Navegação – Mapa do site

Análise da temperatura de superfície em ambientes urbanos: um estudo por meio de sensoriamento remoto no município de Goiânia, Goiás (2002 – 2011)

Analyse de température de surface en environnement urbain: une étude par télédétection de la ville de Goiânia, Goiás (2002-2011)
Analysis of surface temperature in urban environments: a remote sensing based study in the City of Goiânia, Goiás (2002-2011)
Silvio Braz de Sousa e Laerte Guimarães Ferreira

Resumos

Um dos impactos ambientais urbanos que deve ser considerado no processo da conversão da cobertura e uso da terra é a mudança no campo térmico por meio da substituição de coberturas superficiais naturais e apropriação destes espaços para atividades antrópicas.  Neste sentindo, o presente trabalho, tendo como área de estudo o município de Goiânia, capital do estado de Goiás, busca analisar o padrão de distribuição espacial da temperatura de superfície terrestre (TST) no município de Goiânia para os anos de 2002 e 2011, utilizando dados dos sensores TM e ETM+ abordo dos satélites 5 e 7 da série Landsat. O método usado para estimar a TST foi avaliado e validado através da comparação entre a imagem termal produzida por meio da banda 6 ETM+ e o Produto MOD11A1, o qual apresentou boa correlação (r² de 0,70). Para esboçar uma análise comparativa, foram geradas imagens de anomalias termais, as quais permitiram concluir que mesmo com o registro de temperaturas mais amenas em 15 de agosto de 2011, a área urbanizada do município de Goiânia apresentou-se potencialmente mais quente em relação a 2002.

Topo da página

Texto integral

1A conversão das coberturas naturais em antrópicas ocorreu de forma particularmente rápida no bioma Cerrado (Klink & Machado, 2005; JEPSON, 2005), principalmente em razão da intensificação das atividades agropastoris, impulsionadas pelo avanço nas tecnologias de manejo do solo e do desenvolvimento de eixos de fluxo, relacionados à política de ocupação das áreas interioranas brasileiras (Calaça & Dias, 2010; Miziara & Ferreira, 2008). Da mesma forma, as conversões para uso urbano no bioma Cerrado ocorreram de forma intensa e acelerada, com destaque para a região metropolitana de Goiânia e a região de Brasília e seu entorno. Para Guerra e Marçal (2006, p.13), a expansão urbana acelerada geralmente não ocorre de forma planejada e sustentável, promovendo assim grande pressão sobre o meio físico urbano e, como conseqüência, grande diversidade de impactos ambientais.

2Um dos impactos ambientais urbanos que pode ser considerado no processo de conversão de uso e ocupação é a mudança no campo térmico por meio da substituição de coberturas superficiais naturais e apropriação destes espaços para atividades antrópicas. Substituição essa que implica em elevação de temperatura, causando desde simples desconforto térmico até fenômenos mais robustos como os registrados em grandes cidades, chamados de ilha de calor.

3Santos (1994) considera a cidade como um meio ambiente construído, retrato da diversidade das classes, das diferenças de renda e dos modelos culturais.  Nesse sentido, pode-se pensar que a mudança no campo térmico urbano é resultante deste caráter segregador e fragmentador da população entre bairros de diferentes classes e rendas, que possuem suas particularidades quanto ao planejamento, arborização e o acesso a áreas de maior extensão, que promovem menor intervenção no meio físico natural. Em fato, o comportamento térmico reflete o uso e ocupação e, no caso das cidades, reflete também o crescimento da mancha urbana, que é responsável por significativas alterações na paisagem.  Os materiais urbanos superficiais possuem padrões de refletividade (albedo) que favorecem a absorção da radiação e, conseqüentemente, maior emissão de calor sensível, em busca de equilíbrio térmico.

4As informações sobre a temperatura superficial podem ser obtidas por sensoriamento remoto, tendo em vista que o calor interno de um objeto é convertido em energia radiante e para a maioria dos objetos existe uma alta correlação positiva entre a temperatura cinética verdadeira do objeto e o fluxo radiante proveniente dos objetos (Jensen, 2009, p.255). Esse fluxo radiante emitido em comprimentos de onda longos (3 – 14 µm) pode ser registrado usando detectores de infravermelho acoplados a plataformas orbitais ou aerotransportadas.

5Vários são os estudos que se utilizam de processamento de imagens na faixa do infravermelho termal para estimar a temperatura de superfície terrestre e assim, compreender a relação das diferentes paisagens e coberturas urbanas com a radiação. Segundo Weng (2009), a maioria destes estudos efetua uma avaliação de ilhas de calor urbano, bem como a relação entre índices de vegetação e temperatura de superfície terrestre. Não obstante, o autor aponta Rao (1972) como o primeiro autor a identificar a possibilidade de utilização do sensoriamento remoto para o estudo do padrão de distribuição de temperaturas superficiais em ambiente urbano. O uso do sensoriamento remoto para o estudo do clima urbano possibilita o levantamento sistemático e contínuo de dados, uma importante vantagem frente ao pequeno detalhamento espacial das estações meteorológicas.

6No Brasil, temos como trabalho pioneiro aquele executado por Lombardo (1985), o qual, tendo como área de estudo a região metropolitana de São Paulo, se utilizou de imagens termais do sensor TM (Landsat 5) e dados do sensor AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) para identificar ilhas de calor urbano.

