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Revista do Departamento de Geografia, 18 (2006) 95-111.

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O CLIMA DAS CIDADES 1 H. E. LANDSBERG 2 3

Introdução Um dos principais propósitos dos abrigos humanos é a

proteção contra as influências climáticas biologicamente adversas. Mesmo que muitas casas sejam comprometedoras, elas cumprem este propósito numa primeira aproximação (LANDS-BERG, 1954). No entanto, quando os homens são gregários, a necessidade de defesa e a tendência ao aumento da divisão do trabalho levam muitas casas a ficarem próximas. Isto causa modificações no clima local com resultados muitas vezes distantes do agradável.

Para a discussão neste trabalho, temos que estender a definição do termo cidade, passando a abranger desde aglomerados de algumas centenas de habitações até cidades e áreas metropolitanas. Isto porque é muito difícil decidir de forma objetiva a partir de que densidade de população e edificações alguma influência sobre o clima começa a ser notada. Qualquer alteração sobre a cobertura natural do solo destrói os microclimas pré-existentes (GEIGER, 1950). Toda plantação, casa ou caminho implica em novos microclimas.

Em muitos casos, a avaliação da mudança no clima causada por uma implantação humana é muito difícil. Isto se deve ao fato de que muitas vilas e cidades foram construídas em locais nos quais as condições que governam o clima são muito complicadas. Locais na costa que permitam a construção de bons portos, vales que favoreçam o tráfego e o comércio e promontórios que sejam fortalezas naturais, normalmente já possuem um clima bem distinto do seu entorno. O desenvolvimento das cidades pode tender a acentuar ou eliminar estas diferenças causadas pela posição ou topografia. Nosso objetivo, neste texto, é filtrar e discutir a extensão das mudanças climáticas que foram causadas especificamente pelo povoamento.

Trabalhos pioneiros Os primeiros que estudaram os climas já tinham

consciência do fato de que a atividade humana parecia causar mudanças nos mesmos. Thomas Jefferson, que tinha muito interesse por este problema, recomendou a seu correspondente, Dr. Lewis C. BECK, de Albany, Nova York, numa carta de 16 de julho de 1824 em "Monticello", que levantamentos climáticos "deveriam ser repetidos uma ou duas vezes por século para verificar o efeito das clareiras e da agricultura nas mudanças do clima".

Os primeiros registros meteorológicos já mostravam diferenças entre as cidades e o campo que foram comentadas desde o pioneiro estudo específico do clima de uma cidade (HOWARD, 1833) - o de Londres - e que ainda continuam a ser tratadas nas monografias atuais sobre o clima de cidades. No entanto, durante um século, limitaram-se a pontuar, em estudos de caso, as diferenças existentes. Com o crescimento do “planejamento consciente da cidade” 4, encontramos também uma expansão da literatura sobre a influência dos povoados e da indústria no clima. Dentre os que estudaram o problema, gostaríamos de destacar apenas quatro fundamentais: Louis BESSON, Wilhelm SCHI-MIDT, Rudolf GEIGER e Albert KRATZER.

Em sua tese de doutorado, em Munique, o Padre beneditino KRATZER (1937) empreendeu uma abrangente revisão da literatura até então existente com 225 referências específicas e 25 estatísticas sobre este tipo de informação. Este ainda é o mais importante texto sobre o assunto. Um excelente guia adicional é a bibliografia em clima urbano de BROOKS (1952), que contém 249 resumos e cobre a literatura entre 1833 e 1952. Além dos trabalhos sobre o efeito das cidades no clima e sobre a relação

1 (N.T.) Original em língua Inglesa. LANDSBERG, H. E. (1956) The Climate of Towns in THOMAS, W. L. org. (1956) Man's Role in Changing the Face of the Earth. Vol. 2, pp. 584 - 606. 2 Dr. Landsberg é chefe do Serviço Climático do United States Weather Bureau, em Washington, D.C. Ensinou no Departamento de Meteorologia da Universidade do Estado da Pensilvânia (1934-40) e na Universidade de Chicago (1941-43). Também dirigiu projetos militares de pesquisa no Research and Development Board (1946-51) e no Centro de Pesquisa da Força Aérea em Cambridge (1951-53). Seu livro Physical Climatology, 1941, está em sua quinta edição, 1950. 3 (N.T.) Tradução: Prof. Dr. Tarik Rezende de Azevedo, DG, FFLCH, USP. Revisão pela Profa. Dra. Maria Elisa Siqueira Silva, DG, FFLCH, USP. 4 (N.T.) No original “conscious town-planning”. Hoje o autor usaria “conscious urban-planning”.


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entre o clima e o planejamento urbano, esta bibliografia inclui as mais importantes climatografias de locais específicos.

O Problema

Num primeiro momento, pode parecer simples apreender as diferenças entre o clima de uma cidade e o de áreas não alteradas na zona rural. Todavia, mesmo pondo de lado a dificuldade da peculiaridade topográfica do sítio urbano mencionada acima, não é fácil obter registros de uma cidade e de seus arredores que sejam rigorosamente comparáveis. De fato, boa parte dos trabalhos pioneiros sofre de uma avaliação inadequada dos dados usados para obter os resultados. Quando os autores comparam, com indiferença, dados obtidos em estações sobre telhados com outros cujos instrumentos haviam sido instalados sobre o solo acabam por mascarar a maior parte da informação que procuram. Ou, em outras circunstâncias, a comparação entre registros antigos e registros posteriores não é satisfatória a não ser que seja tomado o cuidado de se eliminar flutuações climáticas regionais. Isto não é uma tarefa fácil, mas é indispensável para se obter resultado convincente. Por serem raras as observações feitas com o objetivo específico de comparar, este estudo não está totalmente livre destas objeções.

Antes de entrar na discussão, convém fazer uma breve revisão das causas básicas das mudanças climáticas que podem ser provocadas pela urbanização. A primeira é a alteração na superfície. No caso extremo, uma floresta densa terá sido substituída por um complexo de substâncias rochosas, como pedra, tijolo e concreto; naturalmente, locais úmidos, como charcos e pântanos, terão sido drenados e a rugosidade aerodinâmica terá sido aumentada por obstáculos de variados tamanhos. A segunda causa de mudança climática é a produção de calor pela própria cidade, indo desde aquele proveniente do metabolismo da massa de seres humanos e animais ao calor liberado por fornos nas residências e indústrias, ampliada nos anos recentes por milhões de motores de combustão interna em função do grande aumento de veículos motorizados. A terceira maior influência da cidade sobre o clima, freqüentemente chega-do muito longe das áreas densamente povoadas, é a alteração da composição da atmosfera. A adição de material sólido inerte, gases e substâncias químicas ativas fizeram KRATZER (1937) relacionar o efeito, em parte, ao de um vulcão em atividade. O impacto resultante da soma destas mudanças sobre as condições climáticas tem sido adverso em muitos casos. Somente em alguns casos é possível admitir que a urbanização contribuiu para diminuir o estresse climático. Em alguns lugares, por exemplo, a

drenagem de charcos foi benéfica. Também há razões para acreditar que em áreas desérticas, quentes e ensolaradas, cidades com ruas estreitas têm contribuído para o conforto de seus habitantes. Infelizmente, não há dados quantitativos para provar isto. Na maior parte das outras áreas urbanas de nossa civilização industrial, a resultante climática tem sido insalubre.

Na análise detalhada do clima das cidades, a seguir, serão cotejadas as influências das mudanças feitas pelo homem sobre os vários elementos climáticos. Visto que consideramos as mudanças causadas pela poluição atmosférica fundamentais e de maior alcance, a discussão começará com as modificações induzidas por este componente.

