PROJETO AUTÔNOMO COMPROBATÓRIO DE HABILIDADES TÉCNICAS
Avaliação Espacial de Inundações Urbanas: Caso da Avenida Tereza Cristina em Belo Horizonte-MG
Introdução às análises climáticas
Auxílio de IA – ChatGPT & DeepSeek
Informações Gerais
Cidade Analisada: Belo Horizonte – MG
Área de Estudo: Bacia Hidrográfica Contribuinte da Avenida Tereza Cristina
Objetivo: Analisar os fatores geográficos, físicos e antrópicos que contribuem para a ocorrência de inundações na região.
Sistema de Coordenadas: SIRGAS 2000 – UTM Zona 23S
Índice do Conteúdo
1. Introdução
Anualmente, os transtornos causados pelas inundações na Avenida Tereza Cristina, em Belo Horizonte (MG), são amplamente divulgados pela mídia. É de conhecimento comum entre os mineiros que, durante o período chuvoso – especialmente entre dezembro e janeiro –, ocorrem transbordamentos na região. O problema central são as inundações, cujas causas são multifatoriais, incluindo o baixo índice de infiltração do solo, a impermeabilização urbana e o estreitamento e canalização dos cursos d'água para a construção de vias urbanas.
A Avenida Tereza Cristina não é apenas um ponto crítico em épocas de chuva; ela possui relevância histórica para a capital mineira. Projetada na década de 1930, durante o governo de Juscelino Kubitschek, sua finalidade era conectar as regiões leste e oeste da cidade, estendendo-se da Avenida do Contorno até a Avenida Amazonas, na região da Gameleira. O traçado foi desenvolvido ao longo do Ribeirão Arrudas, que foi retificado para a construção da via.
Com o intuito de resgatar e valorizar a importância histórica da região, destaca-se um trecho do relatório emitido pelo Governo de Minas Gerais à época (Curral Del Rey, 2011):
Ao longo das margens direita e esquerda de nosso principal curso d'água, oferece a via pública um traçado vistoso e, ao mesmo tempo, diverso no que se observa nas outras avenidas, pois os canteiros da parte central darão lugar ao leito do ribeirão, formando-se as pistas dos dois lados, ligadas de trecho em trecho por pontes de concreto armado. Tornar-se-á, por isso mesmo, uma das mais belas avenidas da capital.
2. Objetivos do Estudo
Objetivo Geral
A Avenida Tereza Cristina enfrenta atualmente desafios significativos relacionados à gestão de águas pluviais e à infraestrutura urbana. Este projeto tem como objetivo geral aplicar técnicas de Sensoriamento Remoto e Geoprocessamento para analisar as inundações na avenida, contribuindo para a compreensão dos fatores envolvidos e para o desenvolvimento de possíveis soluções.
Objetivos Específicos
- Analisar a geografia da bacia hidrográfica que contribui para a Avenida Tereza Cristina
- Realizar um levantamento histórico das condições meteorológicas da região, identificando os períodos com maior incidência de chuvas e inundações
- Estudar o comportamento meteorológico em um dia de precipitação extrema, avaliando seus impactos na área urbana
- Avaliar a origem da nebulosidade
3. Metodologia Científica
O estudo geoespacial foi conduzido na bacia hidrográfica do Ribeirão Arrudas. O Modelo Digital de Elevação (MDE) foi obtido no portal TOPODATA, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), abrangendo duas áreas que contemplam a bacia: 19S45 e 20S45. A projeção cartográfica adotada foi SIRGAS 2000, zona UTM 23S. Após a delimitação da área de estudo com base no enquadramento da bacia hidrográfica, as camadas de elevação foram unidas em um único raster digital.
Para garantir a precisão nas análises hidrológicas, realizou-se a correção do modelo de elevação, uma etapa fundamental para eliminar depressões espúrias que podem reter água artificialmente e distorcer os resultados de escoamento. Essa correção foi realizada por meio da ferramenta "Fill Sinks (Wang & Liu)", disponível no SAGA GIS, gerando a camada FilledDEM.
Com a camada de elevação corrigida (FilledDEM), foi possível realizar o cálculo de acumulação de fluxo (Flow Accumulation), o qual indica o volume potencial de água que passa por cada célula da bacia. A classificação dos valores de acumulação foi dividida em oito classes, sendo a classe 1 correspondente aos cursos d'água de menor contribuição, geralmente nascentes, e a classe 8 representando os trechos de maior confluência, com fluxo acumulado até o exutório — ponto de menor altitude da bacia e de maior volume de água. Este ponto foi determinado com a ferramenta "Channel Network and Drainage Basins", também do SAGA GIS, com base nas junctions e seus respectivos valores de ordem.