7Quanto aos trabalhos publicados em períodos distintos, estes incluem, entre outros: Weng & Yang (2006), no qual os autores, utilizando imagens Landsat 5 TM, efetuaram uma análise do padrão de poluição atmosférica local, densidade urbana e temperatura de superfície terrestre em Guangzhou, China. Liu & Zhang (2011) identificaram fenômenos de ilha de calor em três áreas de Hong Kong por meio de dados termais Landsat 5 TM e Aster. Amiri et al. (2009) utilizaram imagens dos satélites Landsat 4 , 5 (TM) e ETM+ 7 para o estudo da dinâmica (1989 – 2001) da temperatura de superfície frente a expansão urbana acelerada em Trabiz, região metropoliana no Irã. Callejas et al (2011) identificaram ilha de calor urbano, por meio de dados Landsat 5 TM, na região central da cidade de Várzea Grande – MT. Amorim et al. (2009) e Amorim & Monteiro (2011) efetuaram análises utilizando imagens termais Landsat 7 ETM+ para analisar e comparar o clima urbano entre a cidade de Presidente Prudente (SP – Brasil), Rennes (França) e Porto (Portugal), cujas conclusões remetem ao aumento das temperaturas superficiais, bem como o registro de áreas afetadas por ilhas de calor.  

8O objetivo do presente trabalho é analisar, a partir de dados satelitários, o padrão de distribuição espacial da temperatura de superfície terrestre no município de Goiânia, bem como possíveis variações observadas entre períodos distintos. Quanto aos objetivos específicos, estes incluem: 1) utilizar dados de múltiplas resoluções espaciais para estimar a temperatura de superfície terrestre; 2) avaliar e validar os dados termais TM e ETM+ por meio do produto MODIS MOD11A1; 3) efetuar uma análise comparativa da temperatura de superfície terrestre em Goiânia para os anos de 2002 e 2011.

Área de Estudo

9O município de Goiânia, capital do estado de Goiás, situado na região Centro-Oeste do Brasil (figura 01) e inserido no bioma Cerrado, possui uma área aproximada de 733km², altitude média aproximada de 791m e uma população estimada de 1.301.892 habitantes (IBGE, 2011). Goiânia, inaugurada em 1934, é marcada por um intenso crescimento populacional desde 1950, quando a cidade se tornou destino de migrantes de todas as partes do país, intensificado na década de 60 com a construção de Brasília e da rodovia Belém-Brasília, que provocaram intensos fluxos demográficos e econômicos (Nascimento, 1993 p. 95).

Figura 1 – Carta-imagem de localização de Goiânia, Goiás, 2011.

Figura 1 – Carta-imagem de localização de Goiânia, Goiás, 2011.

10Na década de 1970, Goiânia passa por um novo impulso de crescimento populacional, adentrando a década de 1980 com 717.526 habitantes. Esse processo se deu por migrantes interestaduais, como também por populações dos municípios do interior de Goiás (Chaul 1988, p.109), haja vista que com a modernização da agricultura, a população rural veio buscar trabalho na capital. A tabela 1 mostra a evolução da população de Goiânia entre as décadas de 1940 a 2010.

Tabela 1 - População residente no município de Goiânia - 1940 a 2010. Fonte: IBGE, 2011.

Tabela 1 - População residente no município de Goiânia - 1940 a 2010. Fonte: IBGE, 2011.
Um dos critérios na escolha da área de estudo foi justamente esse crescimento demográfico, que provocou grande e rápida expansão da malha urbana. Outro critério foi a disponibilidade dos dados de referência, por meio de imagem do satélite Quickbird e do Mapa Urbano Básico Digital de Goiânia, em sua 22a edição (MUBDG v.22), adquirido gratuitamente junto à Companhia de Processamento de Dados de Goiânia (COMDATA).

Materiais e métodos

11Todos os procedimentos metodológicos envolvidos neste estudo, os quais incluíram aquisição, processamento e calibração de imagens, amostragens e análises de dados, são detalhados no fluxograma mostrado na figura 2.

Figura 2: Fluxograma esquemático referente ao conjunto de dados e procedimentos metodológicos adotados neste estudo.

Figura 2: Fluxograma esquemático referente ao conjunto de dados e procedimentos metodológicos adotados neste estudo.

Dados Landsat

12As estimativas dos valores de temperatura de superfície terrestre foram baseadas em imagens dos satélites Landsat 5 e 7, sensores TM e ETM+, órbitas/pontos 222/71 e 222/72, de 15 de agosto de 2002 (ETM+) e 16 de agosto de 2011 (TM),  as quais foram re-projetadas para o fuso UTM 22S, Datum WGS 1984, conforme 35 pontos de controle bem distribuídos, o que resultou em  um erro médio quadrático de 0,35 pixel. O horário de passagem do satélite (coleta das imagens) sobre Goiânia é similar para as diferentes cenas, sendo em torno de 13:09 horas.

13O ano de 2002 foi selecionando devido à disponibilidade de imagens do sensor ETM+, o qual apresenta maior resolução espacial para a banda termal (60m), comparativamente ao sensor TM do Landsat 5 (120m). O ano de 2002 também coincide com o ano de uma imagem Quickbird disponível, utilizada como referência principal quanto aos padrões de cobertura e uso da terra para o município de Goiânia.