Composição do ar

A maior aberração atmosférica em relação às condições naturais trazidas pela urbanização é causada por mudanças na composição da atmosfera. O termo "poluição" abrange isto em uma única palavra. Não é nenhuma novidade. A primeira área do mundo de fato metropolitana sofreu com isto por séculos. EVELYN (1661, p.18), em sua descrição das condições de Londres, pontuou isto de forma muito sucinta: "enquanto em todos os outros lugares o ar é muito puro e sereno, aqui é eclipsado por uma espécie de nuvem sulfúrica que o sol sozinho dificilmente é capaz de penetrar; e o viajante cansado, há muitas milhas de distância, primeiro cheira a cidade, depois vê o que sentiu".

Se algo mudou nos últimos três séculos desde que estas linhas foram escritas, a poluição piorou. Episódios individuais co-mo o do Vale Meuse em 1930, de Donora (Pensilvânia) em 1948 e de Londres em 1952, foram largamente discutidos por causa de suas desastrosas conseqüências. No entanto, eles foram apenas picos em um contínuo e insidioso processo. A poluição afeta de forma adversa as plantas, incluindo valiosas plantações, provoca incalculável dano por corrosão e é indubitavelmente prejudicial à saúde humana. Em níveis menos perigosos, ela causa irritação nos olhos e nos brônquios. Em suas piores manifestações, causa morte prematura de idosos que sofrem de deficiências cardiopulmonares crônicas. Há, ainda, a suspeita de que contribui para o notável aumento do câncer pulmonar.

Praticamente todos os elementos climáticos são afetados pela poluição – a radiação, a nebulosidade, a visibilidade e o campo elétrico atmosférico. Num segundo estágio, a temperatura, a precipitação e a umidade também são influenciadas. Hoje, o clima poluído certamente é o problema básico da climatologia das modernas cidades industrializadas.

Grosseiramente, a concentração de material particulado


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contido no ar da cidade ilustra a situação. Os chamados "núcleos de condensação" (ou "Núcleos de Aitken"), com diâmetros de 0,01 a 0,10 mícron, constituem uma forma relativamente simples de medir o total de suspensóides. O resumo de milhares de observações mostrou as condições apresentadas na Tab. 9.

Tabela 9 Concentração de núcleos de condensação de acordo com o ambiente (Número de Núcleos de Aitken por cm3)

Tipo de localidade Quantidade Contagem média Contagem extrema Cidades (>100 mil hab) 28 147.000 4.000.000 Vilas (<100 mil hab) 15 34.300 400.000 Campo 25 9.500 330.000 Fonte: Landsberg, 1937.

Para as partículas de poeira (0,5 a 10,0 mícron), que também são indicadoras do grau de poluição, mas que constituem mais um incômodo do que uma ameaça, LÖBNER (1935) forneceu alguns valores da cidade de Leipzig. Ele encontrou altas concentrações de 25 a 30 partículas por centímetro cúbico no centro da cidade e apenas uma a duas por centímetro cúbico nos subúrbios. SCHIMIDT (1952) em um estudo posterior para a mesma localidade encontrou uma média de sete partículas por centímetro cúbico na área mais poluída. Isto ao menos demarca a ordem de magnitude. Um incremento de dez vezes das partículas de poeira no ar das cidades pode ser aceito, com uma certa margem de dúvida, como contribuição da comunidade.

Das publicações de BERG (1947) e REIFFERSCHEID

(1954) podemos deduzir que, enquanto o ar limpo do campo contém apenas de 4 a 10 microorganismos em cada 10 litros, a cidade tem dez vezes esta quantidade no mesmo volume. A proporção relativa de organismos patogênicos não foi determi-nada, mas não há razão para pressupor que a taxa seja menor.

Em algumas cidades, investigações detalhadas sobre partículas sólidas em suspensão resultaram num quadro semelhante. Por exemplo, na cidade industrial de Pittsburgh uma média de aproximadamente 610 toneladas de poeira precipita por milha quadrada a cada ano. Nos meses de verão esta quantidade chega a 1,5 toneladas por milha quadrada por dia. No inverno passa de 2,25 toneladas por milha quadrada por dia (ELY, 1952). Desta quantidade, cerca de 5% é fuligem da queima de carvão. Anos atrás, antes da disseminação dos queimadores domésticos de óleo, motores a diesel e outros controles da fumaça, este componente chegava perto de 25% do total. Nesta cidade de fundições e aço, o maior constituinte de depósitos de poeira (cerca de 20%) é o óxido de ferro (Fe2O3). A sílica (SiO2), com 16%, é o próximo. Outros óxidos metálicos são encontrados em concentrações que variam de simples traços a três por cento (entre eles, Al2O3, PbO, TiO2, Cr2O3, V2O5, NiO, MnO3, CaO, MgO, ZnO, CnO, MoO3, SnO2 e AsO3). Óxidos de enxofre e fósforo também estão presentes. Muitos destes, definitivamente, são piores do que apenas um incômodo!

Tabela 10 Algumas fontes e quantidades de poluentes em Donora, Pensilvânia (Pounds** por dia) Fonte Material particulado Dióxido de Enxofre Dióxido de carbono Monóxido de carbono Cloretos Fluoretos

Combustível doméstico 12.000 12.600 1.400.000 74.000 15,0 30,0 Barcos e trens 3.860 3.860 446.000 5.370 4,7 2,4 Automóveis (3.000) ------- ------- 70.000 30.000 ----- ------- Fábricas de aço* 7.420 200 -------- 696.000 140,0 44,0 *Outros poluentes de fábricas de aço: óxidos de ferro, 3.110; total de compostos de enxofre, 1.135; outros óxidos de metais, 125. Fonte: Anônimo, 1940a. ** (N.T.) Unidade de massa equivalente a 0,373 Kg.

Tabela 11 Fontes e produtos poluentes em Los Angeles, Califórnia. Tipo de combustível Consumo (Toneladas/dia)

Gas 20.400 Óleo Diesel 7.300 Gasolina (2.000.000 carros) 11.550 Rejeitos 9.165 Outros 260

Alguns produtos resultantes Quantidades (Toneladas/dia) Aldeídos 85 Amônia 14 Óxidos de nitrogênio 463 Óxidos de enxofre 411 Ácidos 157 Orgânicos 1.534 Fonte: Stanford Research Institute, 1954.

A topografia na qual as cidades estão localizadas causam freqüentemente condições micro e macroclimáticas que muito contribuem para a acumulação de poluentes e fumaça nos baixos níveis da atmosfera. Ventos fracos e inversões de temperatura são usualmente coadjuvantes meteorológicos dos controles topográficos. Segue um exemplo de micro e um de macroclima favoráveis à poluição do ar.

O microclima local contribuiu muito para o smog de outubro de 1948 na Cidade de Donora na Pensilvânia (12 mil habitantes), próximo a Pittsburgh. Uma pesquisa do Serviço de Saúde Pública dos Estados Unidos (ANÔNIMO, 1949a) revelou que cerca de


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42% da população sofreu efeitos adversos na saúde. As vinte mortes no Município atribuídas ao smog equivaleram a seis vezes a taxa de mortalidade normal. Os produtos poluidores adicionados à atmosfera, oriundos de várias fontes, são mostrados na Tab. 10.

Em Los Angeles um macroclima caracterizado por freqüente inversão de temperatura e associado à radiação solar aumenta a ameaça de smog. Uma pesquisa especial do Stanford Research Institute (1954) mostrou que vários processos de combustão fornecem tremendas quantidades de produtos poluidores ao ar, como mostrado na Tab. 11. Este estudo de Stanford indicou que a luz solar produz oxigênio ativo - ozônio (O3) - e causa reações fotoquímicas nos óxidos de nitrogênio e enxofre assim como em outros compostos orgânicos acumulados abaixo da camada de inversão. Várias reações secundárias produzem alguns aldeídos irritantes. A Tab. 12 fornece a concentração de vários poluentes em Los Angeles determinada com base em numerosas análises.

