Coberturas verdes e ilha de calor urbana
Numa noite de verão, o centro de uma cidade pode estar vários graus mais quente do que os campos à sua volta. Esse excesso de calor tem nome, ilha de calor urbana, e tem consequências conhecidas: noites que não arrefecem, mais consumo de ar condicionado e um risco maior para a saúde durante as ondas de calor.
As coberturas são uma parte grande da superfície de uma cidade e, quase sempre, uma das mais quentes. Este artigo explica o que uma cobertura verde faz à ilha de calor, com uma distinção que convém manter clara: o efeito na cobertura é grande, o efeito na rua é mais modesto.
O que é a ilha de calor urbana
A cidade aquece mais e arrefece menos do que o campo por várias razões que se somam: superfícies escuras e impermeáveis, como coberturas, asfalto e betão, absorvem radiação e guardam calor; há pouca vegetação e pouca água a evaporar; as ruas estreitas e os edifícios altos retêm a radiação e reduzem o vento; e edifícios, equipamentos e tráfego libertam calor.
Espaço público sobre estacionamento subterrâneo. Kruispleingarage, Roterdão, Países Baixos. Imagem: Nophadrain.
Em Lisboa, um estudo do Centro de Estudos Geográficos da Universidade de Lisboa, baseado numa série de nove anos de medições, encontrou no verão intensidades da ilha de calor, em médias horárias, até 6,3 °C, e confirmou que o fenómeno é mais intenso de noite do que de dia. Outro estudo, sobre as áreas metropolitanas de Lisboa e do Porto, obteve intensidades máximas de cerca de 3,5 °C em ambas e projeta tendências de aumento, mais fortes nas intensidades diurnas de verão. Uma rede de estações instalada pelo mesmo centro indica, para o verão em Lisboa, uma ilha de calor mediana de cerca de 2 °C à noite e 1,8 °C de dia, que deixa de se formar com vento acima de 8 m/s. Os valores diferem porque os métodos e os pontos de comparação diferem, mas todos mostram um fenómeno real e com tendência para se agravar.
Convém distinguir dois tipos de ilha de calor:
- à superfície: a temperatura das superfícies (coberturas, pavimentos, fachadas), medida por exemplo por satélite;
- do ar: a temperatura do ar que as pessoas respiram, a cerca de 2 m do chão.
As duas estão relacionadas, mas não têm a mesma intensidade, e as coberturas atuam muito mais sobre a primeira.
À superfície: o efeito é grande
Uma cobertura convencional exposta ao sol de verão aquece muito. Em Catânia, no sul de Itália, a superfície de uma cobertura em terraço chegou aos 56,3 °C, enquanto a superfície do substrato de uma cobertura verde extensiva no mesmo edifício não passou dos 28,6 °C. No pico de verão, a diferença entre as duas superfícies foi de quase 28 °C.
Em Lisboa, os pilotos do Instituto Superior Técnico (IST) deram resultados da mesma ordem. Ao meio-dia de 9 de junho de 2021, a superfície das coberturas verdes estava 26,9 °C mais fresca do que a terra nua, 18,6 °C do que o asfalto, 15,8 °C do que o betão e 11,8 °C do que a calçada portuguesa. A 29 de junho, a diferença face à terra chegou aos 32,1 °C.
É este calor acumulado à superfície que depois passa para o ar, sobretudo ao fim da tarde e à noite. Uma cobertura que não aquece tanto liberta menos calor para a cidade, e esse é o principal contributo das coberturas verdes para a ilha de calor.
No ar: depende da área e da altura dos edifícios
O passo da superfície para o ar é onde as expectativas precisam de ser mais cuidadosas.
Socalcos ajardinados sobre estacionamento. Estação Europapark, Groninga, Países Baixos. Imagem: Nophadrain.
Um estudo de modelação da Universidade de Princeton para a região de Baltimore e Washington, durante uma onda de calor, concluiu que coberturas verdes e coberturas frias reduzem muito mais a ilha de calor à superfície do que a do ar a 2 m, e que ambas as reduções crescem de forma praticamente linear com a fração de coberturas tratadas. Por outras palavras, uma cobertura verde isolada arrefece a sua própria cobertura; para arrefecer o ar de um bairro, é preciso que muitas coberturas sejam verdes.
A altura dos edifícios pesa tanto como a área. Um estudo de simulação em cinco bairros residenciais de Hong Kong, com todas as coberturas transformadas em coberturas verdes, obteve ao nível do peão reduções da temperatura do ar de 0,4 a 0,7 °C com coberturas extensivas e de 0,5 a 1,7 °C com coberturas intensivas arborizadas. O efeito máximo verificou-se nos bairros de edifícios baixos e pouco densos; nos de edifícios altos, o ar fresco formado nas coberturas chega mal à rua. Ao nível das próprias coberturas, o estudo registou uma melhoria clara do conforto térmico de quem lá está, com menos horas de calor intenso, enquanto o conforto na rua mudou pouco.