14É importante ressaltar a diferença de apenas um dia em relação ao mês de agosto na aquisição das duas imagens. Assim,  mesmo sabendo que a temperatura de superfície é dinâmica, espera-se uma maior possibilidade de se obter imagens nas mesmas condições atmosféricas. Da mesma forma, destaca-se a escolha do mês de agosto, cujo período de seca proporciona menor cobertura de nuvens, bem como menor vapor de água na atmosfera, que é um dos maiores absorvedores da radiação emitida pela superfície na faixa do infravermelho termal. Em particular, e conforme dados do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), não houve ocorrência de precipitação na semana anterior à coleta das imagens, fato a se considerar, já que, se caso houvesse precipitação, a umidade poderia alterar a resposta radiométrica dos alvos.

Dados MODIS

15Os dados de temperatura da superfície terrestre (TST) do sensor MODIS (plataforma Terra), disponibilizados através do produto MOD11A1, foram adquiridos (cena h13v10) junto ao portal WIST (Warehouse Inventory Search Tool) mantido pela NASA (https://wist.echo.nasa.gov/​api/​). O Produto MOD11A1 é disponibilizado em Tiles diários, na resolução espacial de 1 Km. Com base na metodologia utilizada para a geração dos produtos MOD11, espera-se elevada acuidade quanto aos valores recuperados de temperatura, visto que os dados de entrada no algoritmo consideram a emissividade para os diferentes alvos na imagem, bem como a quantidade do vapor de água na atmosfera (WAN, 1999), fatores imprescindíveis para a estimativa acurada da temperatura de superfície terrestre. Maiores informações sobre os demais produtos MOD11 podem ser obtidas através do MODIS Land Surface Temperature Products Users’ Guide (Wan, 2007).

16Através do programa MODISReprojection Tool (MRT) (disponibilizado gratuitamente: https://lpdaac.usgs.gov/​tools/​), as imagens MOD11A1 foram convertidas da projeção sinusoidal para a projeção UTM 22S, Datum WGS 1984, e do formato HDF (hierarquical data format) para o formato TIF. Pixel a pixel, os níveis de cinza foram transformados em valores de temperatura de superfície (Celsius), através da seguinte equação:

Dados In Situ – Estações Meteorológicas do INMET

17Dados in situ, colhidos em Goiânia por estação meteorológica convencional mantida pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), foram adquiridos e utilizados para análise da variação das temperaturas no mês de agosto de 2002 e 2011, bem como para avaliação e validação da sensibilidade dos dados orbitais. Especificamente, foram adquiridos os seguintes parâmetros: temperatura do ar, precipitação, umidade relativa às 15 horas e temperatura máxima e mínima, pertencentes à estação de número 84423, situada no Setor Central do município de Goiânia.

Dados de Referência

18Os dados de referência para análise do padrão espacial da temperatura de superfície terrestre, em relação à cobertura e uso da terra, foram adquiridos por meio de uma imagem de satélite Quickbird do ano 2002, com resolução espacial de aproximadamente 0,62 cm e dados vetoriais do Mapa Urbano Básico Digital de Goiânia em sua versão atual (MUBDG v.22).  

Imagens TM e ETM+: Calibração e Recuperação da Temperatura de Superfície Terrestre

19A recuperação de valores de temperatura superficial com base em imagens colhidas na região do infravermelho termal exige uma abordagem complexa, na qual são utilizados diversos algoritmos e uma série de dados intrínsecos ao sensor remoto utilizado (parâmetros de calibração). Para este trabalho, os parâmetros (metadados) de calibração foram adquiridos por meio do calibration parameter file (CPF) no EROS data Center (http://eros.usgs.gov/​), como também no trabalho de Chander et. al. (2009).

20A conversão dos valores de níveis de cinza da banda 6 TM e ETM+ em radiância espectral foi realizada através do método Spectral Radiance Scaling Method (eq. 2):

21Em seguida, as bandas 6 TM e ETM+, calibradas para radiância espectral, foram submetidas à equação 3 para recuperação da temperatura de brilho (blackbody temperature). Por sua vez, as imagens com valores de temperatura de brilho foram corrigidas quanto ao valor médio de emissividade dos alvos através da equação 4, adaptada de Arthis & Carnahan (1982):

22O valor de emissividade adotado para as bandas termais (TM e ETM+) foi de 0,96, valor que se justifica por corresponder à emissividade média para todos os alvos passíveis de serem identificados na imagem.

Amostragem & Validação

23A partir de uma amostragem aleatória simples, os dados de temperatura de superfície terrestre recuperados por meio do processamento da banda 6 do sensor ETM+ foram avaliados comparativamente aos dados MOD11A1. Ao todo foram obtidos 50 pontos amostrais MOD11A1, cada um correspondendo a 276 pixels ETM+ (figuras 3).

Ampliar Original (jpeg, 592k)

24Figura 3: A - Imagem temperatura de superfície terrestre obtida a partir da banda 6 ETM+ (15/08/2002, órbita/ponto 222 72). Pontos de amostragem definidos aleatoriamente em preto. B - Um ponto amostral MOD11A1 (quadrado interno) equivale a aproximadamente 276 pixels Landsat.