Tabela 12 Poluentes do ar em Los Angeles, Califórnia. Gases Partes por milhão

Monóxido de carbono 0 - 25 Acrolein Traço Aldeídos 0,3 – 1,1 Formaldeído 0,09 – 0,30 Hidrocarbonetos 0 - 3 Ozônio 0 – 0,8 Ácido nítrico 0,2 – 0,4 Dióxido de enxofre 0,1 – 0,4

Aerossóis Miligramas por m3 de ar Compostos de alumínio 0,018 Compostos de cálcio 0,007 Carbono 0,132 Compostos de ferro 0,010 Compostos primários 0,042 Éter solúvel 0,120 Sílica 0,026 Ácido sulfúrico 0,05 – 0,20 Fonte: Stanford Research Institute, 1954.

De medições em outras dez grandes cidades, tanto na Europa como na América podemos estabelecer a magnitude da concentração dos poluentes comumente encontrados, como mos-trado na Tab. 13. Os limiares de concentração danosa, admitidos em estabelecimentos industriais, estão entre parênteses. Esta tabela indica que alguns dos valores observados se aproximam ou mesmo ultrapassam os limiares seguros. Para pessoas sensíveis e idosas os limiares tendem a ser menores.

Uma série de analises comparativas de dióxido de enxofre pela Air Hygiene Foundation (1937-38) mostrou que, em sete cidades do Leste dos Estados Unidos, seus centros invariável-

mente tinham maior concentração que a zona rural na distância de 25 milhas5. Nas cidades menos poluídas a proporção era de três para um, no pior local, era de dez para um. A média de todas as medições perfez uma razão aproximada de cinco para um.

Tabela 13 Limites da concentração de poluentes no ar de cidades Gás Partes por milhão

Monóxido de carbono 10 - 30 (100)* Dióxido de carbono 50 - 400 Dióxido de enxofre 0,1 – 2,0 (3,0)* Óxidos de nitrogênio 1 - 6 (25)* Aerossóis Miligramas por metro cúbico Ácido sulfúrico 0,1 – 7,0 (3)* Ácido clorídrico 1 - 4 (5)* * Limiar das concentrações de risco.

No início de uma era de energia de combustíveis nucleares, podemos apenas supor sobre o que o futuro nos guarda. Se o carvão e os hidrocarbonetos deixarem de ser usados como combustíveis, muitas das substâncias mal cheirosas e irritantes, tratadas acima, desaparecerão da composição do ar das cidades. No entanto, elas podem ser substituídas por partículas e gases radioativos. No momento presente não temos senão uma vaga idéia de quanto pode ser tolerado para certos compostos que estão para aparecer em nossa atmosfera como efluentes gasosos dos reatores nucleares. Eles estão listados na Tab. 14.

Tabela 14 Concentrações máximas aceitáveis de efluentes radioativos em 24 horas de exposição contínua

Elemento Microcuries por cm3 Ar41 10-8 I131 10-8 C14 10-8

Xe133 10-7 Kr85 ?

Fonte: Wolman, 1952.

Depois desta revisão sobre as mudanças na composição do ar produzidas pela urbanização industrial, devemos tentar respon-der à questão de como elas afetam os elementos climáticos. A intensidade da radiação, a visibilidade, as propriedades elétricas da atmosfera são, por exemplo, consideravelmente modificadas pela poluição atmosférica.

Radiação atmosférica Em muitas cidades, várias medições da redução da radiação

solar recebida na superfície em comparação ao recebido na zona rural são congruentes. Para a radiação total anual, a redução é em média de quinze a vinte por cento. Este montante de energia

5 (N.T.) 40,2 km.


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é parcialmente absorvido, parcialmente refletido e parcialmente difundido pela névoa seca sobre as cidades. De fato, boa parte da radiação é perdida numa camada relativamente rasa. LAUSCHER e STEINHAUSER (1932) relatam algumas medições feitas simultaneamente na superfície e a 236 pés de altura na Torre da Catedral de St. Stephen, em Viena, em meados do verão. Esta camada do ar da cidade reduziu a radiação recebida pela superfície em 5,7 por cento. Uma combinação dos dados obtidos por STEINHAUSER (1934) em três cidades - Viena, Leipzig e Frankfurt - em função da estação e da elevação do sol é mostrada na Tab. 15.

Tabela 15 Perda de radiação solar na cidade em relação ao campo (%) Estação Elevação do sol sobre o horizonte 10 o 20 o 30 o 45 o Inverno 36 26 21 -- Primavera 29 20 15 11 Verão 29 21 18 14 Outono 34 23 19 16 Fonte: Steinhauser, 1934.

Com respeito à mudança na distribuição espectral, há algumas questões sobre a influência do ar da cidade. BÜTTNER (1929) determinou em Berlin e Potsdam (Alemanha) que todos os comprimentos de onda são igualmente enfraquecidos proporcio-nalmente à redução total da intensidade. Em contraste, MAURAIN (1947) relatou a distribuição espectral relativa para Paris, mostrada na Tab. 16. Esta tabela indica uma eliminação quase completa da radiação ultravioleta nesta cidade.

Uma investigação da poluição do ar feita pelo Departamento de Pesquisa Científica e Industrial (1945) na cidade de Leicester, Inglaterra (260 mil habitantes), mostrou uma redução de cerca de 30% na radiação ultravioleta de três mil angstrom durante o inverno e, 6% no verão.

O grande espalhamento da radiação solar pela cortina de fumaça também é indicado por observações de "azul de céu" 6. Em cidades os dados mostram tons muito mais pálidos que aqueles do campo. LETTAU (1931) relatou para Köniigsberg (Kaliningrad) uma diferença de três divisões de escala na Escala de Azul de LINKE-OSVALD. A iluminação também é menor nas cidades. Dentre os piores exemplos encontram-se Leningrado7 e Londres, onde reduções de 50 e 40 por cento, respectivamente, têm sido encontradas (GALANIN, 1939; KRATZER, 1937).

Tabela 16 Partição da energia na radiação solar em Paris e arredores, França (Percentual da intensidade total). Ultravioleta Violeta extremo Visível Infravermelho Centro de Paris 0,3 2,5 43 54 Arredores 3,0 5,0 40 52

Fonte: Maurain, 1947.

Visibilidade O mais óbvio em quaisquer registros meteorológicos é

conspícua redução da visibilidade nas cidades. Conforme as cidades e a industrialização cresceram, o número de dias com névoa aumentou.

Na primeira monografia devotada ao clima de uma cidade, HOWARD (1833, II, 357) provavelmente introduziu o termo city fog (névoa da cidade8). Ele relata uma série de casos que, tanto pelo interesse histórico, quanto pela precisão das observações, devem ser citados na íntegra. Ele descreve o fog de 10 de janeiro de 1812 com as seguintes palavras:

Londres foi envolvida neste dia, durante muitas horas, por uma

escuridão intensa. As lojas, escritórios, etc, precisaram manter a iluminação acesa, mas as ruas não ficaram iluminadas como à noite, era necessário cuidado aos passantes para encontrar o caminho e evitar acidentes. O céu por onde nenhuma luz penetrava, tinha o aspecto de bronze. Tal como, ocasionalmente, o efeito da acumulação de fumaça entre duas correntes tranqüilas ou numa calmaria nebulosa. Fui informado de que a nuvem de fumaça era visível, nesta ocasião, a uma distância de 40 milhas. Se não fosse a mobilidade da nossa atmosfera, este vulcão de um milhão de bocas seria quase inabitável no inverno [ibdt, pp. 162-163].

Nas próximas observações HOWARD pontua a limitada

extensão da névoa da cidade num parágrafo que se refere ao dia 16 de janeiro de 1826:

O nevoeiro de quarta-feira deve ter sido raramente excedido em opacidade na metrópole e seus arredores. Ele começou a se tornar espesso perto do meio dia e meia, a partir deste horário até umas duas horas, o efeito foi muito mais aflitivo, fazendo os olhos lacrimejar e quase sufocando aqueles que estavam nas ruas, particularmente as pessoas asmáticas [ibdt, p.303].