À escala de cidade, a revisão de Santamouris sobre estudos de simulação aponta para reduções da temperatura média do ar entre 0,3 e 3 K com a aplicação generalizada de coberturas verdes. São cenários de grande escala, que pressupõem muitas coberturas tratadas. Na literatura científica e técnica consultada, não foi identificado nenhum estudo que modele o efeito das coberturas verdes na temperatura do ar de uma cidade portuguesa.
Em síntese:
| Escala | Efeito da cobertura verde |
|---|---|
| Superfície da cobertura | Grande: dezenas de graus no pico de verão |
| Ar sobre a cobertura | Claro, sobretudo para quem usa a cobertura |
| Ar na rua | Modesto: décimas de grau a pouco mais de 1 °C, maior em bairros baixos e com muitas coberturas verdes |
| Cidade | Depende da fração de coberturas tratadas |
Nos centros históricos portugueses, com edifícios de altura média e ruas estreitas, e nos bairros de edifícios baixos, as coberturas verdes estão mais perto da rua do que numa cidade de torres. Mesmo assim, o efeito ao nível do peão é maior quando as coberturas verdes se juntam a árvores, parques e superfícies permeáveis no chão.
A água faz a diferença
Grande parte do arrefecimento de uma cobertura verde vem da evapotranspiração, e esta depende de haver água no substrato. O estudo de Princeton concluiu que coberturas verdes com humidade suficiente no solo arrefecem de forma comparável a coberturas frias com albedo de 0,7, e que a rega acrescenta arrefecimento, sobretudo onde a humidade natural do solo é baixa.
No verão português a chuva é escassa durante meses. Sem rega, o substrato seca, a vegetação entra em repouso ou perde folha, e a cobertura verde passa a funcionar sobretudo pela sombra e pela massa térmica. Em Lisboa, um estudo numa cobertura ajardinada da Fundação Calouste Gulbenkian mostrou que a densidade da vegetação e a rega estão entre os fatores que mais pesam no desempenho de verão.
Por isso o guia técnico da Associação Nacional de Coberturas Verdes recomenda, no clima mediterrânico, rega automática mesmo nas coberturas extensivas, pelo menos durante o estabelecimento das plantas. A água pode vir, em parte, da própria chuva: elementos de retenção sob o substrato armazenam a água das chuvadas e devolvem-na às plantas por capilaridade nos dias secos. Ver rega, coberturas de retenção e a solução de retenção de água da Nophadrain.
Coberturas verdes e coberturas frias
A alternativa mais comum para reduzir a temperatura das coberturas é a cobertura fria: um acabamento branco ou muito refletor, que devolve grande parte da radiação solar. Segundo a revisão de Santamouris, cada aumento de 0,1 no albedo das coberturas reduz a temperatura média do ar urbano entre 0,1 e 0,33 K, com um valor médio próximo de 0,2 K.
Cobertura ajardinada junto ao mar. Fenemaplein, Zandvoort, Países Baixos. Imagem: Nophadrain.
As duas soluções têm perfis diferentes:
| Cobertura fria | Cobertura verde | |
|---|---|---|
| Arrefecimento à superfície | Elevado, enquanto a superfície se mantiver limpa | Elevado, desde que haja água e vegetação |
| Carga adicional | Praticamente nenhuma | Desde algumas dezenas de kg/m² nos sistemas mais leves |
| Retenção de água da chuva | Nenhuma | Sim |
| Massa térmica e atraso térmico | Não | Sim |
| Biodiversidade e uso | Não | Sim |
| Comportamento no inverno | Reduz os ganhos solares úteis | Efeito pequeno |
As duas não se excluem. Numa mesma cidade, a cobertura fria serve bem coberturas leves que não suportam carga; a cobertura verde serve onde a estrutura o permite e onde a água da chuva, o uso ou a biodiversidade também contam. Com painéis solares, a cobertura verde contribui ainda para manter os módulos mais frescos do que uma cobertura escura. Ver cobertura verde solar.
O que as cidades portuguesas estão a fazer
As estratégias municipais já tratam a ilha de calor como um risco a gerir:
- Lisboa: o Plano de Ação Climática Lisboa 2030 prevê aplicar o estudo municipal de ilhas de calor urbano, reforçar e adaptar a infraestrutura verde, criar corredores verdes e introduzir no espaço público medidas de proteção contra ondas de calor, com a meta de ter 25% da cidade em espaços verdes. O projeto LIFE LUNGS, do programa LIFE da União Europeia, liderado pela Câmara Municipal com Málaga, aplica a estratégia municipal de adaptação através da infraestrutura verde urbana, também para combater o aumento das temperaturas causado pela ilha de calor.
- Porto: o Município, em parceria com a Associação Nacional de Coberturas Verdes, desenvolveu o projeto Quinto Alçado para integrar as coberturas verdes na estratégia da cidade, incluindo a instalação de coberturas verdes em edifícios municipais, no quadro de uma estratégia municipal de adaptação com 52 opções de adaptação.