Imagens Anomalias Termais

25As imagens anomalias termais, utilizadas na comparação entre o comportamento termal do município de Goiânia para os anos de 2002 e 2011, foram obtidas, com base nas respectivas imagens de temperatura, a partir do desvio padrão associado à cada pixel (eq. 5):

Resultados e discussões

Avaliação e validação da abordagem

26Conforme observado no diagrama de dispersão mostrado na figura 4, as temperaturas de superfície obtidas a partir das imagens Landsat (valores médios) e MODIS são bem correlacionadas (r2 = 0.7) e próximas (erro médio quadrático de 1,85 ºC), o que sugere a habilidade do sensor ETM+ em retratar, de forma precisa e acurada, a complexa variedade de temperaturas encontradas nas paisagens urbanas. Contudo, e ainda que alguns pontos possuam temperaturas superficiais semelhantes, com diferenças inferiores a 0,5ºC, é importante observar diferenças de até 3,2 ºC nas duas imagens, o que pode ser atribuído ao uso de um único valor de emissividade.

27Figura 4: Relação entre valores de temperatura de superfície obtidos a partir de imagens ETM+ (Valores médios) e o produto MOD11A1

Análise da Temperatura de Superfície Terrestre para 15/08/2002

28A análise visual da carta de temperatura de superfície terrestre para o dia 15/08 de 2002 (Figura 5) indica a predominância das faixas de temperatura superficiais mais altas (> 34 ºC), sendo que apenas uma pequena porção do território municipal apresenta faixas mais amenas de temperatura (entre 23 e 30 ºC). Por meio do uso da imagem Quickbird e através de composições coloridas obtidas a partir das bandas ópticas Landsat, foi possível observar que, em geral, áreas de vegetação densa a média, apresentam temperaturas entre 23 ºC e 30 ºC, enquanto para a área urbana, as temperaturas de superfície registradas variam entre 34 ºC e 36 ºC. Em relação à área urbana, cabe destacar que as áreas verticais apresentaram temperaturas mais amenas, na faixa de 32 e 34 ºC. Em fato, em áreas com alto nível de verticalização, prédios próximos, ao lançarem sombras uns sobre os outros, tendem a criar nichos de temperaturas mais amenas (Primavesi et. al., 2007).

Figura 5: Carta de temperatura de superfície terrestre do município de Goiânia/GO, obtida a partir de imagens Landsat 7 ETM+ (15/08/2002)

Figura 5: Carta de temperatura de superfície terrestre do município de Goiânia/GO, obtida a partir de imagens Landsat 7 ETM+ (15/08/2002)

29Quanto à análise focando a malha urbana, bairros periféricos, que em 2002 eram dotados de ruas sem asfalto e pouca ou nenhuma cobertura vegetal, registraram temperaturas superficiais mais altas em relação aos bairros afastados do centro e com infra-estrutura (asfalto) consolidada (Figura 7). Quanto às feições intra-urbanas detectáveis, é possível localizar e descriminar parques e áreas verdes em análises visuais, as quais apresentam temperaturas mais amenas, como visto no Jardim Zoológico, Bosque dos Buritis (Figura 6), Parque Vaca Brava e, até mesmo o gramado do Estádio Serra Dourada. Outras feições intra-urbanas que apresentaram temperaturas amenas foram os telhados constituídos por metais, geralmente cobrindo galpões e construções em áreas industriais da cidade (Figura 7). Esta característica peculiar, também observada em superfícies vítreas, se deve a baixa correlação positiva entre a temperatura cinética e a quantidade de fluxo radiado (Jensen, 2009), bem como a diminuição da emissividade, quanto maior a rugosidade da superfície (Novo, 2008, p. 43).

30Matas de galeria (principalmente do Rio Meia Ponte e do Ribeirão João Leite), pivôs centrais, o Jardim Botânico e o Parque Estadual Altamiro de Moura Pacheco, passíveis de serem discriminadas nas imagens, apresentaram temperaturas amenas (entre 23 e 30 ºC), comparativamente às outras feições da paisagem. Por outro lado, as áreas de pastagens cultivadas, à exemplo das áreas urbanas periféricas, apresentam um comportamento termal variado, com temperaturas variando de 32 a 36 ºC (Figura 7). Este comportamento se deve ao fato de que, no mês de agosto, as pastagens secas, comparativamente aos corpos mais úmidos, apresentam maiores amplitudes térmicas, ao mesmo tempo em que a menor evapotranspiração aumenta o fluxo de calor sensível (PRIMAVESI et. al., 2007, p. 23).

Figura 6: Exemplo de feições intra-urbanas de temperaturas amenas: parques e bosques

Figura 6: Exemplo de feições intra-urbanas de temperaturas amenas: parques e bosques

Figura 7: Relação entre padrões de cobertura e uso da terra e temperaturas superficiais (em 15/08/2002)

Figura 7: Relação entre padrões de cobertura e uso da terra e temperaturas superficiais (em 15/08/2002)

Análise Comparativa da Temperatura de Superfície Terrestre (2002 – 2011)

31A carta de temperatura de superfície terrestre para o dia 16 de agosto de 2011, apresentada na figura 8, evidencia que as temperaturas registradas em 2011 são mais amenas, comparativamente àquelas registradas em 15/08/2002. Nas áreas urbanas, enquanto em 2002 as temperaturas oscilavam entre 34 e 36 ºC, em 2011, predominam valores mais baixos, entre 30 e 32 ºC. Da mesma forma, em 2011, a cobertura vegetal apresentou temperaturas em geral inferiores a 23 ºC, ao contrario dos valores registrados em 2002, entre 23 e 30 ºC.  Conforme os dados coletados pelo INMET para estas duas datas, o dia 16/08/2011 foi ligeiramente mais frio que 15/08/2002 (tabela 2 e figura 9).  Por outro lado, é importante ressaltar que, em média, e conforme observado na figura 9, o mês de agosto em 2011 foi mais quente que em 2002.

