Formulation of a tropical town energy budget (t-TEB) scheme

This work describes the tropical town energy budget (t-TEB) scheme addressed to simulate the diurnal occurrence of the urban heat island (UHI) as observed in the Metropolitan Area of Rio de Janeiro (MARJ; -22A degrees S; -44A degrees W) in Brazil. Reasoning about the tropical urban climate have guided the scheme implementation, starting from the original equations from Masson (Bound-Lay Meteorol 94:357-397, 2000). The modifications include (a) local scaling approaches for obtaining flux-gradient relationships in the roughness sub-layer, (b) the Monin-Obukhov similarity framework in the inertial sub-layer, (c) increasing aerodynamic conductance toward more unstable conditions, and (d) a modified urban subsurface drainage system to transfer the intercepted rainwater by roofs to the roads. Simulations along 2007 for the MARJ are obtained and compared with the climatology. The t-TEB simulation is consistent with the observations, suggesting that the timing and dynamics of the UHI in tropical cities could vary significantly from the familiar patterns observed in mid-latitude cities-with the peak heat island intensity occurring in the morning than at night. The simulations are suggesting that the thermal phase shift of this tropical diurnal UHI is a response of the surface energy budget to the large amount of solar radiation, intense evapotranspiration, and thermal response of the vegetated surfaces over a very humid soil layer.

Non-stationary frequency analysis of extreme daily rainfall in Sao Paulo, Brazil

This work is an assessment of frequency of extreme values (EVs) of daily rainfall in the city of Sao Paulo. Brazil, over the period 1933-2005, based on the peaks-over-threshold (POT) and Generalized Pareto Distribution (GPD) approach. Usually. a GPD model is fitted to a sample of POT Values Selected With a constant threshold. However. in this work we use time-dependent thresholds, composed of relatively large p quantities (for example p of 0.97) of daily rainfall amounts computed from all available data. Samples of POT values were extracted with several Values of p. Four different GPD models (GPD-1, GPD-2, GPD-3. and GDP-4) were fitted to each one of these samples by the maximum likelihood (ML) method. The shape parameter was assumed constant for the four models, but time-varying covariates were incorporated into scale parameter of GPD-2. GPD-3, and GPD-4, describing annual cycle in GPD-2. linear trend in GPD-3, and both annual cycle and linear trend in GPD-4. The GPD-1 with constant scale and shape parameters is the simplest model. For identification of the best model among the four models WC used rescaled Akaike Information Criterion (AIC) with second-order bias correction. This criterion isolates GPD-3 as the best model, i.e. the one with positive linear trend in the scale parameter. The slope of this trend is significant compared to the null hypothesis of no trend, for about 98% confidence level. The non-parametric Mann-Kendall test also showed presence of positive trend in the annual frequency of excess over high thresholds. with p-value being virtually zero. Therefore. there is strong evidence that high quantiles of daily rainfall in the city of Sao Paulo have been increasing in magnitude and frequency over time. For example. 0.99 quantiles of daily rainfall amount have increased by about 40 mm between 1933 and 2005. Copyright (C) 2008 Royal Meteorological Society

Fator de visão do céu e intensidade de ilhas de calor na escala do pedestre

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Radiation balance at the surface in the city of So Paulo, Brazil: diurnal and seasonal variations

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise do campo térmico de cidades de médio porte: estudo de caso no pólo textil de Americana - SP

Pós-graduação em Geografia - IGCE

Influência de variáveis meteorológicas sobre a fenologia de espécies arbóreas em áreas urbanas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Os ventos e seus impactos na área urbana de Rio Claro (SP) entre 2005 e 2010: um análise através dos jornais e dos boletins de ocorrência

