Estudo do Efeito de Infraestruturas Verdes na Resiliência da Cidade de Leiria às Alterações Climáticas e à Poluição do Ar

Abstract

Os ambientes urbanos geralmente estão expostos a temperaturas ambientais e superficiais mais elevadas quando comparados com os seus arredores rurais e menos urbanizados. Nas últimas décadas a qualidade do ar nas cidades de Portugal e da Europa tem vindo a melhorar, no entanto as concentrações dos poluentes, nomeadamente poluentes como as partículas em suspensão, o dióxido de azoto e ozono, são ainda preocupantes. O rápido crescimento urbano com características que favorecem o stress térmico, as alterações climáticas que apresentam diversos desafios para os ambientes urbanos e a incerteza da melhoria ou redução da qualidade do ar urbano futuro, faz com que exista uma grande necessidade de investigar medidas de resiliência urbanas.

O principal objetivo deste estudo consistiu em avaliar o impacto da implementação de diferentes medidas de infraestruturas verdes/resiliência na temperatura do ar, qualidade do ar, conforto térmico ao ar livre e nas condições térmicas do edificado em condições climáticas de verão atual, verão e inverno futuro (2041-2070; RCP 8.5) e de onda de calor, numa zona de estudo da cidade de Leiria, utilizando modelações de microescala CFD (Computational Fluid Dynamics) com o modelo ENVI-met.

A estratégia passou por modelar diferentes medidas de resiliência/verdes de forma extrema na área de estudo (400mx350m), tendo-se para isso criado 4 cenários extremos (S1: telhados e paredes verdes, S2: telhados brancos, S3: aumento de árvores, S4: sem vegetação) para se analisar o seu impacto no microclima urbano e poluição do ar em condições de verão futuro. Um cenário misto (S5) foi criado através dos resultados dos quatro cenários extremos como um cenário equilibrado, mais realístico e exequível, caracterizado por telhados brancos, paredes verdes e aumento de 17% de árvores, e simulado em condições de verão e inverno futuro e onda de calor.

Os resultados dos 4 cenários extremos em condições de verão futuro revelaram que as diferentes medidas de resiliência usadas não proporcionaram diferenças assinaláveis em qualquer parâmetro analisado, exceto no cenário S4 (sem vegetação) em que se verificou um aumento representativo da velocidade média do vento (6,8%) e que por sua vez resultou numa diminuição ligeiramente superior a 2% na concentração dos poluentes analisados.

As medidas de resiliência do cenário misto (S5) não tiveram impactos apreciáveis na temperatura do ar, qualidade do ar e conforto térmico ao ar livre nas condições estudas da pequena área de estudo. Já no que respeita ao edificado os resultados foram muito positivos, mostrando atenuações máximas de 6 °C no interior dos edifícios em condições de Onda de Calor.

Alternate abstract:

Urban environments are generally exposed to higher ambient and surface temperatures compared to their rural and less urbanized surroundings. In recente/last decades, air quality in the cities of Portugal and Europe has improved, however the concentrations of pollutants, namely pollutants such as particulate matters, nitrogen dioxide and ozone, are still concerning. The rapid urban growth with characteristics that favor thermal stress, climate change that present several challenges for urban environments and the uncertainty of future urban air quality improvement or reduction, makes there a great need to investigate urban resilience measures.

The main objective of this study was to evaluate the impact of implementing different measures of green infrastructure/resilience on air temperature, air quality, outdoor thermal comfort and thermal building conditions under current summer, summer and winter with future weather conditions (2041-2070; RCP 8.5) and heat wave, in a study area of the city of Leiria, using CFD (Computational Fluid Dynamics) microscale modeling with the ENVImet model.

The strategy involved modeling different resilience/green measures in an extreme way in the study area (400mx350m), creating 4 extreme scenarios (S1- roofs and green walls, S2- white roofs, S3- “+” trees, S4- no vegetation) to analyze its impact on urban microclimate and air pollution in future summer conditions. A mixed scenario (S5) was created through the results of the four extreme scenarios as a balanced, more realistic and achievable scenario, characterized by white roofs, green walls and 17% increase of trees, and simulated in future summer and winter and Heat wave conditions.

The results of the 4 extreme scenarios under future summer conditions revealed that the different resilience measures used did not provide significant differences in any parameter analyzed, except in scenario S4 (no vegetation) in which there was a representative increase in the average wind speed (6.8%) and that resulted in a decrease of more than 2% in the concentration of analyzed pollutants.

The mixed scenario resilience measures (S5) had no appreciable impact on air temperature, air quality and outdoor thermal comfort in the studied conditions of the small study area. However, for buildings, the results were very positive, showing maximum attenuation of 6 °C inside buildings under heat wave conditions.