Figura 8: Carta de temperatura de superfície terrestre do município de Goiânia/GO, obtida a partir de imagens Landsat 5 TM+ (16/08/2011)

Figura 8: Carta de temperatura de superfície terrestre do município de Goiânia/GO, obtida a partir de imagens Landsat 5 TM+ (16/08/2011)

Tabela 2: Dados de temperatura do ar (INMET) referente às datas de aquisição das imagens Landsat

Tabela 2: Dados de temperatura do ar (INMET) referente às datas de aquisição das imagens Landsat

Figura 9: Temperatura do ar, às 15 horas, para o mês de agosto de 2002 (linha vermelha) e 2011 (linha azul).

Figura 9: Temperatura do ar, às 15 horas, para o mês de agosto de 2002 (linha vermelha) e 2011 (linha azul).

32No que diz respeito às feições de altas e baixas temperaturas, elas não apresentaram grandes variações entre os anos de 2002 e 2011.  As feições com cobertura vegetal e temperaturas amenas continuam basicamente as mesmas, com destaque para o Jardim Botânico, o Parque Estadual Altamiro de Moura Pacheco e as matas de galeria do Ribeirão João Leite, Rio Meia Ponte e Ribeirão Anicuns (principais coletores de água do município). As feições de altas temperaturas em 2011 também continuam sendo as áreas de solo exposto e bairros com ruas não pavimentadas (ainda que a cobertura asfáltica seja substancialmente maior em 2011).

33Por outro lado, alguns elementos chamam atenção: 1) O aumento substancial da feição de temperaturas amenas registradas no Alto do Bueno/Setor Bela Vista, o que indica que, de 2002 a 2011, ocorreu um aumento significativo da verticalização destas regiões, produzindo grandes “canyons” urbanos, com maior quantidade de sombras; 2)  Surgimento de uma feição de temperatura amena não existente em 2002 próximo ao estádio serra dourada, relacionada à implantação do Parque Flamboyant, dotado de grandes áreas verdes e lagos, e conseqüente revitalização imobiliária local, que também resultou em um incremento na geração de sombras; 3) Cheia do reservatório da barragem do Ribeirão João Leite implementada em 2009, associada ao aparecimento de grande feição de baixas temperaturas; 4) Ainda no reservatório do Ribeirão João Leite, foi observado uma mancha de elevadas temperaturas, identificada como sólidos em suspensão, ou seja, sedimentos que já estão contribuindo para o assoreamento do reservatório.

Cartas de Anomalias Termais

34A figura 10 apresenta as cartas de anomalias termais referentes às imagens de agosto para os anos de 2002 e 2011. É possível observar que, em 2002, as áreas de vegetação apresentavam valores em torno de três desvios padrões abaixo da média, enquanto a maior parte da área urbana apresentava valores entre -1 e 0 desvios padrões em relação à média. Da mesma forma, as áreas verticalizadas também apresentaram valores abaixo da média (- 3 a -1 desvios padrões). Por outro lado, as áreas de maiores temperaturas, isto é, maiores valores de desvios padrões em relação à média (classe > 3) são as áreas de solo exposto e de pastagens altamente degradadas com esparsa cobertura de árvores, reforçando a ideia de que a área rural apresenta-se com temperaturas superficiais superiores a área urbana.  

35Ainda que, em geral, condições semelhantes prevaleçam em 2011 (Figura 10), percebe-se, novamente, o efeito das modificações no campo térmico decorrentes da modificação na cobertura da terra. Em particular, destacam-se o reservatório da barragem do Ribeirão João Leite, o qual apresenta valores abaixo de três desvios padrões em relação à média, e um aumento significativo das áreas quentes no Aeroporto Santa Genoveva, em função de obras inacabadas de expansão e grande quantidade de solo exposto. Em 2011, há o predomínio para a área urbana, como um todo, de valores em torno de 0 a 1 desvios padrões acima da média, em detrimento de valores entre -1 e 0 em 2002, sugerindo que,  mesmo com temperaturas mais amenas para o dia 16/08/2011, á área urbana de Goiânia apresenta-se potencialmente mais quente em relação à 15/08/2002.

Figura 10: Cartas de Anomalias Termais do Município de Goiânia/GO, em 2011 e 2002

Figura 10: Cartas de Anomalias Termais do Município de Goiânia/GO, em 2011 e 2002

36A tabela 3 apresenta um quadro com a quantificação e variação das áreas pertencentes a cada classe nas imagens anomalia.  As áreas dos alvos com valores inferiores a 3 desvios padrões em relação a média aumentaram em torno de 2,32 km², aumento este principalmente relacionado ao reservatório do Ribeirão João Leite, primeira e única grande massa de água no município de Goiânia. Para os dois períodos em análise é possível constatar estabilidade dos valores de área para -3 até -1 desvios padrões. Por outro lado, tem-se uma redução das áreas entre – 1 e 0 desvios padrões e aumento dos valores positivos até 1 desvio padrão acima da média, entre 2002 e 2011. Essas modificações dos valores de área entre estas classes são reflexo principalmente das modificações na área urbana, potencialmente mais quente que 2011.