6 (N.T.) No original "sky blue". Consiste numa extensa e padronizada escala de cores para que um observador humano determine a cor do céu por comparação. Semelhante à técnica usada para cor de horizontes de solo na pedologia. 7 (N.T.) Hoje, após a dissolução da URSS, São Petersburgo. 8 (N.T.) Hoje, a expressão corriqueira é "névoa seca".


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Quatro gerações depois, a situação de Londres agravou-se. O episódio de 5 a 9 de dezembro de 1952, discutido numa reunião na Sociedade Meteorológica Real (1954), documenta isto de forma eloqüente. No centro de Londres o smog durou 114 horas. Foi extremamente denso por 48 horas, com visibilidade em alguns períodos menor que 30 pés. Temporariamente o material particulado excedeu 4,5 miligramas por metro cúbico. Isto representa dez vezes o valor observado no mesmo local em dezembro quando não há nevoeiro. O dióxido de enxofre atingiu sete vezes o teor normal, e, nas condições meteorológicas reinantes naquele período, o acúmulo excedeu a dissipação em 70 toneladas de dióxido de enxofre por dia. O número de mortes pulou de 250 para 900 por dia. Um total de 4000 fatalidades foi atribuído a este evento.

Embora Londres seja acometida pelas névoas que talvez sejam as mais notáveis, não é a única. Quase todas as cidades com mais de um milhão de habitantes localizadas em latitudes onde é necessária a calefação experimentam a mesma condição. Em muitas delas, o número de dias com névoa dobrou no meio século anterior à depressão dos anos 30. Paris representa um típico exemplo de decréscimo da visibilidade durante a manhã. A

Tab. 17 apresenta um persistente decréscimo no número de dias em que a visibilidade excedeu quatro milhas. A subseqüente estagnação da produção de muitas fábricas causou uma estabili-dade temporária. Na última década, os valores têm oscilado. Sanções derivadas de legislação contra fumaça, o uso de equipamento de controle e a produção de combustíveis menos poluentes têm ajudado em muitas localidades a por o aumento a prova.

Tabela 17 Número médio de dias com visibilidade de quatro milhas ou mais no centro de Paris

Década Número de dias 1901 - 10 95 1911 - 20 82 1921 - 30 60

Paris também oferece um bom exemplo da diferença entre a cidade e o campo nos casos de baixa visibilidade. Este aspecto, mostrado na Tab. 18, foi compilado por BESSON (1931). Carac-teriza as névoas leves e moderadas como fenômeno típico de metrópoles densamente povoadas.

Tabela 18 Probabilidade de baixa visibilidade em Paris e entorno

Fonte: Besson, 1931.

Intervalo de visibilidade De outubro a março De abril a setembro Cidade Subúrbios Campo Cidade Subúrbios Campo

Névoa leve ( ¼ a 1 milha) 350 219 60 49 49 6 Névoa moderada (300 pés a ¼ de milha) 49 43 28 3 3 2

Névoa densa (<300 pés) 8 14 5 0 1 0

Um caso especialmente interessante pode ser obtido das observações feitas perto de Detroit. Observações horárias da visibilidade foram realizadas tanto no Aeroporto Municipal, localizado seis milhas a nordeste do centro da cidade numa altitude de 619 pés, quanto no Aeroporto Wayne, localizado 17 milhas a sudoeste do centro, com altitude de 632 pés. O típico smog urbano geralmente desenvolve-se quando os ventos são fracos, cinco milhas por hora ou menos. Estas condições de baixa visibilidade (menos que uma milha) foram observadas durante uma média de 149 horas por ano, no Aeroporto Municipal. No outro aeroporto, localizado na zona rural, as mesmas condições foram observadas em apenas 89 horas. No Aeroporto Municipal, a baixa visibilidade foi atribuída à fumaça em 49 observações por ano, enquanto que no Aeroporto Wayne, apenas cinco horas, em média, foram causadas por este elemento. A Fig. 118 mostra a

variação anual tanto de nevoeiro quanto de fumaça em ambos os aeroportos. O inverno é a principal estação em que a poluição afeta a visibilidade. A prevalência de nevoeiros derivados apenas de irradiação noturna no Aeroporto Wayne, de julho a outubro, também é digna de nota. A diferença entre os dois aeroportos pode ser tomada como típica para o contraste cidade-campo dos tipos de nevoeiro em nossas latitudes9.

Eletricidade atmosférica Alguns dos efeitos mais sutis da poluição atmosférica

escapam aos nossos sentidos. Dentre eles, estão as mudanças nas propriedades elétricas da atmosfera. No ar puro sempre há um numero substancial de pequenos íons positivos e negativos, algo em torno de muitas centenas por centímetro cúbico. Eles têm alta mobilidade e respondem por uma condutividade razoável-

9 (N.T.) Altas e médias latitudes.


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Figura 118 Variação anual da ocorrência de visibilidade menor que uma milha em dois aeroportos próximos, em Detroit, Michigan (velocidade do vento simultânea menor que cinco milhas por hora). (N.T.) Em cada mês, a primeira coluna representa o aeroporto sob influência da cidade.

mente alta. Nas cidades os pequenos íons têm um tempo de vida muito mais curto. Assim que surgem, aderem-se às partículas de aerossol, que se tornam grandes íons. Assim, encontramos uma concentração de pequenos íons por unidade de volume 50 a 75 % menor nas cidades em relação às áreas rurais. Por outro lado, os grandes íons apresentam uma concentração dez vezes maior em áreas poluídas. Isto reduz a condutividade e conseqüentemente há um acentuado aumento no gradiente do potencial elétrico (KUHN, 1933, 1954; MAURAIN, 1947; MÜHLEISEN, 1953). Para dar uma idéia da magnitude, o gradiente do potencial elétrico típico em cidades é 200 volts por metro, no inverno, e por volta de 100 volts por metro, no verão. Os valores correspondentes em zonas rurais são 70 e 40 volts por metro. Os ciclos de poluição (tanto diurno quanto anual) refletem-se completamente nas medições do campo elétrico. A redução da atividade industrial e tráfego de veículos aos domingos, em relação aos outros dias da semana, determina um mínimo definido no gradiente do potencial elétrico.

Não se sabe se as condições elétricas da atmosfera exercem alguma influência sobre os seres humanos, mas algumas hipóte-ses apontando para este tipo de efeito bioclimático têm sido desenvolvidas de tempos em tempos.

Precipitação total A questão da influência das cidades na precipitação parece

estar intimamente relacionada ao problema da poluição do ar, em-bora outros parâmetros entrem no complexo fenômeno tratado aqui. Precipitação é um elemento muito variável e o intervalo de variação, assim como as diferenças entre estações, são, muitas

vezes, difíceis de serem estabelecidos. Isto é, em parte, causado pela amostragem relativamente pobre, inerente às medições usuais com pluviômetros. Entretanto, é possível dizer que tem havido um incremento na precipitação sobre áreas metropolitanas em comparação a áreas menos densamente povoadas e indus-trializadas. Esta afirmação deve ser tomada com cautela uma vez que dificilmente poderá ser encontrada uma superfície original com floresta ou outra cobertura vegetal não alterada, a uma certa distância de uma cidade, que torne possível uma comparação válida.

