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De núcleos urbanos densamente construídos a subúrbios em expansão, as cidades são complexas. Essa complexidade pode levar a pontos quentes de temperatura nas cidades, com alguns bairros (e seus residentes) enfrentando mais calor do que outros.
Compreender essa disparidade ambiental forma o espírito de uma nova pesquisa liderada por cientistas do Laboratório Nacional do Pacífico Noroeste do Departamento de Energia. Em um novo artigo examinando todas as principais cidades dos EUA, os autores descobriram que o residente negro médio é exposto ao ar 0,28 graus Celsius mais quente em relação à média da cidade. Em contraste, o residente urbano branco médio vive onde a temperatura do ar é mais baixa em 0,22 graus Celsius em relação à mesma média.
O novo trabalho, publicado na semana passada na revista One Earth, envolveu um esforço de duas partes. Os autores do estudo tiveram como objetivo produzir uma estimativa nacional mais útil do estresse térmico urbano – um relato mais preciso de como nosso corpo responde ao calor externo. Ao criar e comparar essas estimativas com dados demográficos, eles também tentaram entender melhor quais populações estão mais expostas ao estresse térmico urbano.
As descobertas revelam disparidades generalizadas baseadas em renda e raça nas cidades dos Estados Unidos. Quase toda a população urbana dos Estados Unidos – 94 por cento, ou cerca de 228 milhões de pessoas – vive em cidades onde a exposição ao estresse térmico no pico do verão sobrecarrega desproporcionalmente os pobres.
Os autores do estudo também descobriram que as pessoas que agora vivem em bairros historicamente proibidos, onde os solicitantes de empréstimos eram negados por motivos de discriminação racial, estariam expostos a um estresse térmico externo maior do que seus vizinhos que moram em partes originalmente não identificadas da cidade.
O trabalho também destaca deficiências na abordagem típica que os cientistas adotam para estimar o estresse térmico urbano nessas escalas, que frequentemente depende de dados de satélite. Este método convencional baseado em satélite pode superestimar tais disparidades, de acordo com o novo trabalho. À medida que o mundo esquenta, as descobertas servem para informar os planos de resposta ao calor urbano apresentados pelos governos locais que buscam ajudar grupos vulneráveis.
O que é estresse térmico?
O corpo humano evoluiu para operar dentro de uma faixa de temperatura relativamente estreita. Aumente a temperatura do corpo além de apenas seis ou sete graus e consequências fisiológicas drásticas logo se seguirão. Os processos celulares são interrompidos, o coração é sobrecarregado e os órgãos começam a falhar.
Suar ajuda. Mas o poder refrescante da transpiração depende em parte da umidade do ambiente. Quando o calor e a umidade são onipresentes e difíceis de escapar, o corpo luta para se adaptar.
Como é medido o estresse térmico?
Para medir o estresse térmico, os cientistas usam um punhado de indicadores, muitos dos quais dependem da temperatura e umidade do ar. As estações meteorológicas fornecem esses dados. Como a maioria das estações meteorológicas está fora das cidades, os cientistas geralmente contam com outros meios para ter uma ideia sobre o estresse térmico urbano, incluindo o uso de sensores em satélites.
Esses sensores inferem a temperatura da superfície terrestre a partir de medições de radiação térmica. Mas essas medições não fornecem uma imagem completa do estresse térmico, disse o principal autor e cientista da Terra, TC Chakraborty. Medir apenas a superfície da Terra, como a superfície de uma calçada ou um pedaço de grama, disse Chakraborty, oferece apenas uma ideia de como é deitar nessa superfície.
“A menos que você esteja andando descalço ou deitado nu no chão, você não está realmente sentindo isso”, disse Chakraborty. “A temperatura da superfície terrestre é, na melhor das hipóteses, um indicador bruto do estresse térmico urbano”.
De fato, a maioria de nós está de pé, movendo-se por um mundo onde a temperatura e a umidade do ar ditam como o calor realmente se sente. E esses dados de satélite estão disponíveis apenas para dias de céu claro – outro fator limitante. Estimativas mais completas e fisiologicamente relevantes do estresse térmico incorporam uma mistura de fatores que os modelos podem fornecer, disse Chakraborty.
Para entender melhor as diferenças entre a temperatura da superfície terrestre derivada de satélite e a exposição ao calor ambiente nas cidades, a equipe de Chakraborty examinou 481 áreas urbanizadas nos Estados Unidos continentais usando satélites e simulações de modelos.