The intensive development in the urbanization process implied a series of economic, social, and gradually, environmental transformations, essentially, since its intensification, which took place from the Industrial Revolution in Europe and North America. In Latin American countries, including Brazil, there was such acceleration in urban sprawl, only in the middle of the twentieth century, fomented by a peculiar industrialization, coming from the scientific-technical revolution, which occurred in developing countries. In this context, and with a lack of planning and an effective organization, cities of the dependent countries face an inordinate population growth and an unprecedented industrial swelling. Brazil, following this trend, presents several issues regarding the gaps in the provision of necessary infrastructure to meet the most basic needs of its population and the intense activity and anthropogenic effects on the environment. In this sense, environmental problems, related to air and water pollution, degradation and contamination of soil, paving roads, reduction of green areas, urban heat island, among others, reaching ever deeper into the Brazilian urban areas. It is important the analysis in this final project, the weather events related to episodes of strong winds and the events and the impacts to the population of Rio Claro (SP) in the period 2005 to 2010, basing themselves in Geographical Climatology and Urban climate studies. In this scenario, we found the prevalence of occurrences linked to falling trees in the study area, connected, at the same time, to the occurrence and to the absence of episodes of extreme events, with measurements of strong winds, showing a connection between the events and external facts to episodes of winds

Análise da percepção da variação do campo térmico na cidade de São Paulo-SP: o exemplo da subprefeitura Sé

This research aimed to analyze the spatial area for the design of the Heat Island of Subprefecture Sé, in São Paulo-SP, with the support of geotecnology and based on the study of environmental perception. We used remote sensing products such as maps ofland use and soil temperature and apparent surface to evaluate the thermal conditions considered critical points in the central area of the municipality. The methodology used was qualitative analysis, based on interviews with the people, allowing rescue geoecology the conditioning aspects of the city, with an emphasis on environmental perception. This study aimed toanalyze the perception of the variation of the thermal field in São Paulo. The results indicated that (95%) of respondents feel that the temperature of the central area has increased each year, and the district that stood out was the Sé, due to intense use and occupation of land and contribute one of the largest shopping centers. Districts with points given for having better thermal comfort were Santa Cecília, the República and Bela Vista, due to their larger amount of green areas by fiscal court, which act as local refrigerators. It was found that the respondents have the perception and awareness of their spa directly related to the quality of life. Through analysis of several variables involved, proposals and strategies may support public policies and urban planning

Classificação de potenciais unidades climáticas em Presidente Prudente-SP

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Radiation balance at the surface in the city of So Paulo, Brazil: diurnal and seasonal variations

The main goal of this work is to describe the diurnal and seasonal variations of the radiation balance components at the surface in the city of So Paulo based on observations carried out during 2004. Monthly average hourly values indicate that the amplitudes of the diurnal cycles of net radiation (Q*), downwelling and upwelling shortwave radiation (SW(DW), SW(UP)), and longwave radiations (LW(DW), LW(UP)) in February were, respectively, 37%, 14%, 19%, 11%, and 5% larger than they were in August. The monthly average daily values indicate a variation of 60% for Q*, with a minimum in June and a maximum in December; 45% for SW(DW), with a minimum in May and a maximum in September; 50% for SW(UP), with a minimum in June and a maximum in September; 13% for LW(DW), with a minimum in July and a maximum in January; and 9% for LW(UP), with a minimum in July and a maximum in February. It was verified that the atmospheric broadband transmissivity varied from 0.36 to 0.57; the effective albedo of the surface varied from 0.08 to 0.10; and the atmospheric effective emissivity varied from 0.79 to 0.92. The surface effective emissivity remained approximately constant and equal to 0.96. The albedo and surface effective emissivity for So Paulo agreed with those reported for urban areas in Europe and North America cities. This indicates that material and geometric effects on albedo and surface emissivity in So Paulo are similar to ones observed in typical middle latitudes cities. On the other hand, it was found that So Paulo city induces an urban heat island with daytime maximum intensity varying from 2.6A degrees C in July (16:00 LT) to 5.5A degrees C in September (15:00 LT). The analysis of the radiometric properties carried out here indicate that this daytime maximum is a primary response to the seasonal variation of daily values of net solar radiation at the surface.

