Estudo da interferência da camada limite planetária (CLP) no efeito da ilha de calor urbano (ICU) através da simulação urban weather generator (UWG)

Authors

DOI:

https://doi.org/10.46421/encac.v17i1.3762

Keywords:

camada limite urbana, modelagem energética, simulação computacional, urban weather generator

Abstract

Increasingly, the importance of climate studies in urban contexts is noted. The Urban Heat Island (UHI) effect is influenced by urbanization and is increasingly frequent in cities. In this context, evaluations of the local climate and its implications become essential. The objective of the study is to evaluate the influence of the variation of the height of the planetary boundary layer (PLC) as input data of the Urban Weather Generator component. The spatial delimitation corresponds to an urban area of the municipality of Anápolis, Goiás. The methodology was developed in five steps: (1) definition of the cutout and data survey; (2) modeling of the geometry; (3) definition of the constructive characteristics of the geometries; (4) data input in DragonFly; and (5) simulation and analysis of the results. The results show the different variations exerted by the parameters in the model. In general, there is an increase in the average temperature throughout the year relative to the meteorological climate file. From the model, it is observed that the lower the height of the night boundary layer, the higher the average air temperature. The variation in the height of the night boundary layer affects the results of average temperatures more than the daytime one. From the study, it is noted that land use modification with sealing leads to significant changes in boundary layer temperature and air quality. Thus, the study of climatic phenomena is important for analyzing the adverse effects of urbanization on local and regional climate.

Keywords: urban boundary layer, energy modeling, computer simulation, urban weather generator.

 



Author Biographies

Pedro Henrique Gonçalves, Universidade Federal de Goiás

Doutor em Estruturas e Construção Civil pela Universidade de Brasília. Professor na Universidade Federal de Goiás (Goiânia - GO, Brasil).

João Pedro Silva Ribeiro , Universidade Federal de Goiás

Discente de Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Federal de Goiás (Goiás - GO, Brasil)

Clarissa Sartori Ziebell, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Doutora em Design pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Professora Adjunta da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Porto Alegre - RS, Brasil)

Marília Guimarães Rodrigues, Universidade Federal de Goiás

Mestra em Projeto e Cidade pela Universidade Federal de Goiás (Goiânia - GO, Brasil). 

Ernestina Rita Meira Engel, Universidade Federal de Santa Catarina

Arquiteta e Urbanista pela Universidade Federal da Fronteira Sul. Mestranda em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Federal de Santa Catarina (Florianópolis - SC, Brasil) 

Tábata Hada Passos, Universidade Federal de Goiás

Arquiteta e Urbanista pela PUC-Minas. Mestranda pelo programa de Pós-Graduação em Projeto e Cidade da Universidade Federal de Goiás  (Goiânia - GO, Brasil) 

References

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15220 – 2: Desempenho térmico de edificações residenciais. Parte 2 – Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações. Rio de Janeiro, ABNT, 2005a.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15220 – 3: Desempenho térmico de edificações residenciais. Parte 3 – zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social. Rio de Janeiro, ABNT, 2005b.

AMORIM, M. C. C. T.. Climatologia e gestão do espaço urbano. Mercator - Revista de Geografia da UFC. UFC, vol. 9, núm. 1, 2010.

ARNFIELD, A. J. Two decades of urban climate research: a review of turbulence, exchanges of energy and water, and the urban heat island. International Journal of Climatology, 23(1), 1-26, 2003.

ARYA, S. P. Introduction to Micrometeorology. Academic Press, 2001.

ALCHAPAR, N. et. al. Thermal performance of the Urban Weather Generator model as a tool for planning sustainable urban development. Geographica Pannonica, [S.L.], v. 23, n. 4, p. 374-384, 2019. Centre for Evaluation in Education and Science (CEON/CEES). http://dx.doi.org/10.5937/gp23-24254

CRESTANI, E.; COSTA, F. D.; MARONEZE, R. Simulação Numérica do ciclo diurno da camada limite planetária com um modelo de segunda ordem. Anais do Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, v. 12, n. 2, 4 dez. 2020.

CLIMATE.ONEBUILDING.ORG. Repository of free climate data for building performance simulation. 2023. Disponível em: https://climate.onebuilding.org/. Acesso em: 10 fev. 2023.

