- Mapa de Isotermas Aparentes da Superfície sobre Imagem Pancromática
03/09/1999
escala 1:100.000 (DWF), 1:200.000 (JPG) e 1:100.000 (PDF)
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- Temperatura Aparente da Superfície Alvo de Registro
03/09/1999
escala 1:100.000 (DWF), 1:200.000 (JPG) e 1:100.000 (PDF)
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- Unidades Climáticas Urbanas
2000
escala 1:100.000 (DWF), 1:200.000 (JPG) e 1:100.000 (PDF)
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- Unidades Climáticas Naturais
2000
escala 1:100.000 (DWF), 1:200.000 (JPG) e 1:100.000 (PDF)
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* Para visualizar os mapas, consulte a seção Índice de Mapas



Temperatura aparente


Bases de informação

Neste tema são apresentados dois mapas temáticos referentes às diferenças de temperatura aparente da superfície observadas na cidade de São Paulo.

Para elaboração do primeiro mapa, foram utilizadas as imagens do satélite Landsat-7, datadas de 03/09/1999, as mesmas utilizadas para execução do mapa da cobertura vegetal.

Métodos utilizados

Mapa de temperatura aparente da superfície - Para elaboração deste mapa, foram executados o mosaico das cenas 219/76 e 219/77 e o recorte da imagem resultante (correspondendo à área de abrangência do município de São Paulo), com o uso do software Spring 3.5.1 (INPE).

O Landsat-7 tem como uma de suas novas características a geração de duas imagens para a banda termal (ETM+6); a de baixo ganho (6L) e a de alto ganho (6H), ambas com resolução espacial de 60 m e correspondentes ao canal infra-vermelho termal ("thermal IR") do sensor do satélite, captando a emissividade da superfície de registro (alvo) e apresentando sensibilidade aos fenômenos relativos aos contrastes térmicos.

Para a verificação da resposta oferecida pela banda termal do Landsat-7 foi utilizada a imagem de alto ganho gerada pelo referido satélite, visto mostrar melhor distribuição espacial dos pixels, no presente caso.

A banda 6 de alto ganho foi processada com o uso do software ERMapper 6.1 (Geosoft Inc.) No processamento foram executados os seguintes procedimentos:

- Ajuste de histograma ("stretch"),
- Aplicação de escala cromática de pseudocor à imagem ("pseudocolor"),
- Aplicação de filtro passa-baixa ("low-pass"), sendo definida uma matriz de 15x15 pixels para o algoritmo de filtragem,
- Fatiamento ("slicing") da imagem filtrada em 16 fatias ou intervalos de pixel,
- Registro da imagem resultante a uma base vetorial do município de São Paulo.

O processamento das imagens foi efetuado pelo Arq. Flavio Laurenza Fatigati, da Assessoria Técnica da SVMA, com a colaboração do Prof. Dr. Teodoro Isnard Ribeiro de Almeida (IG-USP) e do Eng. Agr. Luiz Roberto de Campos Jacintho, (DEAPLA-SVMA), todos da equipe deste projeto.

Mapa da temperatura aparente da superfície de registro - Conforme descrito anteriormente, o mapa de temperatura aparente da superfície foi obtido através de técnicas de processamento digital da banda termal de alto ganho (TM6+) das imagens captadas pelo sensor do satélite LANDSAT–7 no dia 03 de setembro de 1999.

A banda termal do Landsat-7, assim como as demais bandas desse satélite, é representada através de uma imagem composta por uma matriz de pixels em 255 tons de cinza. Cada um dos pixels que compõem a imagem tem um número digital (ou DN – digital number) associado, número esse que corresponde à tonalidade de cinza através do qual é representado e à característica de tal região.

Para a imagem utilizada, os DN’s (números digitais) dos pixels da área que compreende o município de São Paulo, situam-se no intervalo compreendido pelos nºs 132 a 151. Tais números integram a escala cromática de 255 tons de cinza (para as imagens de 8 bits, como as geradas pelo Landsat-7), sendo o 0 associado à cor preta e o 255 à cor branca.

