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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2023.tde-23082023-144817
Document
Author
Full name
Rafael Perussi
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2023
Supervisor
Committee
Tech, Adriano Rogerio Bruno (President)
Ferrari, Antonio Luiz
Masiero, Erico
Neves, Gustavo Zen de Figueiredo
Souza, Paulo Henrique de
Title in Portuguese
Análise do comportamento térmico superficial horizontal em ambiente urbano: um experimento utilizando veículo aéreo não-tripulado (VANT)
Keywords in Portuguese
clima urbano
ilhas de calor urbana
temperatura superficial
termografia
VANT
Abstract in Portuguese
A crescente atenção dada às questões ambientais e a consequente busca de um desenvolvimento sustentável por parte das sociedades atuais têm acentuado as preocupações relacionadas aos impactos associados à transformação do ambiente natural em ambiente construído. A proposição de novas metodologias para o estudo do clima urbano se faz relevante na medida em que possibilitam a obtenção de dados em micro escala de maneira mais dinâmica, otimizando o trabalho de investigação pelo pesquisador. O objetivo desse estudo foi analisar a variação da temperatura superficial horizontal de diferentes tipologias de coberturas do solo e de edificações em três setores urbanos no município de São Carlos-SP por meio de termografias utilizando uma câmera térmica acoplada a um veículo aéreo não tripulado (VANT) em dias típicos de calor. Foram analisados os dados de temperatura de algumas tipologias de cobertura do solo (asfalto, calçada, árvores e corpos d'água) e cobertura de edificações (telhado de fibrocimento e telhado cerâmico). Os resultados mostraram que houve uma maior retenção de calor pelo revestimento asfáltico, atingindo Tmáx de 54,4°C às 10h00, seguido pela calçada com Tmáx de 43,8°C às 16h00, apresentando, também, as maiores amplitudes térmicas diárias (ΔT 25,4°C e 11,8°C, respectivamente). A cobertura arbórea e os corpos d´água apresentaram as menores temperaturas máximas (Tmáx 34°C às 16h00 e 28,3°C às 16h00, respectivamente), e as menores amplitudes térmicas (ΔT 5,5°C e 2°C). Dentre as coberturas das edificações, a de fibrocimento apresentou as temperaturas mais elevadas e maior amplitude térmica (Tmáx 46,8°C às 11h00 e ΔT 25,3°C) em comparação com o telhado cerâmico (Tmáx 43°C às 16h00 e ΔT 15°C). A utilização do VANT para o estudo se mostrou uma ferramenta bastante satisfatória na medida em que possibilitou uma rápida obtenção das termografias dos alvos selecionados e no período de tempo programado. A análise dos tipos de tempo foi um fator determinante para identificar a massa de ar atuante e escolher o episódio representativo de calor e estabilidade atmosférica. Os valores dos dados obtidos demonstram as diferenças de temperatura superficiais e suas repercussões na atmosfera em microescala.
Title in English
Analysis of horizontal surface thermal behavior in an urban environment: an experiment using an unmanned aerial vehicle (UAV)
Keywords in English
surface temperature
thermography
UAV
urban climate
urban heat islands
Abstract in English
The attention given to environmental issues and the consequent search for sustainable development by modern societies have heightened concerns related to the impacts associated with the transformation of the natural environment into the built environment. The proposition of new methodologies for the study of the urban climate is relevant insofar as it makes it possible to obtain micro-scale data in a more dynamic way, optimizing the research work by the researcher. The aim of this study was to analyze the horizontal surface temperature variation of different types of land cover and buildings in three urban sectors in the city of São Carlos-SP through thermography using a thermal camera coupled to an unmanned aerial vehicle (UAV) on typical hot days. Temperature data of some types of ground cover (asphalt, sidewalk, trees and water bodies) and building cover (fiber cement roof and ceramic roof) were analyzed. The results showed that there was a greater retention of heat by the asphalt coating, reaching a Tmax of 54,4°C at 10h00, followed by the sidewalk with a Tmax of 43,8°C at 16h00, also presenting the highest thermal daily amplitudes (ΔT 25,4°C and 11,8°C, respectively). Tree cover and water bodies had the lowest maximum temperatures (Tmax 34°C at 16h00 and 28,3°C at 16h00, respectively) and the lowest thermal amplitudes (ΔT 5,5°C and 2°C). Among the building roofs, the fiber cement roof had the highest temperatures and the greatest thermal amplitude (Tmax 46,8°C at 11h00 and ΔT 25,3°C) compared to the ceramic roof (Tmax 43°C at 16h00 and ΔT 15°C) .The use of the UAV for the study proved to be a very satisfactory tool insofar as it made it possible to quickly obtain the thermographs of the selected targets and within the programmed period of time. The weather types analysis was a determining factor to identify the active air mass and to choose the representative of a hot episode and atmospheric stability. The values of the acquired data demonstrate the surface temperature differences and their repercussions in the atmosphere at a microscale.
 
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Publishing Date
2023-08-24
 
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