ELETROBRÁS – PROCEL. Diretrizes para obtenção de Classificação Nível A para edificações comerciais, de serviços e públicas. 2014. Disponível em: http://www.pbeedifica.com.br/sites/default/files/projetos/etiquetagem/comercial/downloads/manual-a.pdf. Acesso em: 24 mar. 2023.

GARRATT, J. R. The Atmospheric Boundary Layer. Cambridge University Press, 1992.

IBGE. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Malhas Territoriais. IBGE. 2010. Disponível em: https://www.ibge.gov.br/geociencias/organizacao-do-territorio/malhas-territoriais.html. Acesso em: 15 abr. 2023.

LADYBUG TOOLS. Honeybee. 2023. Disponível em: https://www.ladybug.tools/honeybee.html. Acesso em: 10 abr. 2023. (1)

LADYBUG TOOLS. Dragonfly. 2023. Disponível em: https://www.ladybug.tools/dragonfly.html. Acesso em: 10 abr. 2023. (2)

MACIEL NETO, J. A. Caracterização térmica dos solos. 2011. Dissertação (Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Energéticas e Nucleares, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2011.

MARUYAMA, C. M. Pavimentos brandos para a mitigação das Ilhas de Calor: o caso do Jardim da Luz e seu entorno em São Paulo/SP. 2020. Tese (Doutorado). Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2020.

MOREIRA, G. A. Métodos para obtenção da altura da Camada Limite Planetária a partir de dados de lidar. 2013. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear), Universidade de São Paulo, São Paulo, 2013.

PENG, J.; ZHENG, Y.; LIU, C. The Impact of Urban Construction Land Use Change on Carbon Emissions: evidence from the china land market in 2000⠳2019. Land, [S.L.], v. 11, n. 9, p. 1440, 31 ago. 2022. MDPI AG. http://dx.doi.org/10.3390/land11091440

OKE, T. R., SPRONKEN-SMITH, R. A.; JAUREGUI, E. Urban Climates. Cambridge University Press, 2017.

OKE, T. R. Boundary layer climates. 2nd ed., Abingdon: Routledge, 2002. 435 p.

RHINOCEROS. Grasshopper - New in Rhino 6. 2023. Disponível em: https://www.rhino3d.com/6/new/grasshopper/. Acesso em: 10 abr. 2023.

ROMERO, M. et. al. Mudanças Climáticas e Ilhas de Calor Urbanas. 1ª edição. Brasília: Editora ETB, 2019.

SANTAMOURIS, M. et. al. On the impact of urban heat island and global warming on the power demand and electricity consumption of buildings—a review. Energy and Buildings, 139, 2017, p. 195-206.

SOUZA, C. A. de; PARANHOS FILHO, A. C.; GUARALDO, E. Estudo bibliométrico sobre ilhas de calor urbanas e zonas climáticas locais. Revista Brasileira de Climatologia, [S. l.], v. 26, 2021.

STULL, R. B. An Introduction to Boundary Layer Meteorology. Kluwer Academic Publishers, 1988.

TRENTIN, C. B. et. al. Características da Vegetação dos Biomas Pampa e Cerrado Monitorados por NDVI. Revista Geoaraguaia, [S. l.], v. 11, n. Especial, p. 69-84, 2021.

WANG, M. et.al. The difference in the boundary layer height between urban and suburban areas in Beijing and its implications for air pollution. Atmospheric Environment, Volume 260, 2021. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2021.118552.

WANG, X.; YANG, X.; CHEN, L. Urban heat island: Effect of urbanization on local climate change. Annual Review of Environment and Resources, 43, 2018, p. 113-134.

Published

2023-10-26

How to Cite

GONÇALVES, Pedro Henrique; RIBEIRO , João Pedro Silva; ZIEBELL, Clarissa Sartori; RODRIGUES, Marília Guimarães; ENGEL, Ernestina Rita Meira; PASSOS, Tábata Hada. Estudo da interferência da camada limite planetária (CLP) no efeito da ilha de calor urbano (ICU) através da simulação urban weather generator (UWG). In: ENCONTRO NACIONAL DE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 17., 2023. Anais [...]. [S. l.], 2023. p. 1–10. DOI: 10.46421/encac.v17i1.3762. Disponível em: https://eventos.antac.org.br/index.php/encac/article/view/3762. Acesso em: 21 nov. 2024.

Issue

Section

2. Clima e Planejamento Urbano