Efeito da vegetação no microclima urbano: estudo de caso no Rio de Janeiro com uso de simulações no ENVI-met

Marco Antonio Milazzo de Almeida; Louise Land Bittencourt  Lomardo

doi:10.18830/1679-09442025v18e54530

Autores

Marco Antonio Milazzo de Almeida Universidade Federal Fluminense; Faculdade de Arquitetura e Urbanismo; Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo https://orcid.org/0000-0002-8570-9929
Louise Land Bittencourt Lomardo Universidade Federal Fluminense; Faculdade de Arquitetura e Urbanismo; Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo https://orcid.org/0009-0001-9515-7734

DOI:

https://doi.org/10.18830/1679-09442025v18e54530

Palavras-chave:

Microclima Urbano, Temperatura Atmosférica, Conforto Higrotérmico, Vegetação

Resumo

Este artigo tem como objetivo analisar a influência da vegetação em uma rua do Rio de Janeiro, em um bairro consolidado, avaliando o impacto de diferentes cenários na temperatura e umidade relativa do ar, utilizando simulações computacionais com o software ENVI-met 5 e a linguagem Python. Foram comparados a situação existente da rua no ano de 2018, com sete diferentes cenários hipotéticos, utilizando duas espécies de vegetação arbórea, coberturas e fachadas verdes. Verificou-se que: [1] nas condições climáticas adotadas, as diferenças entre os cenários foram pequenas; [2] a adoção de diferentes espécies arbóreas e a variação da sua quantidade não promoveu resultados médios significativos; [3] a partir das características morfológicas da Rua Fernando Osório, o uso de fachadas verdes obteve as menores temperaturas e as maiores umidades relativas do ar médias e pontuais entre os cenários; [4] para alcançar bons níveis higrotérmicos nas ruas dos centros urbanos consolidados, garantindo a sustentabilidade e eficiência geral do sistema, podem ser adotadas soluções combinadas das diferentes aplicações de vegetação.

Biografia do Autor

Marco Antonio Milazzo de Almeida, Universidade Federal Fluminense; Faculdade de Arquitetura e Urbanismo; Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo

Professor do Curso de Arquitetura da Universidade Estácio de Sá (2006/17), Professor do Curso de Arquitetura do Instituto Metodista Bennett (2011/13), Professor do Curso de Arquitetura da Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ (2017/18) Professor do Curso de Arquitetura e Urbanismo do IBMEC-RJ (2020/atual). Sócio-diretor do Escritório Oficina de Arquitetos (2000/08). Sócio-diretor do Escritório Milazzo Projetos (2008/2020).Tem experiência na área de Engenharia, Arquitetura e Urbanismo, com ênfase em Planejamento, Projetos de Edificações, Construção Civil e Eficiência Energética.
Louise Land Bittencourt Lomardo, Universidade Federal Fluminense; Faculdade de Arquitetura e Urbanismo; Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo

Cientista do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) e foi Pesquisadora 2 do CNPq (2015/17). Atualmente é pesquisadora e professora titular dos cursos da graduação e pós-graduação da Escola de Arquitetura e Urbanismo e pesquisadora do IVIG/COPPE/UFRJ. É líder e coordenadora do grupo de pesquisa CNPq: "Laboratório de Conservação de Energia e Conforto Ambiental - LabCECA/UFF - Ombudsman da Cidade" e do respectivo laboratório. Tem experiência na área de Arquitetura e Urbanismo, com ênfase em Projeto de Arquitetura, Eficiência Energética, Tecnologia e Conforto Ambiental, atuando principalmente nos temas: regulamentação para a eficiência energética dos edifícios, projeto de arquitetura, conservação de energia, arquitetura bioclimática, acústica arquitetônica e sustentabilidade ambiental. Recebeu o 1o lugar do Prêmio PROCEL de Conservação de Energia, categoria projeto de arquitetura nas edições de 2005 e 2007. Membro da Secretaria Técnica Edificações do GT do Ministério das Minas e Energia.

Referências

AKBARI, Hashem. Potentials of urban heat island mitigation. In: INTERNATIONAL CONFERENCE PASSIVE AND LOW ENERGY COOLING FOR THE BUILT ENVIRONMENT, 11., Santorini, Grécia. Anais [...]. 2005. p. 13.