Assim, os DN’s encontrados na imagem situam-se numa faixa intermediária do histograma, sendo representados por tons intermediários de cinza.

No caso da banda termal em análise, os tons de cinza mais claros correspondem às áreas de maior temperatura da superfície registrada pelo sensor do Landsat-7, em oposição aos tons mais escuros.

Foi utilizada a banda termal de maior ganho (TM6+ High Gain), pois a mesma mostrou melhor definição para o uso pretendido, bem como melhor resultado no processamento.

Conforme já descrito anteriormente a banda termal de alto ganho foi processada com o uso do software ERMapper 6.1 (Geosoft Inc.), em cujo processamento foram executados os seguintes procedimentos:

- Ajuste de histograma ("stretch"),
- Aplicação de escala cromática de pseudocor à imagem ("pseudocolor"),
- Aplicação de filtro passa-baixa ("low-pass"), sendo definida uma matriz de 15x15 pixels para o algoritmo de filtragem,
- Fatiamento ("slicing") da imagem filtrada em 16 fatias ou intervalos de pixel,
- Registro da imagem resultante a uma base vetorial do município de São Paulo.

A imagem processada mostra em vermelho as áreas de maior temperatura aparente da superfície, em contraponto às áreas representadas em azul, nas quais a temperatura é mais amena.

O intervalo compreendido pelas duas foi dividido em 16 faixas através do processamento aplicado à imagem, sendo utilizada para sua representação, uma escala cromática de pseudocor.

O passo seguinte foi o de associar uma temperatura a cada pixel constante da banda termal processada, a fim de possibilitar uma leitura das temperaturas encontradas na imagem, bem como da variação/diferença de temperatura (?t) decorrente.

Para tanto foram pesquisados vários modelos aplicados em projetos de características semelhantes, dentre os quais alguns bastante sofisticados, como o utilizado no projeto “Wetlands” do United States Geological Survey – USGS.

Todavia, o modelo escolhido para uso no presente projeto foi o desenvolvido por Malaret et al. (1985) para a extração da temperatura aparente da superfície registrada pela banda termal (TM6) do satélite Landsat 5[1].

De acordo com Malaret et al., a obtenção da temperatura da superfície é feita através da conversão do DN (digital number ou número digital) de cada pixel da imagem da banda termal (TM6) em temperatura aparente, com o uso do seguinte modelo de regressão quadrática:

T = 209.831 + 0.834 DN – 0.00133 DN2

Onde:

T = temperatura aparente em Kelvins

DN = digital number ou número digital de cada pixel

As temperaturas resultantes forma então convertidas para ºC (graus Celsius) com a subtração do valor da temperatura do ponto de congelamento da água ao nível do mar, ou seja, 273,15 K.

O resultado correspondente ao espectro dos DN’s dos pixels presentes na banda termal utilizada (DN’s 132 a 151, para a região na qual situa-se a cidade de São Paulo), é apresentado na seguinte tabela.

As temperaturas variam de 23,60ºC aos 32,29ºC, com uma diferença de temperatura (?t) de 8,69ºC, conforme mostra o gráfico de associação dos pixels à respectiva temperatura aparente.

Associando-se as temperaturas à escala cromática utilizada no processamento digital da banda termal do satélite Landsat-7, têm-se o seguinte quadro, que apresenta a escala cromática associada à temperatura aparente calculada de acordo com o modelo de Malaret et al.

Coleta de dados - Durante o desenvolvimento do trabalho “As unidades climáticas da cidade de São Paulo”, estudo integrante deste projeto, desenvolvido pelo Prof. José Roberto Tarifa e pelo Geógr. Gustavo Armani, do Laboratório de Climatologia do Departamento de Geografia da Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas da Universidade de São Paulo – FFLCH/USP – com a colaboração do Arq. Flavio Laurenza Fatigati (SVMA/PMSP), foram coletados dados de temperatura de algumas estações meteorológicas existentes na cidade de São Paulo.

A comparação dos valores de temperatura aparente da superfície (resultantes da aplicação do modelo de regressão quadrática desenvolvido por Malaret et al.) com os valores de temperatura do solo obtidos pelas estações para o mesmo horário de registro da imagem satelitar do Landsat - 7 de 03 de setembro de 1999 (cerca de 10:00 h), mostrou boa correlação.