Analisi di immagini termiche aeree e satellitari per indagini multiscala in ambito urbano

L’alta risoluzione nel telerilevamento termico (Thermal Remote Sensing) da aereo o satellitare si rivela molto importante nell’analisi del comportamento termico delle superfici, in particolare per lo studio dei fenomeni climatici locali dello spazio urbano. La stato termico dell'ambiente urbano è oggi motivo di grande interesse per ricercatori, organi istituzionali e cittadini. Uno dei maggiori campi di studio del comportamento termico urbano interessa il problema energetico: la riduzione dei consumi e delle emissioni di CO2 è un obiettivo primario da perseguire per uno sviluppo sostenibile, spesso supportato da criteri legislativi e progetti comunitari. Su scala differente e con caratteristiche differenti, un altro degli argomenti che scuote da anni e con notevole interesse la ricerca scientifica, è il fenomeno termico urbano che prende il nome di isola di calore; questa si sviluppa non solo in conseguenza al calore sensibile rilasciato da attività antropiche, ma anche a causa della sempre maggiore conversione del territorio rurale in urbanizzato (inurbamento), con conseguente riduzione del fenomeno dell’evapotraspirazione. Oggetto di questa dissertazione è lo studio del comportamento termico delle superfici in ambito urbano, sperimentato sulla città di Bologna. Il primo capitolo si interessa dei principi e delle leggi fisiche sui quali è basato il telerilevamento effettuato nelle bende spettrali dell’infrarosso termico. Viene data una definizione di temperatura radiometrica e cinematica, tra loro legate dall’emissività. Vengono esposti i concetti di risoluzione (geometrica, radiometrica, temporale e spettrale) dell’immagine termica e viene data descrizione dei principali sensori su piattaforma spaziale per l’alta risoluzione nel TIR (ASTER e Landsat). Il secondo capitolo si apre con la definizione di LST (Land Surface Temperature), parametro del terreno misurato col telerilevamento, e ne viene descritta la dipendenza dal flusso della radiazione in atmosfera e dalle condizioni di bilancio termico della superficie investigata. Per la sua determinazione vengono proposti metodi diversi in funzione del numero di osservazioni disponibili nelle diverse bande spettrali dell’IR termico. In chiusura sono discussi i parametri che ne caratterizzano la variabilità. Il capitolo terzo entra nel dettaglio del telerilevamento termico in ambito urbano, definendo il fenomeno dell’Urban Heat Island su tutti i livelli atmosferici interessati, fornendo un quadro di operabilità con gli strumenti moderni di rilievo alle differenti scale (analisi multiscala). Un esempio concreto di studio multiscala dei fenomeni termici urbani è il progetto europeo EnergyCity, volto a ridurre i consumi energetici e le emissioni di gas serra di alcune città del centro Europa. Il capitolo quarto riporta la sperimentazione condotta sull’isola di calore urbana della città di Bologna tramite immagini ASTER con risoluzione spaziale 90 m nel TIR e ricampionate a 15 m dal VIS. Lo studio dell’isola di calore si è effettuata a partire dal calcolo della Land Surface Temperature utilizzando valori di emissività derivati da classificazione delle superfici al suolo. Per la validazione dei dati, in alternativa alle stazioni di monitoraggio fisse dell’ARPA, presenti nell’area metropolitana della città, si è sperimentato l’utilizzo di data-loggers per il rilievo di temperatura con possibilità di campionamento a 2 sec. installati su veicoli mobili, strumentati con ricevitori GPS, per la misura dei profili di temperatura atmosferica near-ground lungo transetti di attraversamento della città in direzione est-ovest.

Utilizzo delle bande dell’Infrarosso Termico in tecniche di remote sensing per applicazioni in ambito urbano