ALVARES, Clayton Alcarde; STAPE, José Luiz; SENTELHAS, Paulo Cesar; GONÇALVES, José Leonardo de Moraes; SPAROVEK, Gerd. Köppen’s climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrift, Stuttgart, 2013. v. 22, n. 6, p. 711–728. DOI: 10.1127/0941-2948/2013/0507.

BAO, Jin; XU, Lihua; SHI, Yijun; MA, Qiwei; LU, Zhangwei. The influence of street morphology on thermal environment based on ENVI-met simulation: a case study of Hangzhou core area, China. ISPRS International Journal of Geo-Information, 2023. v. 12, n. 8, p. 303. DOI: https://doi.org/10.3390/ijgi12080303.

BARROS, C. P. G.; COSTA, S. B.; BARBOSA, R. V. R. Vegetação e microclima urbano: estudo de caso em ruas residenciais de bairros litorâneos em Maceió-Alagoas. In: CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO PARA O PLANEJAMENTO URBANO, REGIONAL, INTEGRADO E SUSTENTÁVEL, 7., Maceió, Alagoas. Anais [...]. Maceió. 2016.

BONAN, Gordon B. Effects of land use on the climate of the United States. Climate Change, 1997. n. 37, p. 449–486. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1005305708775.

BOZONNET, Emmanuel; DOYA, Maxime; ALLARD, Francis. Cool roofs impact on building thermal response: a French case study. Energy and Buildings, 2011. v. 43, n. 11, p. 3006–3012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2011.07.017.

BRUSE, Michael. Simulating human thermal comfort and resulting usage patterns of urban open spaces with a multi-agent system. In: WITTKOPF, St.; TAN, B. K. 24th International Conference on Passive and Low Energy Architecture PLEA. Anais [...]. 2007. p. 699-706.

CARFAN, Ana Cláudia. Análise do conforto térmico em áreas abertas no município de Ourinhos – SP. 2011. 2011. Tese (Doutorado em Ciências) – Universidade de São Paulo, São Paulo.

CARFAN, Ana Cláudia; GALVANI, Emerson; NERY, Jonas Teixeira. Study of the microclimate effect in the urban vertical structure in Ourinhos, São Paulo State. Acta Scientiarum Technology, 2012. v. 34, n. 3, p. 313–320. DOI: https://doi.org/10.4025/actascitechnol.v34i3.12322.

CUI, Dongjin; CHEN, Yutong; ZHANG, Yu; LI, Xiangyi. A study on the effect of vertical greening on the thermal environment of street canyons based on ENVI-met simulation. E3S Web of Conferences. v. 490. Anais[…]. 2024. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202449003004.

DAS, Niamjit. Modeling develops to estimate leaf area and leaf biomass of Lagerstroemia speciosa in West Vanugach Reserve Forest of Bangladesh. ISRN Forestry, 2014. v. 2014, p. 1–9. DOI: https://doi.org/10.1155/2014/486478.

EMMANUEL, Rohinton; ROSENLUND, Hans; JOHANSSON, Erik. Urban shading: a design option for the tropics? A study in Colombo, Sri Lanka. Int. J. of Climatology, 2007. v. 27, n. 14, p. 1995–2004. DOI: https://doi.org/10.1002/joc.1609.

FEBLES, E. A. Ventosa. Ecology and reproductive biology of Trichilia Triacantha Urb. (Meliaceae). 1997. Tese (Mestrado em Biologia) – University of Puerto Rico Mayagüez Campus, Mayagüez, Porto Rico ,1997.

GAITANI, Niki; MIHALAKAKOU, Giouli; SANTAMOURIS, Mat. On the use of bioclimatic architecture principles in order to improve thermal comfort conditions in outdoor spaces. Building and Environment, 2007. v. 42, n. 1, p. 317–324. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2005.08.018.

GARCÍA, Ricardo J Santiago. Performance of native tree species planted under nurse trees for dry forest restoration in Puerto Rico. 2010. Tese (Mestrado em Agronomia) – University of Puerto Rico Mayagüez Campus, Mayagüez, Porto Rico , 2010.

