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Título: Modelagem estatística da ilha urbana de calor
Título(s) alternativo(s): Statistical modeling of the urban heat island
Autor(es): Stier, Natália Pianca
Orientador(es): Krecl, Patricia
Palavras-chave: Ilha de calor urbana
Climatologia urbana
Modelos lineares (Estatística)
Temperatura atmosférica
Urban heat island
Urban climatology
Linear models (Statistics)
Atmospheric temperature
Data do documento: 4-Mar-2021
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Citação: STIER, Natália Pianca. Modelagem estatística da ilha urbana de calor. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2021.
Resumo: A rápida urbanização produz mudanças significativas na paisagem de uma região devido à substituição de superfícies naturais por materiais impermeáveis e às atividades antrópicas. Tais alterações diminuem a evapotranspiração, aumentam a temperatura da superfície e do ar, interferem na dinâmica atmosférica, formando uma ilha urbana de calor (IUC), que consiste da diferença de temperatura entre a área urbana e rural. A IUC causa impactos meteorológicos, econômicos, sociais, ambientais, biológicos e na saúde humana. Portanto, este estudo caracterizou a formação e o desenvolvimento da IUC em Londrina, região norte do Paraná, a partir de trezes pontos de coleta de dados distribuídos em seu tecido urbano no período de 27/08/2018 a 13/12/2018. Inicialmente, calculou-se a intensidade da ilha urbana de calor (IIUC) e posteriormente, selecionou-se as variáveis independentes para aplicar um modelo de regressão linear múltipla (RLM) para modelar a temperatura do ar durante o período de estudo diurno (06h00-18h00) e noturno (18h00-06h00). A metodologia bootstrap foi aplicada para validar os modelos diurno e noturno, separadamente. Essa abordagem valida um modelo multivariado extraindo um grande número de subamostras e estimando modelos para cada uma delas. Os resultados mostraram que a temperatura do ar média diária variou entre 12,5 ºC e 30,5 ºC durante o período de estudo. Foi observada a presença de uma IUC, principalmente no centro da cidade e no período noturno, com intensidade média entre 1,1 ºC e 3,0 ºC, assim como a presença de ilha urbana fria (IUF) durante o período diurno com valores entre -0,3 e 0 ºC. O modelo RLM identificou como variáveis preditoras a irradiância solar, umidade relativa e pressão para o dia, assim como, velocidade e direção do vento, umidade relativa e pressão para a noite. A RLM apresentou um valor de R² ajustado de 0,76 e 0,60 e RMSE igual a 2,39 ºC e 2,38 ºC para o dia e para a noite, respectivamente.
Abstract: Rapid urbanization produces significant changes in the landscape of a region due to the replacement of natural surfaces with impermeable materials and human activities. Such changes decrease evapotranspiration, increase surface and air temperature, interfere with atmospheric dynamics, forming an urban heat island (IUC), which consists of the temperature difference between urban and rural areas. The IUC causes meteorological, economic, social, environmental, biological and human health impacts. Therefore, this study characterized the formation and development of the IUC in Londrina, northern Paraná, from thirteen points of data collection distributed in its urban fabric in the period from 27/08/2018 to 12/13/2018. Initially, the intensity of the urban heat island (IIUC) was calculated and later, the candidate variables were selected to apply a multiple linear regression model (RLM) to model the air temperature during the daytime study period (06:00 am-18h00) and night (18h00 - 06h00). The bootstrap methodology was applied to validate the daytime and nighttime models, separately. This approach validates a multivariate model by extracting a large number of subsamples and estimating models for each one. The results showed that the average daily air temperature varied between 12.5 ºC and 30.5 ºC during the study period. The presence of an IUC was observed, mainly in the city center and at night, with an average intensity between 1.1 ºC and 3.0 ºC, as well as the presence of a cold urban island (IUF) during the day with values between -0.3 and 0 ºC. The RLM model identified the solar irradiance, relative humidity and pressure for the day as predictive variables, as well as wind speed and direction, relative humidity and pressure for the night. The RLM presented an adjusted R² value of 0.76 and 0.60 and RMSE equal to 2.39 ºC and 2.38 ºC for day and night, respectively.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25093
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