se

dissipando. A pressão atmosférica manteve uma queda constante ao longo de todo dia, indo

de uma média de 27,1hpa às 10:00h até 23 hpa às 16:00h.

A UR apresentou declínio em todos os postos de medição, à medida que o ar ia se

esquentando, esse fenômeno ocorre porque com a radiação emitida pelo sol a energia

cinética das moléculas aumenta, deixando-as agitadas e gerando turbulência, fazendo com

que elas se expandam. A densidade diminui e consequentemente o ar aumenta sua

capacidade de armazenar água. A umidade relativa média entre os postos foi de 57% às

9:00h, chegando à média mínima de 30% às 14:30h.

Ao fim da tarde o processo inverso começou a ocorrer: a umidade do ar, após se

estabilizar, começou a se elevar ao poucos, devido à perda de energia cinética das moléculas

do ar por causa da diminuição de radiação solar. Em decorrer disso o ar se tornou mais denso

e declinou sua capacidade de armazenar água. Às 16:00, a média dos postos de medição já

havia se elevado para 32,3%.

A temperatura do ar e do solo do ponto próximo à Av. Carlos Luz foi nitidamente maior

do que a temperatura de ar e solo recolhida nas áreas de mata e bambuzal (Postos 2 e 6). A

temperatura do ar média no posto 6 foi de 32,13 ºC, enquanto a do solo exposto na mesma

estação foi de 37,3ºC. Em contraposição, a média da temperatura do ar no posto 2 foi de

27,58ºC e a do posto 6 foi de 26,10ºC. Quanto à temperatura do solo, o posto 2 do

apresentou média de 20,98ºC e o posto 6 apresentou média de 21,3ºC. As diferenças de

variação de temperatura do ar e de superfície entre áreas abertas e áreas de mata também são

análogas às verificadas na campanha de campo de 17 de abril de 2010 (Anexo B).

Para explicar esses contrastes de temperatura, é necessário considerar que a área da Av.

Catalão recebe influência do clima urbano adjacente, do qual os materiais superficiais

possuem maior absorção do calor. As áreas cobertas de vegetação, por sua vez, apesar de

possuírem albedo elevado, transformam a energia da radiação em calor latente presente no

vapor de água exalado. Corrobora essa hipótese o fato de que a umidade relativa do ar foi

maior nas áreas de vegetação do que na área próxima à Av. Carlos Luz.

Nas imediações do posto 7, foi aferida a temperatura de três superfícies diferentes e

todas elas apresentaram comportamentos distintos em relação a suas temperaturas.

A superfície no solo dentro da mata foi a que apresentou maior estabilidade, com

amplitude térmica de 7,2º C, sendo sua máxima de 28,1ºC e sua mínima de 20,9ºC. As

árvores fazem sombra sobre o solo e promove uma radiação difusa que tende a não atingir o

solo diretamente, protegendo-o das trocas de temperatura. Assim como a camada de serra-

pilheira, que conserva a umidade e constrói uma barreira física, funcionando como isolante

térmico do solo, diminuindo sua troca de energia com o ar.

Já o solo exposto apresentou maior variação de temperatura, com amplitude térmica de

18,8ºC, sendo máxima de 43,3ºC e mínima de 24,5ºC. Isso é promovido pela falta de

vegetação que atua como amenizador do clima e impede a incidência direta dos raios solares.

Outro fator importante para a elevação da temperatura, é a proximidade desse solo à Av.

Catalão, que emitiu calor durante todo dia, através do seu asfalto de coloração preta, que

absorve energia e aos poucos devolve para atmosfera.

A outra superfície que teve sua temperatura aferida foi a calçada dessa avenida, que

também recebeu durante todo dia a incidência direta da radiação solar. Este também

apresentou grande amplitude térmica de aproximadamente 16,1ºC, com máxima de 43,3ºC e

mínima de 27,2ºC. Podemos observar que no início da manhã, por volta das 9 horas, a

temperatura do concreto da calçada era maior que a do solo exposto, entretanto ao longo do

dia houve uma maior elevação da temperatura do solo. E no fim da tarde a declinação no

concreto foi mais lenta, ou seja, este apresentou uma maior estabilidade ao longo do dia. Isso

porque o calor específico do concreto é maior que o do solo no local, e por isso precisa de

mais energia para mudar sua temperatura.