GILL, Susannah; HANDLEY, John F.; ENNOS, Adrian Roland; PAULEIT, Stephan. Adapting cities for climate change: the role of the green infrastructure. Built Environment, 2007. v. 33, n. 1, p. 115–133. DOI: https://doi.org/10.2148/benv.33.1.115.

GRIMMOND, C. S. B.; OKE, Timothe. R. An evapotranspiration-interception model for urban areas. Water Resources Research, 1991. n. 27, p. 1739–1755. DOI: https://doi.org/10.1029/91WR00557.

GUSSON, Carolina dos Santos; DUARTE, Denise Helena Silva; Effects of built density and urban morphology on urban microclimate: calibration of the model ENVI-met V4 for the subtropical Sao Paulo, Brazil. Em: INTERNATIONAL CONFERENCE ON COUNTERMEASURES TO URBAN HEAT ISLAND, 4., Singapura. Anais [...]. Singapura: Procedia Engineering. 2016.

IBGE. Brasil em números. Disponível em: https://biblioteca.ibge.gov.br/visualizacao/periodicos/2/bn_2021_v29.pdf. Acesso em: 23 jun. 2022.

LASMAR, Caio Ismael de Jesus; NUNES, Dorisvalder Dias. Elementos morfológicos urbanos e o campo termo-higrométrico na cidade de Porto Velho (RO). Revista Brasileira de Climatologia, 2022. v. 31, p. 180–206. DOI: https://doi.org/10.55761/abclima.v31i18.15860.

LEVINSON, Ronnen; BERDAHL, Paul; BERHE, Asmeret Asefaw; AKBARI, Hashem. Effects of soiling and cleaning on the reflectance and solar heat gain of a light-colored roofing membrane. Atmospheric Environment, 2005. v. 39, n. 40, p. 7807–7824. DOI: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2005.08.037.

LIU, Zhixin; CHENG, Ka Yuen; SINSEL, Tim; SIMON, Helge; JIM, C.Y.; MORAKINYO, Tobi Eniolu; HE, Yueyang; YIN, Shi; OUYANG, Wanlu; SHI, Yuan; NG, Edward. Modeling microclimatic effects of trees and green roofs/façades in ENVI-met: sensitivity tests and proposed model library. Building and Environment, v. 244, p. 110759. 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2023.110759.

LOIS, Erika; LABAKI, Lucila Chebel. Conforto térmico em espaços externos: uma revisão. In: ENCONTRO NACIONAL E ENCONTRO LATINO-AMERICANO SOBRE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO, VI., São Pedro. Anais [...]. 2001.

LORENZI, Harri. Árvores brasileiras: manual de identificação e cultivo de plantas arbóreas nativas do Brasil. São Paulo: Editora Plantarum. 1992.

LUO, Tianqing; LIU, Yifan; ZHAI, Yujia; GONG, Xiuqi. Is LCZ Enough? Physical Properties, Thermal Environments and Cooling Effects of Green Roofs in High-Density Urban Industrial Blocks. Land, v. 13, n. 10, p. 1642, 9 out. 2024. DOI: https://doi.org/10.3390/land13101642./

MATHIEU, Renaud; FREEMAN, Claire; ARYAL, Jagannath. Mapping private gardens in urban areas using object-oriented techniques and very high-resolution satellite imagery. Landscape and Urban Planning, 2007. v. 81, p. 179–192. DOI: https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2006.11.009.

MINELLA, Flavia Cristina Osaku, KRÜGER, Eduardo Leite. Proposição do índice "fração vegetada" e sua relação com alterações na temperatura do ar e no conforto térmico no período diurno e em situação de verão para Curitiba. Ambiente Construído. 2017. v. 17(1), DOI: https://doi.org/10.1590/s1678-86212017000100139.

MUGHAL, Muhammad Omer; KUBILAY, Aytac; YÜCEL, Mehmet; AFACAN, Osman. Urban heat island intensity in Erzincan City: effects of urbanization and water bodies. Atmosphere, 2019. v. 10, n. 9, p. 543. DOI: https://doi.org/10.3390/atmos10090543.

NOVAES, Gabriel Bonansea De Alencar; MONTEIRO, Leonardo Marques. Calibração do ENVI-met para simulações termodinâmicas de espaços urbanos abertos em dias quentes. Ambiente Construído, v. 22, n. 4, p. 275–297, dez. 2022. DOI: https://doi.org/10.1590/s1678-86212022000400640.

