Resposta da temperatura à conversão da cobertura do solo em centros urbanos

Abstract

O crescimento exacerbado e desorganizado da população nos aparatos urbanos tem provocado diversos impactos ambientais localmente e até mesmo regionalmente. As ações antrópicas têm provocado o constante aumento das temperaturas da superfície terrestre, por esse motivo é de fundamental importância a realização de estudos para investigar as mudanças na temperatura associadas ao crescimento dos municípios e principalmente formas de mitigar esse efeito. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho é identificar o incremento da temperatura de superfície em centros urbanos brasileiros e regiões sem alterações na cobertura do solo (Belo Horizonte, Brasília, Curitiba, Manaus e Recife) no período de 1985 até 2021. Para tal, foi utilizado imagens de satélite do Landsat 5, 7 e 8, coleção 2 de nível 2, a qual possui a banda de temperatura de superfície (“Land Surface Temperature” – LST) aplicando o fator de escala. As análises foram divididas em em 3 grupos: i) imagens mensais para comparação com dados observados de estação meteorológica; ii) média dos anos 1985-1990, 1991-1996, 1997-2002, 2003- 2008, 2009-2014 e 2015-2021 para compreender o comportamento da temperatura de superfície (Land Surface Temperature - LST) espacialmente em cada uma das áreas de estudo; e iii) média anual para confrontar com os dados de ocupação do solo. Os resultados mostraram tendência positiva de LST para quase todas as regiões, com exceção de Recife, que apontou tendência negativa, e Curitiba não apresentou tendência. Na análise espacial foi identificado um constante aumento no número de pixels com temperatura mais elevadas a partir do ano de 2003 em todas as áreas de estudo, sendo que o período com maior quantidade de pixels com temperaturas menores foi entre 1991-1996. No período analisado, 2015-2021 foi o período mais quente em quase todas as regiões, com exceção de Recife, podendo ser justificado pelo forte El Niño que ocorreu em 2015/16. Ao contrastar a LST obtida do Landsat com as imagens de ocupação do solo é possível afirmar que a substituição da vegetação nativa por asfalto, casas, prédios, indústrias e outros elementos urbanos impactaram o microclima elevando a temperatura da superfície. Dentro das amostras selecionadas em cada área, Recife foi a única região que, ao passo que a urbanização crescia, manteve a preservação, e até mesmo reflorestamento de algumas regiões com formações florestais, no qual as modificações da ocupação do solo e aumento da temperatura média o impacto foi menos agressivo. A análise de detecção de mudanças, baseada em imagens de satélite de 1985 a 2021, indica que na década de 80, a porcentagem de vegetação nativa nas áreas de estudo eram superiores ao ano de 2021, e o oposto é observado para a área urbana. Palavras-chave: Ilhas de calor. Mudanças climáticas. Sensoriamento remoto.

The exacerbated and disorganized population growth in urban apparatuses has caused several environmental impacts locally and even regionally. Anthropogenic actions have caused a constant increase in the temperature of the earth's surface, for this reason, it is of fundamental importance to carry out studies to investigate the changes in temperature associated with the growth of municipalities and, above all, ways to mitigate this effect. In this sense, the objective of this work is to identify the increase in surface temperature in Brazilian urban centers and regions without changes in land cover (Belo Horizonte, Brasília, Curitiba, Manaus, and Recife) in the period from 1985 to 2021. used satellite images from Landsat 5, 7, and 8, collection 2 of level 2, which has the band of surface temperature (“Land Surface Temperature” – LST) applying the scale factor. Analyzes were divided into 3 groups: i) monthly images for comparison with observed data from a meteorological station; ii) the average of the years 1985-1990, 1991-1996, 1997-2002, 2003-2008, 2009-2014 and 2015-2021 to understand the behavior of the surface temperature (Land Surface Temperature - LST) spatially in each of the areas of study; and iii) annual average to compare with land cover data. The results showed a positive trend for LST for almost all regions, except for Recife, which showed a negative trend, and Curitiba did not show a trend. In the spatial analysis, a constant increase in the number of pixels with higher temperatures was identified from the year 2003 onwards in all study areas, and the period with the highest number of pixels with lower temperatures was between 1991-1996. In the analyzed period, 2015-2021 was the hottest period in almost all regions, except for Recife, which can be explained by the strong El Niño that occurred in 2015/16. By contrasting the LST obtained from Landsat with the images of land cover, it is possible to state that the replacement of native vegetation by asphalt, houses, buildings, industries, and other urban elements impacted the microclimate by raising the surface temperature. Within the samples selected in each area, Recife was the only region that, while urbanization grew, maintained the preservation, and even reforestation of some regions with forest formations, in which changes in land cover and increased medium temperature the impact was less aggressive. Change detection analysis, based on satellite images from 1985 to 2021, indicates that in the 1980s, the percentage of native vegetation in the study areas was higher than in 2021, and the opposite is observed for the urban area. Keywords: Heat islands. Climate changes. Remote sensing.