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das

Fumaça

SCHMAUSS (1927), no caso de Munique, foi um dos primeiros a descobrir um aumento significativo no número de dias com pequenos totais de precipitação na cidade em relação às estações fora dela. Ele encontrou que o número de dias com precipitação entre 0,004 e 0,200 polegadas foi 144 na cidade e apenas 130 na área rural, o que equivale a um aumento de onze por cento. A Cidade de Munique apresentou também um marcado aumento de chuvas fortes entre 0,8 e 1,6 polegadas. O setor leste da cidade foi mais afetado que o setor oeste, o que está em acordo com os ventos predominantes de oeste. A freqüência de granizo e tempestades apresentou um incremento similar. Achados semelhantes são relatados por BERKES (1947) para Budapeste, com maior atividade de tempestades sobre Praga sendo atribuída à influência da cidade. KRATZER (1937) obteve para Nüremberg, Alemanha, uma média de 32,3 dias por ano com tempestades sobre a cidade contra apenas 27,8 por ano sobre o aeroporto; uma diferença de 14 por cento.

Para o total anual de precipitação, BOGOLEPOW (1928) compara registros simultâneos de setenta anos para a cidade de Moscou e para estações dos arredores. Ele apresenta valores médios anuais de 23,95 e 21,22 polegadas, respectivamente; uma diferença de 10 por cento. Houve alguma zombaria sobre estes resultados pioneiros. Eles foram interpretados como resultantes ora de observações duvidosas, ora de diferenças microclimáticas. A influência da poluição do ar na precipitação, no entanto, pareceu ser mais sustentável com a análise dos dados de chuva para a cidade industrial de Rochdale, na Inglaterra, apresentada por ASHWORTH (1929). Em três décadas percebeu-se um contínuo aumento na precipitação, conforme a Tab. 19. Nada parecido com isto foi observado na vizinhança não industrial.

A Tab. 19 mostra um incremento total de 5,58 polegadas, ou 13 por cento. Particularmente notável é o fato de que houve uma diferença marcada entre a média de precipitação observada nos dias da semana em contraste com a dos domingos, no período de trinta anos. A diferença entre as médias foi 0,37 polegadas a

Nevoeiro


102

menos nos domingos, um valor três vezes maior que o erro provável. Não foi encontrada diferença desta magnitude nas cidades próximas menos industrializadas.

Tabela 19 Precipitação média em Rochdale, Inglaterra. Década Média anual (polegadas)

1898 - 1907 42,81 1908 - 1917 45,83 1918 - 1927 48,65

Fonte: Ashworth, 1929.

WIEGEL (1938) adicionou mais evidências dos efeitos da atividade industrial na precipitação. Ele estudou as condições na Região Reno-Westphalia, incluindo a famosa área do Vale do Rio Ruhr, um dos locais mais industrializados do mundo. Ele usou uma série de trinta e cinco anos, de 1891 a 1925. Nas áreas não alteradas a média anual da precipitação era 30 polegadas; nas áreas industrializadas, era 1,5 polegadas por ano maior, um excedente de cinco por cento. Ele também notou um aumento marcado no número de dias com pequenas quantidades de chuva (0,004 a 0,200 polegadas) nas áreas industriais. O total anual de dias com precipitação nas áreas não poluídas aumentou de 20 a 30 em relação aos 170 dias por ano, um incremento de 12 a 18 por cento.

Procuramos nos arquivos de registros climatológicos dos Estados Unidos material adicional que pudesse trazer mais luz para o problema. Um dos objetivos era obter dados para localida-des onde a topografia implicasse em complicações mínimas. Ou-tro objetivo era localizar uma cidade que fosse uma fonte pontual de poluição em vez de usar casos de vastas áreas industrializa-das ou áreas metropolitanas, que complicam a análise. O melhor exemplo que encontramos foi Tulsa, Oklahoma, uma cidade que cresceu explosivamente, desenvolvendo-se de um posto comer-cial indígena à cidade industrial em algumas décadas (Tab. 20).

Os valores de precipitação observados em Tulsa foram correlacionados com registros mantidos em outras localidades da região, Claremore, Cleveland, Bacome e Broken Arrow em Oklahoma e, no período mais antigo do registro, com Fort Gibson em Oklahoma e Fort Smith no Arkansas. Para as últimas duas décadas, também estavam à disposição os dados do aeroporto de Tulsa. Das comparações obteve-se um valor "estimado", baseado na variação regional, que se presumiu representar a precipitação em Tulsa menos o efeito da cidade. Na Tab. 21 os valores observados e estes valores estimados são comparados ao longo de seis décadas. O aumento dos valores observados em relação aos valores estimados é notável. Parece ter havido um pequeno

decréscimo na década depressiva, de 1931 a 40.

Tabela 20 Censo decenal da população de Tulsa, Oklahoma. Ano População 1890 ----- 1900 1.390 1910 18.182 1920 72.075 1930 141.157 1940 142.157 1950 182.740

Tabela 21 Precipitação média anual observada em Tulsa e a estimativa da influência da cidade Década 1891-

1900 1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

Polegadas observadas 34,93 36,75 37,91 42,10 38,15 42,91

Polegadas estimadas 35 36 34 39 36 40

Excesso (%) 0 2 10,5 7,2 4,8 6,8

Tabela 22 Comparação da precipitação de Tulsa:estações na cidade versus estação no aeroporto Abril - setembro Outubro - março Ano Precipitação média na cidade (polegadas) 27,73 13,95 41,68

Diferença entre a cidade e o aeroporto 1,27 1,57 3,20

Porcentagem de excesso na cidade 4,7 11,5 7,7

N. de meses em que a cidade teve total maior 55 (66)* 61 (73)* 116 (69)*

N. de meses em que o aeroporto teve total maior 29 (34)* 23 (27)* 52 (31)*

* porcentagem dos casos em parênteses.

Para o período de quatorze anos, de 39 a 52, também podemos comparar os valores observados na cidade e no aeroporto, seis milhas à nordeste. Foi feita a comparação dentre os meses individualmente, depois entre as estações quente e fria e para os totais anuais (Tab. 22). Além do aumento geral nos totais da cidade, já abordada na análise de tendência anterior, esta tabela mostra uma razoável diferença entre as estações quente e fria. Na estação quente, a maior parte da precipitação parece ocorrer na forma de chuvas concentradas e, em função disto, ser mais irregular. Também estamos tratando de nuvens cúmulus sobre as quais a poluição pode ter uma influência menor. Na estação fria, as chuvas frontais (e as nuvens super-resfriadas) são mais freqüentes, conseqüentemente as propriedades de nucleação dos produtos poluidores podem ser mais efetivas. Aqui é bom lembrar que a nucleação das nuvens não é a única


103

hipótese que pode explicar o aumento da precipitação. Em primeiro lugar, muitos processos de combustão adicionam vapor à atmosfera, de tal forma que deve haver mais água precipitável sobre as áreas urbanas em relação aos arredores. Além disto, o aumento da turbulência sobre a cidade por causa da convecção térmica e aumento da rugosidade, também podem igualmente explicar os maiores totais de precipitação. Na opinião do autor, a nucleação e a turbulência contribuem para o aumento, mas sob diferentes situações sinóticas. Os parágrafos posteriores trarão outros fatos que sustentam esta posição.

Precipitação nival

A precipitação em forma de neve merece atenção especial na discussão das propriedades especiais dos climas urbanos10. Muitas vezes ela é um sensível indicador de diferenças e mudanças climáticas. A freqüência de neve, obviamente, é influ-ênciada por variações na temperatura do ar. Estas temperaturas, como veremos depois, são geralmente maiores nas cidades que em seu entorno. Isto diminui a proporção da precipitação que cai na forma de neve. KASSNER (1917), por exemplo, relata uma situação deste tipo para Berlim. Ele encontrou períodos de anos em que a cidade teve neve em apenas 72 por cento dos casos em relação ao campo. A neve veio misturada com chuva em 14 por cento dos casos da cidade, e em 7 por cento foi observada apenas precipitação de chuva na cidade. Nos outros sete por cento, não se observou simultaneamente precipitação na cidade. MAURAIN (1947) sugeriu o mesmo para Paris, onde a neve, contudo, não é freqüente. Em Paris nevou, em média, 10 dias por ano, enquanto que nos campos vizinhos, 14.