OKE, Timothe. R. The micrometeorology of the urban forest. Philosofical Transaction of the Royal Society B, Londres, n. 324, p. 335–349, 1988. DOI: 10.1098/rstb.1989.0051.

OLIPHANT, Travis E. Python for scientific computing. Computing in Science & Engineering, v. 9, n. 3, p. 10-20, 2007. DOI: 10.1109/MCSE.2007.58.

PENG, Lilliana; JIM, C. Green-Roof Effects on Neighborhood Microclimate and Human Thermal Sensation. Energies, v. 6, n. 2, p. 598–618, 25 jan. 2013. DOI: https://doi.org/10.3390/en6020598.

RIO DE JANEIRO, Prefeitura Municipal do. Meio Ambiente. Parques e Jardins. Plano Diretor de Arborização Urbana da Cidade do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2015.

SFAKIANAKI, Aikaterini; PAGALOU, Elli; PAVLOU, Konstantinos; SANTAMOURIS, Mat; ASSIMAKOPOULOS, M. N. Theoretical and experimental analysis of the thermal behaviour of a green roof system installed in two residential buildings in Athens, Greece. Int. J. Energy Res., v. 33, p. 1059-1069, 2009. DOI: https://doi.org/10.1002/er.1535.

SHINZATO, Paula; SIMON, Helge; DUARTE, Denise Helena Silva; BRUSE, Michael. Calibration process and parametrization of tropical plants using ENVI-met V4: Sao Paulo case study. Architectural Science Review, v. 62, n. 2, p. 112-125, 2018.

SHINZATO, Paula. Impacto da vegetação nos microclimas urbanos em função das interações solo-vegetação-atmosfera. 2014. Tese (Doutorado em Tecnologia da Arquitetura) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2014. DOI: 10.11606/T.16.2014.tde-12092014-115829. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/16/16132/tde-12092014-115829/. Acesso em: 22 dez. 2021.

SHINZATO, Paula; DUARTE, Denise Helena Silva. Impacto da vegetação nos microclimas urbanos e no conforto térmico em espaços abertos em função das interações solo-vegetação-atmosfera. Ambiente Construído, v. 18(2), 2018, DOI: https://doi.org/10.1590/s1678-86212018000200250

STEWART, I. D.; OKE, T. R. Local Climate Zones for Urban Temperature Studies. Bulletin of the American Meteorological Society, v. 93, n. 12, p. 1879–1900, 2012. DOI: https://doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00019.1.

TAHA, Haider; AKBARI, Hashem; ROSENFELD, Arthur; HUANG, Joe. Residential cooling loads and the urban heat island—the effects of albedo. Building and Environment, v. 23, n. 4, p. 271–283, 1988. DOI: https://doi.org/10.1016/0360-1323(88)90033-9.

THEODOSIOU, Theodore. Green Roofs in Buildings: Thermal and Environmental Behaviour. Adv. Build. Energy Research, v. 3, p. 271–288, 2009. DOI: https://doi.org/10.3763/aber.2009.0311.

WALES, Scott. Reading ENVI_MET files. 2022. Disponível em: https://climate-cms.org/posts/2018-04-24-reading-envi-met.html. Acesso em: 26 ago. 2024.

WANG, Haihua; CAI, Yue; DENG, Weifen; LI, Chong; DONG, Ya; ZHOU, Lv; SUN, Jingyi.; LI, Chen; SONG, Bingzheng; ZHANG, Fangfang; ZHOU, Guomo. The Effects of Tree Canopy Structure and Tree Coverage Ratios on Urban Air Temperature Based on ENVI-Met. Forests, v. 14, n. 1, p. 80, 1 jan. 2023. DOI: https://doi.org/10.3390/f14010080.

XIAO, Tieqiao; SHENG, Lalan; ZHANG, Shaojie; ZHENG, Licheng; SHUI, Taotao. Thermal Comfort Improvement Strategies for Outdoor Spaces in Traditional Villages Based on ENVI-met: Shimengao Village in Chizhou City. Sustainability, v. 15, n. 15, p. 11785, 31 jul. 2023. DOI: https://doi.org/10.3390/su151511785.