Tabela 3: Quantificação das classes pertencentes às cartas de anomalias termais

Tabela 3: Quantificação das classes pertencentes às cartas de anomalias termais

Considerações finais

37O presente trabalho buscou avaliar uma aproximação inicial do uso de dados de sensoriamento remoto para determinação da temperatura de superfície terrestre em áreas urbanas. O processamento da banda 6 do sensor ETM+ gerou um produto termal de acuidade considerável e eficiente para conceber mudanças no campo térmico do município de Goiânia entre 2002 e 2011. Apesar das distinções no que diz respeito à resolução espacial entre o produto MOD11A1 (1 km) e a banda 6 ETM+ (60 m), da correção para emissividade (constante para a  ETM+ 6)  e do método de recuperação de temperatura de superfície, a correlação entre estas as duas imagens foi bastante significativa ( r² = 0,70).

38As temperaturas superficiais registradas para o dia 15 de agosto de 2002 indicaram maiores valores no limiar do perímetro urbano, comparativamente às áreas de urbanização densa e intensamente verticalizadas. Áreas com cobertura de solo exposto, como áreas de plantio, queimadas e bairros sem cobertura asfáltica chamaram a atenção por responderem pelas maiores temperaturas registradas (maiores que 38 ºC). As temperaturas amenas registradas ( < 23 a 30 ºC) corresponderam às áreas de vegetação densa, como parques e matas de galerias, registrando-se uma diferença de até 8ºC em relação às áreas antropizadas. Em razão de terem sido utilizadas imagens do mês de agosto, as temperaturas registradas para as pastagens também se apresentaram elevadas, substancialmente maiores que as registradas em áreas urbanas. Em fato, e como comenta Primavesi et. al. (2007), ilhas de calor também podem ocorrer em áreas rurais, se estas estiverem degradadas e secas, ao mesmo tempo que estas podem não ocorrer em áreas urbanas, se adequadamente arborizadas.

39A resolução espacial das imagens TM e ETM+ 6, de aproximadamente 120 e 60 metros respectivamente, permitiram a identificação de feições termais referentes a áreas como parques e áreas verdes, os quais também apresentam temperaturas amenas em meio à malha urbana.  Portanto, com as imagens TM e ETM+ 6 é possível efetuar estudos focados na avaliação da dinâmica termal destes equipamentos, bem como na avaliação da contribuição destes equipamentos para a amenidade termal em áreas urbanas.

40Ainda que a comparação com dados in situ tenha demonstrado que as imagens termais produzidas pelo processamento das bandas TM e ETM+ possuem sensibilidade suficiente para o acompanhamento sistemático das variações termais e determinação de padrões inter-anuais, a complexidade associada à temperatura de superfície demanda uma abordagem temporal maior (i.e. várias observações sucessivas), com vistas a se confirmar (ou não) tendências de aumento de temperaturas.  Especificamente, e apesar do fato das temperaturas de superfície terrestre registradas em 16 de agosto de 2011 terem sido mais amenas, comparativamente àquelas registradas em 15 de agosto de 2002, podemos concluir, a partir da análise da distribuição das anomalias termais, que o município de Goiânia, em 2011, apresenta-se com área urbana potencialmente mais quente. Reitera-se, contudo, a necessidade de um intervalo temporal maior de análise.

Este trabalho se insere entre as várias iniciativas do Laboratório de Processamento de Imagens e Geoprocessamento do Instituto de Estudos Sócio-Ambientais da Universidade Federal de Goiás (LAPIG / IESA / UFG – www.lapig.iesa.ufg.br) voltadas ao monitoramento sistemático e gestão territorial do bioma Cerrado. O primeiro autor é bolsista de mestrado do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), enquanto o segundo autor é bolsista de Produtividade em Pesquisa (1C) do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

Topo da página

Bibliografia

Os DOI se acrescentam automaticamente as referências por Bilbo, a ferramenta de anotação bibliográfica. Os usários de aquelas instituções quem subscrevem a unos de nossos pragramas OpenEdition Freemium podem baixar as referências bibliográficas para os quais Bilbo achou um DOI.
Formato
APA
MLA
Chicago
Esse serviço bibliográfico de exportação está disponivel para as instituições que estão registrados ao programa Freemium. Se você deseja que sua institução se registre e benefície de seus serviços OpenEdition Freemium, por favor escreva para contact@openedition.org
Formato
APA
MLA
Chicago
Esse serviço bibliográfico de exportação está disponivel para as instituições que estão registrados ao programa Freemium. Se você deseja que sua institução se registre e benefície de seus serviços OpenEdition Freemium, por favor escreva para contact@openedition.org

AMIRI, R., WENG, Q., ALIMOHAMMADI, A., S.K. ALAVIPANAH. Spatial-Temporal Dynamics of Land Surface Temperature in Relation to Fractional Vegetation Cover and Land Use/Cover in the Tabriz Urban Area, Iran. Remote Sensing of Environment,  13, 2606–2617,  2009.
DOI : 10.1016/j.rse.2009.07.021

AMORIM, M. C. C. T. ; DUBREUIL, V. ; QUENOL, H. ; SANT’ANNA NETO, J.L.  Características das ilhas de calor em cidades de porte médio: exemplos de Presidente Prudente (Brasil) e Rennes (França). Revista Confins (Paris), v. 7, p. 1-16, 2009.

