Quando o sol do verão brilha em uma rua quente da cidade, nossa primeira reação é fugir para um local sombreado protegido por um prédio ou árvore.

Um novo estudo é o primeiro a calcular exatamente o quanto essas áreas sombreadas ajudam a baixar a temperatura e reduzir o efeito de "ilha de calor urbana".

Os pesquisadores criaram um intrincado modelo digital em 3D de uma seção de Colombo e determinaram o efeito que a sombra dos edifícios e das árvores na área teve nas temperaturas da superfície da terra ao longo de uma hora em um dia de verão.

"Podemos usar as informações do nosso modelo para formular diretrizes para esforços comunitários de arborização e plantio de árvores, e até mesmo onde localizar edifícios para maximizar o sombreamento em outros edifícios e estradas, "disse Jean-Michel Guldmann, co-autor do estudo e professor emérito de planejamento urbano e regional da The Ohio State University.

"Isso pode ter efeitos significativos nas temperaturas nas ruas e nos bairros."

Por exemplo, uma simulação executada pelos pesquisadores em um bairro de Columbus encontrada em um dia com uma temperatura máxima de 93,33 graus Fahrenheit, a temperatura poderia ter sido 4,87 graus mais baixa se as árvores jovens já naquela área estivessem totalmente crescidas e mais 20 árvores totalmente crescidas tivessem sido plantadas.

Guldmann conduziu o estudo com Yujin Park, que fez o trabalho como estudante de doutorado na Ohio State e agora é professor assistente de planejamento urbano e regional na Chung-Ang University na Coreia do Sul, e Desheng Liu, professor de geografia no estado de Ohio.

Seu trabalho foi publicado online recentemente no jornal Computadores, Meio Ambiente e Sistemas Urbanos .

Os pesquisadores sabem há muito tempo sobre o efeito da ilha de calor urbana, em que edifícios e estradas absorvem mais calor do sol do que paisagens rurais, liberando-o e aumentando as temperaturas nas cidades.

Um estudo recente descobriu que em 60 cidades dos EUA, as temperaturas do verão urbano eram 2,4 graus F mais altas do que as temperaturas rurais - e Columbus foi uma das 10 principais cidades com as ilhas de calor urbano no verão mais intenso.

Para este novo estudo, Guldmann e seus colegas selecionaram uma área de quase 14 milhas quadradas do norte de Colombo, que tinha uma ampla gama de usos do solo, incluindo casas unifamiliares, prédios de apartamentos, complexos comerciais e de negócios, áreas industriais, parques recreativos e áreas naturais. Mais de 25, 000 edifícios estavam na área de estudo.

Os pesquisadores criaram um modelo 3D da área de estudo usando mapas 2D de cobertura do solo de Columbus, bem como dados LiDAR coletados pela cidade de Columbus a partir de um avião. LiDAR é um sensor a laser que detecta a forma de objetos. A combinação desses dados resultou em um modelo 3D que mostra as alturas e larguras exatas de edifícios e árvores.

Eles então recorreram a um software de computador que calculava as sombras projetadas por cada um dos edifícios e árvores na área de estudo ao longo de um período de uma hora - das 11h ao meio-dia - em 14 de setembro, 2015

Além disso, os pesquisadores tinham dados sobre as temperaturas da superfície da terra na área de estudo para a mesma data e hora. Os dados vieram de um satélite da NASA que usa sensores infravermelhos térmicos para medir as temperaturas da superfície terrestre com uma resolução de 30 por 30 metros (cerca de 98 por 98 pés). Isso resultou em temperaturas de superfície para 39, 715 pontos na área de estudo.

Com esses dados em mãos, os pesquisadores realizaram uma análise estatística para determinar com precisão como a sombra lançada por edifícios e árvores afetou as temperaturas da superfície naquele dia de setembro.

Os resultados mostraram que, como esperado, edifícios aumentaram o aquecimento na área, mas que as sombras projetadas por eles também tiveram um efeito de resfriamento significativo nas temperaturas, particularmente se eles sombreavam os telhados de edifícios adjacentes.

O modelo estatístico pode calcular com precisão esses efeitos, positivo e negativo. Por exemplo, um aumento de 1% na área de um edifício levou a aumentos de temperatura da superfície entre 2,6% e 3% em média.

Já um aumento de 1% na área de cobertura sombreada levou a quedas de temperatura entre 0,13% e 0,31% em média.

A sombra em estradas e estacionamentos também diminuiu significativamente as temperaturas.

"Aprendemos que maiores efeitos de mitigação de calor podem ser obtidos maximizando a sombra em telhados de edifícios e estradas, "Disse Guldmann.

Os resultados também mostraram a importância dos espaços verdes e da água para baixar as temperaturas. Áreas gramíneas, tanto sombreado quanto exposto, mostraram efeitos de redução de calor significativos. Contudo, o impacto da grama sombreada foi mais forte do que a da grama exposta à luz solar direta.

O volume das copas das árvores e a área dos corpos d'água também tiveram efeitos de resfriamento significativos.

Na simulação executada no bairro de Columbus, the researchers calculated that if the current trees there were fully grown, the temperature on a 93.33-degree F day would be 3.48 degrees lower (89.85 degrees).

But that's not all. The simulation showed that if the neighborhood had 20 more full-grown trees, the temperature would be another 1.39 degrees lower.

"We've long known that the shade of trees and buildings can provide cooling, " Guldmann said.

"But now we can more precisely measure exactly what that effect will be in specific instances, which can help us make better design choices and greening strategies to mitigate the urban heat island effect."