Durante todo o dia, foi observada a direção e a intensidade do vento nas proximidades

entre a Estação Ecológica e a Avenida Carlos Luz. Considerando os mapas topográficos

(Prodabel, 1973), interpretados quanto aos modelos de circulação de vento em vertente,

esperar-se-ia que os ventos anabáticos (do vale para topo de morro) predominassem,

soprando na direção da avenida para a estação ecológica. Entretanto, o vento predominante

nas trilhas corria da Estação para a Avenida, a uma velocidade de 7 a 12 quilômetros por

hora (Escala de Beaufort de nível 2). Podemos propor como hipótese de que, por a Estação

estar com menor temperatura que a avenida, a Estação funcionava como centro micro-

climático de alta pressão, enquanto a avenida funcionava como centro de baixa pressão.

De tempos em tempos, rajadas de vento a velocidade de 13 a 18 km/h (nível 3 de

Beuafort) soprava em direções alternadas. Isso pode significar uma interferência de sistemas

climáticos mais amplos (urbano, ou regional) por sobre o micro-clima da Estação Ecológica.

Em especial, as rajadas intermitentes da avenida para estação ecológica poderiam equivaler

aos momentos em que os ventos anabáticos venciam as barreiras microclimáticas de calor

existentes na avenida.

Nas matas, o vento apresentava-se mais calmo, variando entre 2 a 7 km/h, muito em

decorrência da barreira exercida pelas árvores (dossel e sub-dossel). Na Av. Carlos Luz, o

vento apresentava-se mais forte do que nas trilhas, chegando ao nível 4 de Beaufort (19 a 26

km/h), e canalizava o vento proveniente da Estação Ecológica para a direção do Shopping

Del Rey.

Durante o período de 12:30 a 13:30, houve uma redução geral na velocidade dos ventos,

diminuindo, média, um nível na escala de Beaufort. Logo após, a velocidade dos ventos

retornou. Essa pausa momentânea pode ser decorrente tanto de uma atuação do clima

regional (inclusive em camadas mais elevadas da troposfera), encobrindo as variações de

pressão micro-climáticas. Todavia, tal fenômeno também pode ter se dado por um equilíbrio

momentâneo entre as forças de pressão dos centros de alta e baixa pressão em que se

contrapunham os modelos de variações micro-climáticas e o modelo de ventos anabáticos de

vale para topo do morro.

No topo da vertente, a direção do vento manteve-se estável para sudeste, refletindo os

sistemas atmosféricos regionais, no que condiz com a dinâmica atmoférica das cartas

climatológicas.

CONCLUSÕES

Em Belo Horizonte a área da Estação Ecológica da UFMG, situada na região norte da

cidade, ilustra bem o que pode ser gerado por um micro-clima, por causa de alguns recursos

hídricos e matas preservadas apresentadas, dentro da estação, ocasionam temperaturas mais

amenas do que das regiões urbanizadas do centro da cidade. Apesar de existir influência da

urbanização sobre essa mata devido sua proximidade a avenidas, ela é capaz de interferir no

clima em uma micro-escala.

A partir da análise dos dados mensurados, foi possível caracterizar quantitativa e

qualitativamente e heterogeneidade existentes entre os micro-climas da estação ecológica,

quanto aos aspectos de temperatura do ar, temperatura do solo, umidade relativa do ar, vento

e pressão. Mais ainda, foi possível tecer considerações preliminares sobre a relação espacial

entre os microclimas, inseridos no contexto urbano local e no clima regional.

As características microclimáticas das áreas de vegetação nativa da estação ecológica

são essenciais para a manutenção ecológica de sua fauna e flora. Além disso, proporcionam

prazer e conforto térmico para a população que visita esse reduto natural encravado no meio

do centro urbano de Belo Horizonte.

REFERÊNCIAS

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prática da educação ambiental e conservação da natureza. 10º ENCONTRO NACIONAL

DE PRÁTICA DE ENSINO EM GEOGRAFIA. Anais... 30 de agosto a 2 de setembro de

2009. Porto Alegre.

ANEXO A – FOTOGRAFIAS DOS PONTOS DE COLETA DE DADOS

Figura 1 - Sede da Estação Ecológica

Figura 2 - Mata Atrás da Estação Ecológica

Figura 3 - Mata Atrás da Estação Ecológica

Figura 9 - Topo da Vertente

Figura 4 - Trilha das Goiabeiras

Figura 5 - Interior do Bambuzal

Figura 6 - Área externa ao Bambuzal

Figura 7 - Trilha do Cerrado

Figura 8 - Limite da Estação Ecológica

ANEXO B – Gráficos e tabelas de medições da campanha de campo de 17 de abril de 2010

ANEXO C - Gráficos e tabelas de medições da campanha de campo de 18 de setembro de 2010.