Como exemplo pode ser citada a estação meteorológica do Aeroporto Internacional de Cumbica, que registrava para essa data e horário 29,30ºC de temperatura contra 30,5 º- 31ºC obtidos com a aplicação do modelo de Malaret et al.. No caso da estação do IAG-USP, a temperatura medida no solo revelou-se superior àquela obtida pelo citado modelo, todavia com margem semelhante à diferença observada no caso da estação de Cumbica.

Diante desse quadro resolveu-se adotar uma tolerância de +/- 1ºC para as temperaturas aparentes resultantes, o que foi incorporado na legenda dos respectivos mapas de temperatura apresentados neste relatório, quais seja; mapa.de temperatura aparente da superfície e mapa de isotermas.

Ainda para o desenvolvimento do trabalho “As unidades climáticas da cidade de São Paulo”, foi igualmente processada a banda termal das imagens do satélite Landsat – 7 de 30 de abril de 2000, com resultados bastante próximos daqueles obtidos para a imagem de 03 de setembro de 1999, conforme pode ser observado na respectiva figura.

A título de ilustração, a banda termal processada do Landsat – 7 de 03 de setembro de 1999 foi também sobreposta (com aplicação de transparência) ao modelo digital de terreno desenvolvido durante o processamento das informações de altimetria e geração do mapa de declividades.

Os mapas apresentados refletem, na verdade, uma distribuição quantitativa da temperatura aparente da superfície registrada pelo sensor termal do Landsat 7 e permite visualizar a sua distribuição espacial na cidade de São Paulo.

Da mesma forma, permite inferir as associações entre a resposta termal revelada e os aspectos que interagem para tal resultado.

Como exemplos podem ser citados:

- a ocorrência de temperaturas mais amenas nas áreas com cobertura vegetal significativa (matas da Cantareira, extremo Sul, etc) e junto aos corpos d’água, em contraste com as temperaturas mais elevadas observadas nas regiões mais áridas da cidade (região central e antigas áreas industriais ao longo do Rio Tamanduateí - Mooca, Brás... - zona leste, etc);

- o contraponto entre as respostas observadas em áreas com diferentes padrões de apropriação do espaço urbano; temperaturas mais amenas nas áreas dos chamados bairros jardins - Jardim Europa, Cidade Jardim, Chácara Flora, Granja Julieta, etc -, resultado da predominância de ocupação residencial horizontal, arborização intralote e urbana/viária, e temperaturas mais elevadas nas áreas periféricas (em especial da zona leste), fruto da ocupação total dos lotes pelas edificações e da quase ausência de arborização/cobertura vegetal;

- a peculiaridade da formação de algumas zonas frias provocadas pela projeção das sombras das edificações nas áreas com maior padrão de ocupação vertical (ex. região central, Av. Paulista, etc...) em conjunto com fatores como os ventos;

- a influência dos materiais encontrados nas superfícies registradas pelo sensor termal e as respectivas temperaturas aparentes reveladas (por ex.: respostas de temperaturas mais elevadas nas áreas industriais, provavelmente decorrentes da grande projeção das coberturas compostas de telhas de fibrocimento/cimento amianto e metálicas - conforme observado nos sobrevôos de helicóptero efetuados pela equipe do projeto, etc.)


[1] Embora tratando-se de modelo desenvolvido para uso com a banda termal do satélite Landsat-5, sua aplicação com a banda termal gerada pelo Landsat-7 mostrou-se viável, tendo em vista que as características básicas de registro de ambas não apresentaram mudanças significativas, mas sim a evolução dos sensores de bordo.





Banda termal de alto ganho


Histograma


Imagem processada


Escala cromática


Site Wetlands


Número digital do pixel e temperatura aparente associada


Associação dos pixels à respectiva temperatura


Escala cromática associada à temperatura


Mapa de temperatura aparente


Mapa de isotermas


Banda termal das imagens do satélite Landsat – 7


Modelo digital de terreno


atlasambiental@prefeitura.sp.gov.br