O primeiro a suspeitar a influência da poluição na precipitação de neve foi KRATZER (1937), no caso de Munique. De suas próprias observações visuais em várias excursões dos subúrbios para o centro da cidade, ele reportou que houve precipitação leve de neve do nevoeiro, ou stratus, sobre a cidade, mas nenhuma nos arredores. Isto foi numa época em que apenas alguns meteorologistas estavam prestando atenção para os problemas de nucleação de nuvens.

Um caso particularmente convincente deste tipo foi

registrado por KIENLE (1952). Ocorreu sobre as cidades in-tensamente industrializadas de Mannheim e Ludwigshafen, na Alemanha, em 28 e 30 de janeiro de 1949. A neve esteve inteiramente restrita à área da cidade. Um nevoeiro sobre o solo e um stratus baixo com 1500 pés de espessura estavam esta-cionados sobre as duas cidades. A temperatura de superfície era 25 oF e prevalecia a calmaria. Sobre o stratus havia uma forte inversão térmica, com temperaturas abaixo do ponto de congela-mento e céu completamente claro. Nos dois dias mencionados, durante cerca de quatro horas em cada um, uma neve leve caiu da névoa. No primeiro, precipitou cerca de 1/4 de polegada sobre o solo. É bastante provável que, sob as condições sinóticas que prevaleciam, o efeito tenha sido causado essencialmente por nucleação de um nevoeiro localmente super-resfriado.

Temperatura Embora um considerável volume de dados e discussão

venha sendo acumulado na literatura, a essência do efeito das cidades na temperatura foi estabelecida claramente a partir de HOWARD (1883, I, 236 - 37) em seu texto clássico, The climate of London (O clima de Londres) ...:

A temperatura média do clima sob estas circunstâncias é, a rigor, cerca de 48,50 oF. Mas, nas partes mais densas da metrópole ela se eleva, pelo efeito da população e do fogo, a 50,50 oF, o que afeta proporcionalmente as áreas suburbanas. O excesso de temperatura na cidade varia ao longo do ano, sendo mínimo na primavera e máximo no inverno, e pertence, estritamente, às noites, sendo, em média, mais quente que no campo três graus e sete décimos. O aquecimento do dia, devido, sem dúvida, à interceptação de parte dos raios solares por um véu de fumaça, é, numa média de anos, cerca de um terço de grau menor que “na planície aberta” 11 12 . Apenas nos últimos anos surgiu uma tentativa de consolidar

os fatos observados sob uma teoria. Isto foi feito por SUNDBORG (1951) tendo como base nas observações da diferença de temperatura entre a cidade de Uppsala, Suécia, e a área rural ao

10 (N.T.) Única vez que o autor usa o termo em todo o texto. 11 (N.T.) No original “in the open plain”. “Plain” e “open” podem ser usados como adjetivo ou substantivo. Dentre os vários significados, muitos se superpõe. No contexto há várias traduções possíveis, por exemplo, “no interior claro” ou “no campo aberto” em contraposição, respectivamente, à capital (Londres) ou à cidade. Além disso, a expressão “in the open” é equivalente “ao ar livre”. 12 É evidente que a mesma afirmação do texto estava incluída na primeira edição do livro de HOWARD, em 1818, mas que não estava disponível para o escritor. (N.T) O que faz retroagir mais de seis décadas o estabelecimento do efeito da cidade na temperatura.


104

calor latente, convecção e turbulência. Na maior parte dos casos, nenhum destes elementos primários está, rotineiramente, sendo medido. Alguns deles entram no quadro como constantes da localidade. Todos eles podem ser expressos de forma aproximada, para o propósito em questão, como função dos elementos meteorológicos usualmente observados. SUNDBORG chega a uma equação empírica com a seguinte forma:

∆t = a + b1n + b2V + b3T + b4e ,

em que ∆t é a diferença de temperatura entre cidade e campo em graus centígrados, n é a nebulosidade em décimos de cobertura do céu, V é a velocidade do vento em metros por segundo, T é a temperatura em graus centígrados, e é a pressão do vapor em milímetros, e b1 a b4 e a são constantes.

SUNDBORG determinou as constantes por regressão, para as condições de UPPSALA. É instrutivo mostrar seus resultados, que são expressos por duas equações, uma representando as condições do período diurno e a outra, o período noturno:

Dia: ∆t = 1,4o – 0,01n – 0,09V – 0,01T – 0,04e

Noite: ∆t = 2,8o – 0,10n – 0,38V – 0,02T – 0,03e .

O incremento noturno da influência dos fatores nuvem e vento são particularmente notáveis; o primeiro é dez vezes e o segundo quatro vezes maior que durante o dia. O valor de a inclui essencialmente todas as influências estáticas da cidade, como a auto filtragem das áreas construídas, albedo e condutividade térmica. Estas fórmulas mostram claramente que a variação da pressão do vapor e da temperatura influenciam pouco nos dois períodos e que, durante o dia, apenas o parâmetro vento tem algum efeito modificador maior que o básico “fator cidade”, a. À noite, a influência tanto do vento quanto da nebulosidade pesa mais que todos os outros fatores. A fórmula para o período noturno, portanto, pode ser reduzida considerando apenas estes dois modificadores. Para UPPSALA isto resulta no seguinte:

∆t = (a - bn) / V = (4,6 – 0,28n) / V . Fórmulas similares, sem dúvida, podem ser desenvolvidas

para outras cidades. SUNDBORG aponta que o "fator cidade" muda radicalmente, e o contraste é mais intenso quando o campo está coberto por neve e a cidade não, o que não é um evento incomum.

O material de observação em temperatura de cidades é

extenso. Nos restringimos aqui em apresentar alguns fatos salientes. O excesso na temperatura média anual da cidade em relação ao campo, em função do tamanho das cidades, é mostrado na Tab. 23.

Tabela 23 Excesso da temperatura média anual: cidade versus campo N. de cidades População Excesso médio da temperatura (oF)

10 1.000.000 ou mais 1,3 10 500.000 - 1.000.000 1,1 10 100.000 - 500.000 1,0

* Fontes: BOGOLEPOV, 1928; BESSON, 1931; KRATZER, 1937; BIDER, 1940; LILJEQUIST, 1947; MAURAIN, 1947; MITCHEL, 1953.

Há uma variação considerável de lugar para lugar na marcha anual da diferença cidade-campo. Em Paris, por exemplo, a menor ocorre em Junho (1,2 oF) e a maior em setembro (2,2 oF). Em contraste, Tulsa, Oklahoma, apresenta o maior excesso no outono (1,3 oF) e o menor na primavera (0,7 oF).

Conforme já foi dito, a variação diurna da diferença de temperatura é particularmente pronunciada. Usualmente, as temperaturas mínimas são bem menores no campo que na cidade. Às vezes, em dias claros e calmos, algumas horas depois do pôr do sol, diferenças de dez graus entre o campo e a cidade são comuns. O calor retido pela massa dos edifícios e pavimen-tos, em parte irradiando uns nos outros mais que em direção ao céu, é dissipado vagarosamente. Em comparação, a grama, em áreas abertas, com baixo calor específico e a pequena condu-tividade térmica do solo subjacente, resfria rapidamente. Um impressionante exemplo deste tipo, com 20 graus de diferença de temperatura entre o centro de negócios de São Francisco e o parque periférico, foi fornecido recentemente por DUCKWORTH e SANDBERG (1954). A Fig. 119 mostra um dos casos apresen-tados por estes autores. Eles também mostraram para várias cidades da Califórnia, com sondagens em baixos níveis, até que altura o efeito termal da cidade se estendia durante o anoitecer. Foi observada uma altitude geralmente da ordem de apenas algumas centenas de pés.