Il presente studio si concentra sulle diverse applicazioni del telerilevamento termico in ambito urbano. Vengono inizialmente descritti la radiazione infrarossa e le sue interazioni con l’atmosfera terrestre, le leggi principali che regolano lo scambio di calore per irraggiamento, le caratteristiche dei sensori e le diverse applicazioni di termografia. Successivamente sono trattati nel dettaglio gli aspetti caratteristici della termografia da piattaforma satellitare, finalizzata principalmente alla valutazione del fenomeno dell'Urban Heat Island; vengono descritti i sensori disponibili, le metodologie di correzione per gli effetti atmosferici, per la stima dell'emissività delle superfici e per il calcolo della temperatura superficiale dei pixels. Viene quindi illustrata la sperimentazione effettuata sull'area di Bologna mediante immagini multispettrali ASTER: i risultati mostrano come sull'area urbana sia riscontrabile la presenza dell'Isola di Calore Urbano, anche se la sua quantificazione risulta complessa. Si procede quindi alla descrizione di potenzialità e limiti della termografia aerea, dei suoi diversi utilizzi, delle modalità operative di rilievo e degli algoritmi utilizzati per il calcolo della temperatura superficiale delle coperture edilizie. Tramite l’analisi di alcune esperienze precedenti vengono trattati l’influenza dell’atmosfera, la modellazione dei suoi effetti sulla radianza rilevata, i diversi metodi per la stima dell’emissività. Viene quindi introdotto il progetto europeo Energycity, finalizzato alla creazione di un sistema GeoWeb di supporto spaziale alle decisioni per la riduzione di consumi energetici e produzione di gas serra su sette città dell'Europa Centrale. Vengono illustrate le modalità di rilievo e le attività di processing dei datasets digitali per la creazione di mappe di temperatura superficiale da implementare nel sistema SDSS. Viene infine descritta la sperimentazione effettuata sulle immagini termiche acquisite nel febbraio 2010 sulla città di Treviso, trasformate in un mosaico georiferito di temperatura radiometrica tramite correzioni geometriche e radiometriche; a seguito della correzione per l’emissività quest’ultimo verrà trasformato in un mosaico di temperatura superficiale.

Valutazione dell'efficienza ambientale dei tetti verdi a livello globale: Confronto tra casi di studio

Nel mio lavoro di tesi è stata valutata l'influenza climatica sulle prestazioni dei tetti verdi relativamente alla riduzione del runoff, il risparmio energetico e il miglioramento della qualità dell'aria.

Experimental study of the thermal-energy performance of an insulated vegetal facade under summer conditions in a continental mediterranean climate

The use of vegetal systems in facades affects the reduction of the buildings' energy demand, the attenuation of the urban heat island (UHI) and the filtration of pollutants present in the air. Even so, up to now the knowledge about the effect of this type of systems on the thermal performance of insulated facades is limited. This article presents the results of an experimental study carried out in a vegetal facade located in a continental Mediterranean climate zone. The objective is to study the effect of a vegetal finishing, formed by plants and substrate, on the thermal-energy performance of an insulated facade under summer conditions. To this effect, the thermal data obtained from two full-scale experimental mock-ups of the same dimensions and composition of the enclosure and only different in the south facade's enclosure where one incorporates a vegetation layer are compared and analysed. The results show that, in spite of the high thermal resistance of the enclosure, the effect of the vegetation is very positive, particularly in the warmer hours of the day. Therefore, vegetal facades can be used as a passive cooling strategy, reducing the consumption of energy for refrigeration and improving the comfort conditions of the users. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Propuesta sostenible para mitigar los efectos climáticos adversos en una ciudad costera de Argentina

Los indicadores de sostenibilidad climática constituyen herramientas fundamentales para complementar las políticas de ordenamiento del territorio urbano y pueden beneficiar la calidad de vida sus habitantes. En el presente trabajo se diseñó un indicador climático urbano para la ciudad de Bahía Blanca considerando variables meteorológicas y análisis de la percepción social. El mismo permitió delimitar la ciudad en cuatro regiones bien diferenciadas entre sí. A partir de entonces, se realizó una propuesta sostenible para mitigar los efectos adversos del clima a partir de la aplicación del método DPSIR. Las mismas estuvieron destinadas a mejorar las condiciones de vida de la población. Los resultados permitieron considerar que una pronta implementación de la misma junto con una activa participación de los actores sociales y los tomadores de decisiones es necesaria para mejorar las condiciones actuales en la que se encuentra la ciudad. Con las medidas propuestas, la población local sabrá cómo actuar ante la ocurrencia de distintos eventos extremos, eventos de desconfort climático, etc. Al ser un método sencillo, la metodología aplicada en este estudio puede replicarse en otras ciudades del mundo con el objetivo de mejorar la calidad de vida de los habitantes.