AMORIM, M. C. C. T. ; MONTEIRO, A.. As temperaturas intraurbanas: exemplos do Brasil e de Portugal. Revista Confins (Paris), v. 13, p. 1-18, 2011.

Formato
APA
MLA
Chicago
Esse serviço bibliográfico de exportação está disponivel para as instituições que estão registrados ao programa Freemium. Se você deseja que sua institução se registre e benefície de seus serviços OpenEdition Freemium, por favor escreva para contact@openedition.org

ARTIS, D.A., Carnahan, W.H., Survey of emissivity variability in thermography of urban areas. Remote Sensing of Environment, 12, 313-329, 1982.
DOI : 10.1016/0034-4257(82)90043-8

CALAÇA, Manoel ; Wagner Alceu Dias . A MODERNIZAÇÃO DO CAMPO NO CERRADO E AS TRANSFORMAÇÕES SÓCIOESPACIAIS EM GOIÁS. Campo - Território, v. 5, p. 312-332, 2010.

CALLEJAS, I.  J. A., DURANTE, L. C., OLIVEIRA, A. S. de., NOGUEIRA, M. C. de J. A. USO DO SOLO E TEMPERATURA SUPERFICIAL EM ÁREA URBANA. Revista Mercator, v. 10, n. 23, p. 207-223, set./dez. 2011.

COMDATA - Cia. de processamento de dados do município de Goiânia. MUBDG –

Mapa Urbano Básico Digital de Goiânia. CD-ROM Profissional Versão 22 – Parte

integrante do SIGGO V22. Prefeitura de Goiânia. 2010.

Formato
APA
MLA
Chicago
Esse serviço bibliográfico de exportação está disponivel para as instituições que estão registrados ao programa Freemium. Se você deseja que sua institução se registre e benefície de seus serviços OpenEdition Freemium, por favor escreva para contact@openedition.org

CHANDER, G., B. MARKHAM., D. HELDER. Summary of current radiometric calibration coefficients for Landsat MSS, TM, ETM+, and EO-1 ALI sensors. Remote Sensing of the Environment, Vol. 113,  p. 893-903, 2009.
DOI : 10.1016/j.rse.2009.01.007

CHAUL, N. F. A construção de Goiânia e a transferência da capital. Goiânia: Cegraf-UFG 1988.

GUERRA, A. J. T.; MARÇAL, M. dos S. Geomorfologia Ambiental. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 2006. 192p.

JENSEN, J. R. Sensoriamento Remoto do Ambiente: uma perspectiva em recursos terrestres. 2da Edição traduzida pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE. São Paulo, Parêntese, 2009. 672 p.

Formato
APA
MLA
Chicago
Esse serviço bibliográfico de exportação está disponivel para as instituições que estão registrados ao programa Freemium. Se você deseja que sua institução se registre e benefície de seus serviços OpenEdition Freemium, por favor escreva para contact@openedition.org

JEPSON, W.  A disappearing biome? Reconsidering land cover change in the Brazilian savanna. The Geographical Journal. 17, pp. 99–111, 2005.
DOI : 10.1111/j.1475-4959.2005.00153.x

Formato
APA
MLA
Chicago
Esse serviço bibliográfico de exportação está disponivel para as instituições que estão registrados ao programa Freemium. Se você deseja que sua institução se registre e benefície de seus serviços OpenEdition Freemium, por favor escreva para contact@openedition.org

KLINK, C. A.; MACHADO, R. B. Conservation of the Brazilian Cerrado. Conservation Biology, vol. 19, n.3, p. 707-713, 2005.
DOI : 10.1111/j.1523-1739.2005.00702.x

Formato
APA
MLA
Chicago
Esse serviço bibliográfico de exportação está disponivel para as instituições que estão registrados ao programa Freemium. Se você deseja que sua institução se registre e benefície de seus serviços OpenEdition Freemium, por favor escreva para contact@openedition.org

LIU, L., ZHANG, Y. Urban Heat Island Analysis Using the Landsat TM Data and ASTER Data: A Case Study in Hong Kong, Remote Sensing. Volume: 3, Issue: 7, P: 1535-1552, 2011.
DOI : 10.3390/rs3071535

LOMBARDO, M. A. A ilha de calor nas Metrópoles: o exemplo de São Paulo. São Paulo: Hucitec, 1985.

MIZIARA, F. ; FERREIRA, N. C. . Expansão da Fronteira Agrícola e Evolução da Ocupação e Uso do Espaço no Estado de Goiás: Subsídios à Política Ambiental. In:

FERREIRA, Laerte Guimarães. (Org.). A encruzilhada socioambiental - biodiversidade, economia e sustentabilidade no cerrado. Goiânia: Canone/CEGRAF-UFG, v. 1, p. 67-75, 2008

NASCIMENTO, M. A.;  PODESTÁ Filho, A. Carta de risco de Goiânia. Boletim Goiano de Geografia. Goiânia,  v.13, n.1, p. 95 – 105, 1993.