A diretiva europeia do desempenho energético dos edifícios também refere a ilha de calor urbana e o arrefecimento passivo. Ver coberturas verdes na EPBD 2024.
O contributo de cada cobertura
Uma cobertura verde, sozinha, não muda a temperatura de uma rua. Muda a temperatura da sua própria superfície, o conforto de quem está no último piso e de quem usa a cobertura, e retém água da chuva. O efeito urbano resulta da soma: quanto mais coberturas verdes num bairro, e quanto mais baixos os edifícios, maior o efeito na rua.
Espaço exterior sobre garagem. Kvartet Šiška, Liubliana, Eslovénia. Imagem: Nophadrain.
Para quem projeta, isto significa tratar cada cobertura como parte da infraestrutura verde da cidade e garantir as condições que a fazem funcionar no verão: vegetação densa, água no substrato e retenção. A archiroof dá apoio ao projeto na escolha do sistema e da vegetação; o funcionamento das camadas está em como funciona.
Fontes
- Alcoforado, M. J., Lopes, A., Alves, E. D. L., Canário, P. (2014). Lisbon heat island: statistical study (2004-2012). Finisterra, XLIX, 98, 61–80. scielo.pt
- Lopes, A., Alves, E., Alcoforado, M. J., Machete, R. (2013). Lisbon urban heat island updated: new highlights about the relationships between thermal patterns and wind regimes. Advances in Meteorology, 2013, 487695. doi.org/10.1155/2013/487695
- Mendonça, A. O. (2021). Análise do desempenho de coberturas verdes em clima Mediterrânico. Dissertação de mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, tabelas 4.15 a 4.17. fenix.tecnico.ulisboa.pt
- Andrade, C., Fonseca, A., Santos, J. A. (2023). Climate change trends for the urban heat island intensities in two major Portuguese cities. Sustainability, 15(5), 3970. mdpi.com/2071-1050/15/5/3970
- Gagliano, A., Nocera, F., Detommaso, M., Evola, G. (2016). Thermal behavior of an extensive green roof: numerical simulations and experimental investigations. International Journal of Heat and Technology, 34 (Special Issue 2), S226–S234. PDF, Universidade de Catânia
- Li, D., Bou-Zeid, E., Oppenheimer, M. (2014). The effectiveness of cool and green roofs as urban heat island mitigation strategies. Environmental Research Letters, 9, 055002. doi.org/10.1088/1748-9326/9/5/055002
- Peng, L. L. H., Jim, C. Y. (2013). Green-roof effects on neighborhood microclimate and human thermal sensation. Energies, 6, 598–618. doi.org/10.3390/en6020598
- Santamouris, M. (2014). Cooling the cities – A review of reflective and green roof mitigation technologies to fight heat island and improve comfort in urban environments. Solar Energy, 103, 682–703. Climate-ADAPT
- Gomes, M. G., Silva, C. M., Valadas, A. S., Silva, M. (2019). Impact of vegetation, substrate, and irrigation on the energy performance of green roofs in a Mediterranean climate. Water, 11(10), 2016. mdpi.com/2073-4441/11/10/2016
- Associação Nacional de Coberturas Verdes (ANCV). Coberturas Verdes: Guia Técnico para Projeto, Construção e Manutenção, 1.ª ed., 2024, secção 3.2.1. greenroofs.pt/pt/guia-tecnico
- Câmara Municipal de Lisboa. Plano de Ação Climática Lisboa 2030, apresentação. PDF
- Climate-ADAPT. LIFE LUNGS: Towards a more resilient Lisbon. climate-adapt.eea.europa.eu
- Município do Porto. Breve guia do Ambiente. PDF
Perguntas frequentes
O que é a ilha de calor urbana?
É a diferença de temperatura entre a cidade e o espaço rural à sua volta. Resulta de superfícies escuras e impermeáveis que acumulam calor, da falta de vegetação e de água para evaporar, da geometria das ruas e do calor libertado por edifícios e tráfego. Em Lisboa é mais intensa de noite e no verão.
As coberturas verdes baixam a temperatura na rua?
Baixam, mas pouco, se forem só as coberturas. O efeito é grande à superfície da cobertura e ao nível da cobertura, e diminui ao nível da rua, sobretudo em zonas de edifícios altos e densos. Os estudos de simulação apontam para décimas de grau a pouco mais de um grau ao nível do peão, com cobertura total das coberturas de um bairro.
É melhor uma cobertura verde ou uma cobertura fria (branca)?
Uma cobertura verde com o substrato húmido arrefece o ar sobre a cidade de forma comparável a uma cobertura muito refletora. A cobertura fria é mais leve, mas não retém água da chuva, não acrescenta massa térmica nem biodiversidade e perde refletância com a sujidade. Uma cobertura verde seca, sem rega, arrefece bastante menos.