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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/32140
Tipo: | Dissertação |
Título: | Analysis of patterns, drivers, and trends of Surface Urban Heat Islands (SUHIS) in Brazil |
Autor(es): | Patriota, Eduardo Gonçalves |
Primeiro Orientador: | Coelho, Victor Hugo Rabelo |
Primeiro Coorientador: | Bertrand, Guillaume Francis |
Resumo: | A expansão de áreas urbanas ocorre pela alteração de superfícies naturais, trazendo efeitos ambientais como modificações no balanço de energia da superfície e a formação das ilhas de calor urbano de superfície (SUHIs). A variação espaço-temporal das intensidades de SUHIs (SUHIIs) e sua relação com parâmetros biofísicos de superfície em regiões metropolitanas (RMs) brasileiras precisam ser mais exploradas, especialmente considerando a evolução mensal e anual contínua da urbanização. Este estudo tem como objetivo fornecer informações de base sobre a influência da urbanização na expansão das SUHIs e na variabilidade de parâmetros biofísicos em vinte e uma principais RMs brasileiras de 2003 a 2022. Foram utilizados dados de temperatura da superfície (LST) dos sensores MODIS (MOD11A2 e MYD11A2) para quantificar continuamente SUHIIs diurnas e noturnas. Reflectância espectral do MODIS (MOD09Q1, MYD09Q1, MOD09A1 e MYD09A1) e dados de reanálise (GLDAS 2.1 e ERA5-Land) foram usados para acessar a variabilidade do Índice de Vegetação Aprimorado-2 (EVI2), albedo de superfície (α), crescimento de áreas urbanas (UAs), radiação líquida de superfície (Rn) e evapotranspiração real (ET) com resolução espacial de 250 m. O teste de tendência de Mann-Kendall foi aplicado para todas as variáveis, e suas relações com o LST foram investigadas por meio da correlação de Pearson (r), coeficiente de determinação (R2) e Eficiência de Kling-Gupta (KGE). Os resultados mostram que as SUHIIs foram 60% (1,64 ºC) maiores durante o dia, com tendências de crescimento significativas ao longo do período estudado e variações sazonais mensais mais pronunciadas em RMs de latitudes mais elevadas que possuem zonas climáticas subtropicais. As UAs mostraram ser mais influentes sobre a LST durante o dia, com a associação da LST com EVI2 e α desempenhando um papel fundamental na regulação do clima urbano. Os resultados também demonstraram que o aumento da ET mitiga potencialmente a LST, especialmente durante o dia. Rn influenciou mais a LST noturno, levando a uma maior disponibilidade de calor sensível durante esse período. Os resultados deste estudo proporcionam uma compreensão detalhada dos fatores que influenciam a dinâmica espaço-temporal das ICUs nas maiores RMs do Brasil, contribuindo com insights valiosos para o planejamento urbano e estratégias de mitigação climática. |
Abstract: | The expansion of urban areas occurs by changing natural surfaces, bringing environmental effects like modifications in the surface energy balance and the formation of surface urban heat islands (SUHIs). The spatial-temporal variation of SUHIs intensities (SUHIIs) and their relationship with surface biophysical parameters in Brazilian metropolitan regions (MRs) need to be better explored, especially taking into consideration the continuous monthly and annual evolution of urbanisation. This study aims then to provide baseline information on the influence of urbanisation in the expansion of SUHIs and the variability of biophysical parameters in twenty-one major Brazilian MRs from 2003 to 2022. We used land surface temperature (LST) data from MODIS (MOD11A2 and MYD11A2) sensors to continuously quantify the daytime and nighttime SUHIIs. Spectral reflectance from MODIS (MOD09Q1, MYD09Q1, MOD09A1, and MYD09A1) and reanalysis data (GLDAS 2.1 and ERA5-Land) were used to access the variability of Enhanced Vegetation Index-2 (EVI2), surface albedo (α), urban areas (UAs) growth, surface net radiation (Rn), and actual evapotranspiration (ET) at 250-m spatial resolution. The Mann-Kendall trend test was applied for all variables, and their relationships with LST were investigated through Pearson correlation (r), determination coefficient (R2) and Kling-Gupta Efficiency (KGE). The results show that the SUHIs were 60% (1.64 ºC) higher during the daytime, with significant growth trends along the studied period and more pronounced monthly seasonal variations in higher latitudes MRs holding subtropical climate zones. The UAs showed to be more influential on LST during daytime, with the association of LST with EVI2 and α playing a fundamental role in regulating the urban climate. The results also demonstrated that increasing ET potentially mitigates LST, especially during the daytime. Rn highest influenced the nighttime LST, leading to a higher availability of sensible heat during this period. The results found from this study provide a nuanced understanding of the factors influencing the spatiotemporal dynamics of SUHIIs in the largest MRs of Brazil, contributing valuable insights for urban planning and climate mitigation strategies. |
Palavras-chave: | Conforto térmico Sensoriamento remoto Balanço de energia da superfície Evapotranspiração Cidades sustentáveis Thermal comfort Remote sensing Surface energy balance Evapotranspiration Sustainable cities |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Engenharia Civil e Ambiental |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/32140 |
Data do documento: | 6-Mar-2024 |
Aparece nas coleções: | Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental |
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