No estudo de DUCKWORTH e SANDBERG, assim como em muitos outros, que produziram modelos de isotermas para cidades inteiras, confrontamo-nos com um fenômeno muito complexo. Muitos dos contrastes observados provável-mente ocorreriam mesmo que as cidades não estivessem presentes. São simplesmente resultados microclimáticos da topografia e da posição. Podem ser acentuados ou atenuados, dependendo do caso, pelo crescimento da cidade. É freqüentemente muito difícil determinar o efeito exclusivo da cidade.


Água

Parques Expansão urbana Denso distrito de negócios

Figura 119 Temperatura na Cidade de São Francisco (contrastes de temperatura a dois metros do solo, observações ril de 1952). Fonte: DUCKWORTH e SANDBERG (1954).

Figura 120 Traçados típicos dos termógrafos num par de estações cidade/campo em dia claro com ventos de baixa velocidade (Richmond, Virgínia, 2 de junho de 1953).

Procuramos alguns dados que fossem relativamente livres destas diferenças meso e microclimáticas. Para a variação diurna da temperatura em uma cidade de porte médio em um dia claro, a Fig. 120 apresenta as curvas típicas do registro de termógrafo num dia claro com ventos fracos em Richmond, Virgínia (230 mil habitantes). As observações, ambas sobre a superfície, foram obtidas no Weather Bureau Offices, localizado no parque da cidade, e no aeroporto. A figura mostra três importantes aspectos para comparação: temperatura menor à noite na estação fora da

40

50

60

70

80

0 6 12 18 24 30Horário (h)

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(oF)

Aeroporto Centro da cidade

cidade, seguida por um rápido aument pe-raturas equivalentes por volta do meiquase exponencial de temperatura apócomparação a uma variação mais gestação na cidade.

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-10 -5 0 5 -5Graus Fahrenhe

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Figura. 121. Freqüência da diferença das para um par de estações campo e cidtopográficas (Lincoln, Nebraska, 1953).

13 (N.T.) Topográficos.

Industrial / comercial Docas

às 2320 PST em 4 de ab

o durante a manhã, tem

105

o dia, e uma rápida queda s o ocaso no aeroporto, em radual e mais senoidal na

0 5 10it ( oF)

ma – OUT

idade aeroporto ais quente mais

0 5 10it ( oF)

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de aeroporto is quente mais quente

temperaturas extremas diárias ade, caso sem complicações


30

106

Figura 122 Freqüência da diferença das temperaturas extremas diárias para um par de estações campo e cidade, caso complicado pela influência de lago (Cleveland, Ohio, 1950).

O efeito de uma cidade de porte médio nas temperaturas

extremas é mostrado para Lincoln, Nebraska (100 mil habitantes), na Fig. 121. As observações da cidade e do aeroporto são tão livres de fatores do terreno13 quanto possível. Os dados de um ano, para as estações quente e fria, são apresentados em diagramas de freqüência. Estes diagramas mostram que, ao longo do ano, as mínimas diárias são, na maior parte dos casos, menores no aeroporto e que, na metade mais fria do ano, freqüentemente as diferenças são substanciais. Para as máximas, a situação é bem diferente. Na estação fria os valores aglomeram-se em torno do desvio nulo. Na estação quente, no entanto, há uma preponderância de máximas no aeroporto. Alguns pesquisadores têm sugerido que o incremento da convecção sobre a Cidade mantém as máximas menores. Outros acreditam que o nível das maiores temperaturas nas cidades esteja localizado acima dos telhados, de forma análoga às condições nas florestas, onde os maiores valores são freqüentemente notados na altura das copas.

Na Fig. 122 são mostrados os dados para outra cidade. São observações para Cleveland14, uma cidade com quase um milhão de habitantes. Para as temperaturas mínimas, o contraste cidade-campo é consideravelmente grande. Durante a estação fria as máximas também costumam ser maiores na cidade. Durante a estação quente um outro fator, do clima local, torna-se prepon-derante, a brisa do lago. Esta circulação de pequena escala, possivelmente reforçada pela convecção da cidade, trás uma massa de ar diferente para a cidade, mas, normalmente, não alcança o aeroporto, que fica um tanto mais para o interior. Isto ilustra o fato aludido acima de que comparações da temperatura de cidades devem ser usadas com critério por causa da interação de outros fatores meso e microclimáticos, além da própria influência da cidade.

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Voltando ao problema do campo de temperatura das cidades em geral, é interessante relatar a observação de MITCHELL (1953) em New Haven, Connecticut, de que os domingos mostraram menor "efeito da cidade" 15 que durante os outros dias da semana. Ele encontrou uma diferença média de 1,0 oF entre a temperatura da cidade e a do aeroporto no inverno. A diferença média durante para os dias da semana foi de 1,1 oF, mas foi de apenas 0,5 oF aos domingos. Sem dúvida, há menos calor e poluição produzida pelas fábricas e veículos motorizados aos domingos. Se atribuirmos a diferença entre o domingo e os outros dias da semana a estes fatores, significaria que eles são responsáveis pela metade das diferenças de temperatura entre campo e cidade.

A redução de neve na cidade e o aumento do período sem congelamento são conseqüências secundárias da variação dos extremos de temperatura. O primeiro já foi discutido. O segundo, sem dúvida, é mais pronunciado quanto mais próximas do ponto de congelamento estejam as temperaturas da primavera e do outono. Em alguns lugares, o intervalo médio entre a última temperatura de congelamento na primavera e a primeira no outono é três a quatro semanas mais longo na cidade que no campo. Novamente fatores microclimáticos, mais que a influência da cidade, normalmente são as reais razões. O mesmo se aplica à freqüência de dias com a mínima abaixo do ponto de congela-mento. As diferenças podem ser substanciais. Por exemplo, em Colônia o número de dias com temperatura mínima abaixo do ponto de congelamento é, em média, 19. Em comparação com 29

14 (N.T.) No estado de Ohio. Há duas cidades com este nome nos Estados Unidos da América. As duas são citadas neste texto. O autor faz referência à cidade de Cleveland no estado de Oklahoma ao tratar da precipitação. 15 (N.T.) Autor usa "city effect", hoje usaria "urban effect".


107

dias no campo, há uma redução de 34 por cento na cidade. Em Basel, na Suíça, os valores correspondentes são, respectivamente, 64 e 85 dias por ano; 25 por cento de redução.

Estas condições, claro, também se refletem em quantidades derivadas da temperatura, como o "grau-dia" 16. Os graus-dia de aquecimento, em particular, são normalmente menores nas cidades. O "poder de resfriamento" 17, uma combinação do efeito primário da temperatura com a velocidade do vento, também é substancialmente reduzido nas cidades.

Umidade

As cidades têm umidade menor que o campo. Isto se aplica tanto à umidade relativa quanto à absoluta. Aparentemente, o vapor adicionado pelos processos de combustão rapidamente se difunde para cima e, perto da superfície, não contribui para a umidade do ar exceto em casos de fortes inversões de temperatura próximas ao solo.

De fato, há apenas alguns conjuntos confiáveis de medições para comparação. Foram resumidas por KRATZER (1937). Elas mostram uma redução média de seis por cento na umidade relativa, e meio milibar a menos na pressão do vapor nas cidades. Na variação anual, a menor diferença é encontrada no inverno (redução de cerca de dois por cento) e a maior no verão (cerca de oito por cento menor). Este não é inteiramente um efeito das maiores temperaturas das cidades. Isto se deve, em parte, ao rápido escoamento da precipitação pelo sistema de drenagem e pela grande expansão das superfícies com materiais imper-meáveis, como os telhados e ruas. Eles não retêm umidade como no caso do solo comum. Há relativamente pouca vegetação na maior parte das cidades, de forma que os processos de evapo-transpiração são completamente diferentes em relação àqueles que ocorrem sobre superfícies naturais.