O satélite Aqua da NASA forneceu a temperatura da superfície terrestre; e por meio de simulações de modelos que representam áreas urbanas, os autores geraram estimativas nacionais de todas as variáveis necessárias para calcular o estresse por calor úmido. Duas dessas métricas de estresse térmico – o índice de calor do Serviço Nacional de Meteorologia e o Humidex, frequentemente usado por meteorologistas canadenses – permitiram aos cientistas capturar os impactos combinados da temperatura e umidade do ar no corpo humano.
Eles então identificaram pontos críticos de estresse térmico em todo o país durante os dias de verão entre 2014 e 2018. Sobrepondo mapas de bairros historicamente marcados e setores censitários, a equipe identificou relações entre exposição ao calor e comunidades.
Como o calor é distribuído nas cidades?
Moradores em bairros mais pobres geralmente enfrentam maior estresse térmico. E um maior grau de desigualdade de renda em qualquer cidade geralmente significa maior exposição ao estresse térmico para seus residentes mais pobres.
A maioria das cidades dos EUA, incluindo cidades densamente povoadas como Nova York, Los Angeles, Chicago e Filadélfia, mostra essa disparidade. Mas a relação entre o estresse térmico e a segregação residencial baseada na raça é ainda mais rígida.
Cerca de 87,5% das cidades estudadas mostram que as populações negras vivem em partes da cidade com temperaturas de superfície mais altas, ar mais quente e maior estresse por calor úmido. Além disso, a associação entre o grau de disparidade do estresse térmico e o grau de segregação entre as populações brancas e não brancas nas cidades é particularmente impressionante, disse Chakraborty.
“A maioria – 83% – dos residentes urbanos não brancos dos EUA vive em cidades onde o estresse do calor úmido ao ar livre os sobrecarrega desproporcionalmente”, disse Chakraborty, “Além disso, porcentagens mais altas de todas as raças, exceto brancas, estão positivamente correlacionadas com maior exposição ao calor não importa qual variável você usa para avaliá-lo.”
Na década de 1930, a Home Owners’ Loan Corporation do governo federal dos Estados Unidos avaliou os bairros em um esforço para classificar a adequação dos investimentos imobiliários. Essa prática é conhecida como “redlining”, em que notas mais baixas (e, consequentemente, menos empréstimos) foram concedidas a bairros compostos por grupos mais pobres e minoritários. Os autores acham que esses bairros marcados ainda apresentam piores condições ambientais.
Bairros com classificações mais baixas enfrentam maior exposição ao calor do que seus vizinhos sem redline. Bairros com classificações mais altas, em contraste, geralmente ficam menos expostos ao calor.
Isso é consistente com pesquisas anteriores em bairros urbanos originalmente marcados, mostrando menor cobertura de árvores e maior temperatura da superfície do solo. Chakraborty, no entanto, observa que o uso da temperatura da superfície terrestre geralmente superestimaria essas disparidades entre os graus da vizinhança em comparação com o uso da temperatura do ar ou do índice de calor.
“Os satélites nos fornecem estimativas da temperatura da superfície terrestre, que é uma variável diferente da temperatura que sentimos ao ar livre, especialmente nas cidades”, disse Chakraborty. “Além disso, a resposta fisiológica ao calor também depende da umidade, que os satélites não podem fornecer diretamente, e a urbanização também modifica”.
As descobertas não são isentas de incerteza, acrescentaram os autores. “Estações meteorológicas terrestres ajudaram a diminuir, mas não eliminar, o viés do modelo”, disse o coautor Andrew Newman, do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica, que gerou as simulações do modelo. No entanto, os resultados ainda são consistentes com a teoria e as evidências observacionais anteriores em grande escala.
O que pode ser feito?
Plantar mais árvores geralmente surge como uma solução potencial para o estresse térmico, disse Chakraborty. Mas núcleos urbanos densamente construídos, onde muitas vezes vivem as populações mais pobres e minoritárias nos EUA, têm espaço limitado para árvores. E muitas estimativas anteriores do potencial da vegetação para resfriar os arredores da cidade também se baseiam apenas na temperatura da superfície terrestre – talvez sejam propensas a superestimativas semelhantes, sugerem os autores.
Medições mais robustas do estresse térmico urbano ajudariam, acrescentaram. Fatores como a velocidade do vento e a insolação solar contribuem para como o calor realmente afeta o corpo humano. Mas esses fatores são deixados de fora da maioria das avaliações científicas do estresse térmico urbano porque são difíceis de medir ou modelar em escalas de vizinhança.
Além de Chakraborty, os autores do PNNL do novo trabalho incluem Yun Qian. Andrew Newman, do National Center for Atmospheric Research, Angel Hsu, da University of North Carolina-Chapel Hill, e Glenn Sheriff, da Arizona State University, também são autores. Este trabalho foi financiado pelo DOE’s Office of Science e pelo National Institutes of Health.
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