Como os edifícios afetam a velocidade do vento nas cidades? Novos modelos para um futuro mais resiliente
Os estudos da Universidade de Nanjing revelam que os edifícios nas cidades podem ter um impacte na velocidade do vento, diminuindo-a em até 50%. No entanto, em climas quentes, este efeito pode ser revertido, com o vento urbano a intensificar-se em 30%.
As cidades têm a capacidade de reduzir a velocidade do vento. Arranha-céus, armazéns, subúrbios e centros comerciais criam obstáculos ao fluxo de ar e este aumento da rugosidade das superfícies diminui a velocidade do vento. Na China, o rápido crescimento das cidades fez com que a velocidade média do vento diminuísse 11% desde a década de 1980.
No entanto, a urbanização também é responsável pelo aumento da temperatura à superfície dentro das cidades, gerando maior mistura com o ar superior e potencialmente aumenta a velocidade do vento. Então, qual é o efeito dominante?
Estudo da Universidade de Nanjing revela o impacte da paisagem urbana na velocidade do vento
Investigadores da Universidade de Nanjing, na China, simularam o impacte dos edifícios numa das megacidades chinesas - Xangai - para compreender a influência da paisagem urbana sobre o vento.
A investigação, publicada em Journal of Advances in Modelling Earth Systems, mostra que a paisagem construída em Xangai retira uma quantidade significativa de energia do vento, diminuindo-a em 50%.
No entanto, durante períodos quentes, quando o efeito de Ilha de Calor Urbano (ICU) é particularmente forte, o efeito de abrandamento provocado pelos edifícios é superado pela energia adicionada através da mistura turbulenta com o ar superior. Nas circunstâncias mais extremas, tal pode resultar num aumento médio da velocidade do vento urbano em 30%.
O equilíbrio varia de cidade para cidade, mas parece que na maioria das vezes os edifícios abrandam o vento. No entanto, em climas quentes, as cidades podem contribuir para alguns fluxos adicionais, tornando o vento mais intenso.
Este estudo teve como objetivo investigar o impacte da morfologia dos edifícios na velocidade do vento ao nível do limite inferior da atmosfera urbana usando o modelo WRF-BEP com parâmetros morfológicos urbanos de alta resolução (UCPs).
Os efeitos dinâmicos da morfologia dos edifícios na velocidade do vento foram separados e foram analisadas as funções de expressão quantitativa. Os resultados mostraram que os efeitos dos dois sobre a velocidade do vento ao nível da atmosfera urbana inferior são opostos.
O impacte da morfologia dos edifícios na velocidade do vento no limite inferior da atmosfera urbana é dominado principalmente pelo efeito dinâmico, resultando numa atenuação da velocidade do vento de aproximadamente 50%. De facto, o efeito dinâmico é relativamente constante.
O efeito térmico da morfologia do edifício na velocidade do vento suprime a diminuição da velocidade do vento e o efeito térmico é alterado com o aumento da velocidade do vento (durante a ICU). As contribuições relativas dos efeitos dinâmico e térmico variaram no estudo com a velocidade do vento.
Compreender o vento nas cidades? São necessários novos modelos para um futuro mais resiliente
Este estudo contribui com uma relação quantitativa entre a variação da velocidade do vento ao nível da atmosfera urbana inferior e a morfologia da cidade, bem como a intensidade da ICU. Com base na descrição quantitativa, os efeitos dinâmico e térmico podem ser separados. A morfologia urbana pode ser obtida a partir do conjunto de dados de parâmetros morfológicos urbanos, mas a alteração da intensidade da ICU causada pelos edifícios é difícil de obter diretamente.
É necessário, então, investigar ainda mais para desenvolver descrições quantitativas mais precisas e fiáveis dos efeitos dinâmico e térmico na velocidade do vento ao nível atmosfera urbana inferior, usando variáveis mais intuitivas, como a intensidade da ICU e a velocidade inicial do vento (tendo em conta os ventos regionais). Tal pode exigir o uso de modelos matemáticos complexos e métodos computacionais, bem como extensas observações de campo e recolha de dados para validar e otimizar estes métodos.
Referência da notícia
Sun, Y., Zhang, N., Ao, X., & Gao, Y. Numerical studies on the influence of building morphology on urban canopy wind speed. Journal of Advances in Modeling Earth Systems (2024).