Nebulosidade

Para a maioria das cidades, os registros climatológicos mostram um incremento na nebulosidade ao longo dos anos. Isto, em parte, é conseqüência da ocorrência mais freqüente de névoa. A poluição da cidade e o vapor adicionado, sob condições meteo-rológicas favoráveis, conduzirão à condensação, ocasionalmente mesmo antes que o ponto de saturação seja atingido. Noutros

momentos, o aumento da convecção e da turbulência sobre as cidades também causará formação de nuvens. Estes efeitos usualmente operam sensivelmente sobre grandes áreas metro-politanas. Mesmo assim, o incremento médio é menor que 1/10 na obstrução do céu, alguns pontos percentuais na nebulosidade média total. Na maior parte das localidades, o efeito é mais pronunciado no inverno que no verão. Há também outros padrões. Munique, por exemplo, apresenta um incremento de oito por cento na nebulosidade sobre a cidade durante o verão e apenas três por cento no inverno (KRATZER, 1937).

Durante o dia, o aumento da nebulosidade no início da manhã é particularmente notável. Isto é causado pelo número elevado de nevoeiros de cidade. Por volta do meio dia, há um outro aumento, particularmente na formação de cúmulos causa-dos por convecção. No final da tarde e início da noite há pouca diferença entre cidade e campo. Os registros de quase todas as maiores cidades em latitudes médias do hemisfério norte apresentam um decréscimo em dias claros e um aumento em dias nublados ao longo das décadas. Uma parte disto é causada por mudanças climáticas universais18. No entanto, os dias claros reduziram em 40 por cento enquanto os dias nublados tiveram um incremento de 50 ou mesmo 60 por cento em meio século. A comparação com estações em áreas rurais indica que uma fração substancial destas mudanças pode ser atribuída à influência das cidades. Como média geral, as grandes cidades têm 25 por cento menos dias de céu claro e de 5 a 10 por cento mais dias nublados que seu entorno rural.

Campo de vento A influência no campo de vento é tanto mecânica quanto

térmica. Na primeira categoria não é muito diferente daquela de um grande obstáculo colocado na trajetória do vento. Localmente, em geral há uma redução na velocidade do vento em superfície, por causa do aumento da fricção e do radical aumento do parâmetro de rugosidade. Um interessante cálculo da influência da cidade no campo de vento deve-se a KREMSER (1909). Ele reportou-se aos registros de um anemômetro em uma torre a 105 pés de altura, localizada na periferia de Berlin. Originalmente, esta instalação era livre por todos os lados. No entanto, foi cercada

16 (N.T.) No original "degree-day"; desvio da temperatura média de um dia específico em relação a um valor padronizado, usualmente a média do dia anterior. 17 (N.T.) No original "cooling power". Hoje, o autor provavelmente escolheria "wind chill", resfriamento pelo vento, como exemplo. 18 (N.T.) No original “universal climatic change”. Hoje o autor usaria “global climatic change”.


108

nas últimas duas décadas por edifícios residenciais, cujos telhados estavam apenas a 23 pés abaixo do anemômetro. A velocidade média do vento na primeira década (1884-93) foi 11,4 milhas por hora; na segunda (1894-1903), 8,8 milhas por hora. O que significou uma redução de 25 por cento.

Em Paris, de acordo com MAURAIN (1947), a velocidade média do vento no cento da cidade é 5,1 milhas por hora e nos subúrbios, 10,1 milhas por hora, valor quase duas vezes maior.

Uma comparação na Cidade de Nova York, entre o Observa-tório do Central Park e o Aeroporto de La Guardia resulta, para os anos de 1952 e 53, nos valores fornecidos na Tab. 24. Para todo o ano a redução média observada é 23 por cento. A altura do ane-mômetro no Aeroporto é 82 pés acima da superfície, no Central Park, 62 pés. O valor esperado no Central Park em função da di-ferença de altura seria menor cerca de quatro por cento. Portanto, podemos atribuir os 19 por cento remanescentes à influência am-biental. Na velocidade de pico (cerca de 60 a 70 milhas por hora), a influência ambiental é um pouco menor, a saber, 12 por cento.

Na maior parte das cidades, a freqüência de calmarias é maior. Os valores comparados com os do campo ao redor, variam de 5 a 20 por cento. Este também é um fator muito influenciado por condições microclimáticas. A redução da velocidade do vento especialmente no inverno, diminui o "poder de resfriamento" mas, ao mesmo tempo, reduz a dissipação de substâncias poluentes.

Tabela 24 Média sazonal da velocidade do vento no Observatório do Central Park e no Aeroporto de La Guardia, Nova York. Estações Milhas por hora La Guardia Central Park Diferença Primavera 12,5 9,9 2,6 Verão 10,5 8,0 2,5 Outono 11,2 8,4 2,8 Inverno 14,4 11,1 3,3

Na literatura, há afirmações sobre a cidade induzir a própria

circulação, o que é comparável às brisas de terra e lago, porque, em geral, é mais quente. Um sistema de vento de pequena escala como o sugerido por esta hipótese, iniciar-se-ia sobre a cidade

quente com correntes ascendentes assegurando um gradiente de pressão. Um vento fresco do campo convergindo para a cidade por todos os lados seria esperado como resultado. BERG (1947) calcula que uma diferença de temperatura de cinco graus causaria um vento de sete milhas por hora nas bordas da cidade, supondo que o campo médio de vento sinótico seja fraco. Suas próprias observações em Colônia não revelaram a existência desta brisa do campo. Os fracos gradientes de pressão provável-mente são incapazes de superar a fricção . Portanto, é mais comum o ar do campo, especialmente no início da noite, entrar a cidade em pulsos discretos como frentes frias em miniatura.

Contudo, sempre há considerável turbulência sobre as Cida-des, induzida em parte pelas características da rugosidade de grande escala e por estreitas colunas de correntes termais verticais ascendentes . Elas são perceptíveis mesmo em alturas consideráveis. São bem conhecidas dos passageiros de avião como um chacoalhar típico e têm sido usadas por pilotos de planadores. No verão estas colunas ascendentes são freqüente-mente assinaladas por cúmulus que se dissolvem quando deixam os limites da cidade.

No campo de vento de escala maior, também há alguma circulação de pequena escala estimulada por micro-influências, como diferenças de aquecimento entre os lados de uma rua ou diferenças térmicas entre as superfícies de telhados, quintais, ruas e parques. Conclusões

É muito claro que nossas cidades em latitudes altas e médias têm causado uma indesejável deterioração do clima. Algumas poucas mudanças podem ser consideradas favoráveis, como as mínimas noturnas maiores no inverno. Elas são superadas, de longe, pelo aumento da poluição, aumento da nebulosidade e redução na iluminação e na radiação ultravioleta22. As práticas de construção têm agravado mais que aliviado a situação.

Apenas nos últimos anos tem havido maior atenção para fatores macro e microclimatológicos no planejamento das cidades, como no caso de Kitimat (ANÔNIMO, 1954c). Os efeitos adversos

19 (N.T.) No original "cooling power", hoje o autor usaria "wind chill", resfriamento pelo vento. 20 (N.T.) Hoje o autor usaria o termo atrito. 21 (N.T.) Hoje correntes térmicas ou, simplesmente, térmicas.

22 (N.T.) Hoje, a radiação ultravioleta é tida como um dos principais elementos desencadeadores do câncer de pele, fato desconhecido na época em que o texto foi escrito. O efeito benéfico de sua presença, aludido indiretamente pelo autor, é o seu efeito germicida (pelos mesmos motivos pelos quais causa câncer de pele), que seria atenuado nas cidades pela poluição atmosférica.


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podem ser minimizados sem custos proibitivos se aspectos climáticos forem considerados nos planos de novos assenta-mentos ou na reconstrução dos antigos. Isto, concomitantemente

com ação comunitária adequada contra a poluição, poderia, sem dúvida, levar a um bioclima tolerável, senão ótimo, para os habitantes.


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