PRIMAVESI, O.; ARZABE, C.; PEDREIRA, M. S.  Mudanças climáticas: visão tropical integrada tropical.  São Carlos, SP: Embrapa Pecuária Sudeste, 2007.

RAO, P.K. Remote sensing of urban heat islands from an environmental satellite. Bulletin of the American Meteorological Society 53, 647648, 1972.

SANTOS, Milton. Por uma economia política da cidade. São Paulo: Hucitec/Educ, 1994.

WAN, Zhengming.  MODIS Land-Surface Temperature Algorithm Theoretical Basis Document (LST ATBD), ICESS - University of California, Santa Barbara, 1999.  disponível online em: <http://modis.gsfc.nasa.gov/data/atbd/atbd_mod11.pdf>. acesso em: 02 fev. 2011.

WAN, Zhengming. Collection-5 MODIS Land Surface Temperature Products Users’ Guide, 2007.  disponível online em: <http://g.icess.ucsb.edu/modis/LstUsrGuide/MODIS_LST_products_Users_guide_C5.pdf>.  acesso em:  25 jan. 2011.

Formato
APA
MLA
Chicago
Esse serviço bibliográfico de exportação está disponivel para as instituições que estão registrados ao programa Freemium. Se você deseja que sua institução se registre e benefície de seus serviços OpenEdition Freemium, por favor escreva para contact@openedition.org

WENG, Q. Thermal infrared remote sensing for urban climate and environmental studies: Methods, applications, and trends. ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 64: 335 – 344, 2009.
DOI : 10.1016/j.isprsjprs.2009.03.007

WENG, Q.; Yang, S. Urban air pollution pattern, land use, and thermal landscape: An examination of the linkage using GIS. Environmental Monitoring and Assessment. 117, 463-489, 2006.

Topo da página

Tabela das ilustrações

Título Figura 1 – Carta-imagem de localização de Goiânia, Goiás, 2011.
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-1.jpg
Arquivo image/jpeg, 488k
Título Tabela 1 - População residente no município de Goiânia - 1940 a 2010. Fonte: IBGE, 2011.
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-2.png
Arquivo image/png, 9,9k
Título Figura 2: Fluxograma esquemático referente ao conjunto de dados e procedimentos metodológicos adotados neste estudo.
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-3.jpg
Arquivo image/jpeg, 252k
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-4.png
Arquivo image/png, 6,7k
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-5.png
Arquivo image/png, 14k
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-6.png
Arquivo image/png, 7,1k
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-7.png
Arquivo image/png, 12k
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-8.jpg
Arquivo image/jpeg, 592k
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-9.png
Arquivo image/png, 10k
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-10.png
Arquivo image/png, 16k
Título Figura 5: Carta de temperatura de superfície terrestre do município de Goiânia/GO, obtida a partir de imagens Landsat 7 ETM+ (15/08/2002)
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-11.png
Arquivo image/png, 429k
Título Figura 6: Exemplo de feições intra-urbanas de temperaturas amenas: parques e bosques
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-12.jpg
Arquivo image/jpeg, 360k
Título Figura 7: Relação entre padrões de cobertura e uso da terra e temperaturas superficiais (em 15/08/2002)
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-13.jpg
Arquivo image/jpeg, 852k
Título Figura 8: Carta de temperatura de superfície terrestre do município de Goiânia/GO, obtida a partir de imagens Landsat 5 TM+ (16/08/2011)
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-14.jpg
Arquivo image/jpeg, 336k
Título Tabela 2: Dados de temperatura do ar (INMET) referente às datas de aquisição das imagens Landsat
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-15.png
Arquivo image/png, 7,1k
Título Figura 9: Temperatura do ar, às 15 horas, para o mês de agosto de 2002 (linha vermelha) e 2011 (linha azul).
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-16.png
Arquivo image/png, 25k
Título Figura 10: Cartas de Anomalias Termais do Município de Goiânia/GO, em 2011 e 2002
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-17.jpg
Arquivo image/jpeg, 344k
Título Tabela 3: Quantificação das classes pertencentes às cartas de anomalias termais
URL http://confins.revues.org/docannexe/image/7631/img-18.png
Arquivo image/png, 9,7k
Topo da página

Para citar este artigo

Referência electrónica

Silvio Braz de Sousa e Laerte Guimarães Ferreira, « Análise da temperatura de superfície em ambientes urbanos: um estudo por meio de sensoriamento remoto no município de Goiânia, Goiás (2002 – 2011) », Confins [Online], 15 | 2012, posto online em 23 Junho 2012, Consultado o 15 Abril 2014. URL : http://confins.revues.org/7631 ; DOI : 10.4000/confins.7631

Topo da página

Autores

Laerte Guimarães Ferreira

Professor da Universidade Federal de Goiás, lapig.ufg@gmail.com

Silvio Braz de Sousa

Mestrando do Programa de Pós Graduação em Geografia da Universidade Federal de Goiás, Laboratório de Processamento de Imagens e Geoprocessamento (LAPIG/UFG), sousasb@hotmail.com

Topo da página

Direitos de autor

© Confins

Topo da página