O foco deste projeto é a Avenida Tereza Cristina, que acompanha o leito do Ribeirão Arrudas. Para isso, considerou-se a bacia de contribuição específica da avenida, adotando-se como exutório o ponto final do percurso de maior ordem de fluxo. A partir disso, torna-se possível calcular o volume potencial de água que percorre a via em função da precipitação pluviométrica, visto que a avenida acompanha a linha de drenagem principal da bacia.
Com o FilledDEM em mãos, utilizou-se a ferramenta r.watershed do GRASS GIS, adotando como parâmetro um tamanho mínimo de bacia de 10.000 m² e ativando o algoritmo de direção de fluxo D8 (Single Flow Direction). Em seguida, a direção de drenagem foi utilizada como entrada para a ferramenta r.water.outlet, em que se definiram as coordenadas do exutório correspondente à Avenida Tereza Cristina — a junção de maior ordem identificada anteriormente. O resultado é a delimitação da bacia hidrográfica de contribuição para a avenida em questão.
3.1 Análise da Bacia de Contribuição
Foram obtidos os dados de permeabilidade dos municípios de Belo Horizonte e Contagem, considerando as áreas dessas cidades inseridas na bacia de contribuição da Avenida Tereza Cristina.
A área com infiltração comprometida no município de Contagem é de 19.016.060,52 m², enquanto em Belo Horizonte é de 56.376.689,14 m². O somatório dessas áreas impactadas é de 75.392.749,66 m² (ou 75,40 km²).
Comparando com a área total da bacia de contribuição, que é de 123.191.258,90 m² (ou 123,19 km²), constata-se que aproximadamente 61,21% da bacia apresenta algum grau de comprometimento quanto à capacidade de infiltração.
61.21% da bacia com capacidade de infiltração comprometida
3.2 Análise de Índices Espectrais
O que são bandas no sensoriamento remoto?
Satélites como o Landsat 8 orbitam continuamente a Terra capturando imagens da superfície. Cada imagem é dividida em bandas — faixas específicas do espectro eletromagnético. A luz, sendo uma onda energética, possui diversos comprimentos, indo das ondas curtas (como raios gama) até as longas (como ondas de rádio).
Para este projeto, o foco recai sobre as faixas do visível e do infravermelho próximo. Assim, cada banda do satélite Landsat 8 representa uma faixa espectral correspondente a uma determinada cor ou comportamento da luz, detectada pelo sensor.
Foram extraídas as bandas 2 (azul), 3 (verde), 4 (vermelha), 5 (infravermelho próximo – NIR) e 8 (pancromática) da cena do dia 12/04/2025, selecionada por apresentar baixa nebulosidade.
Considerando os efeitos da atmosfera na reflectância captada pelos sensores, foi aplicada a correção atmosférica do tipo DOS (Dark Object Subtraction) nas bandas visíveis, com exceção da banda 8 (pancromática), que está fora da faixa visível ao olho humano. A correção foi realizada por meio do Semi-Automatic Classification Plugin (SCP) no QGIS, com o objetivo de minimizar interferências atmosféricas.
Para análise da cobertura vegetal e do uso do solo, são aplicados índices espectrais que exploram a diferença de reflectância entre bandas, a fim de destacar vegetação, solo exposto, áreas urbanas e presença de água.
Índices espectrais adotados:
| Índice | Fórmula Geral | Bandas Landsat 8 | Aplicação |
|---|---|---|---|
| NDVI | (B5 − B4) / (B5 + B4) | B5 (NIR) e B4 (Red) | Vegetação |
| NDBI | (B6 − B5) / (B6 + B5) | B6 (SWIR 1) e B5 (NIR) | Áreas construídas |
| NDWI | (B3 − B5) / (B3 + B5) | B3 (Green) e B5 (NIR) | Água superficial |
| NDMI | (B5 − B6) / (B5 + B6) | B5 (NIR) e B6 (SWIR 1) | Umidade do solo |
Por meio dos mapas gerados (NDVI, NDBI e de escoamento superficial), foi possível observar que áreas com menor vegetação apresentam maior escoamento, o que comprova a relação entre permeabilidade e capacidade de infiltração do solo.
Apesar da utilidade do NDWI na identificação de corpos d'água, ele pode apresentar inconsistências em áreas urbanas, pois superfícies como telhados brancos ou concreto novo possuem comportamento espectral semelhante à água. Para aumentar a precisão, recomenda-se aplicar uma máscara de NDVI, por exemplo excluindo áreas com NDVI > 0,3, reduzindo falsos positivos.
Mesmo com essa máscara, ao comparar com uma imagem RGB (bandas 4, 3, 2), observou-se que os altos valores de NDWI – NDVI correspondem majoritariamente a nuvens e telhados. Isso indica que a bacia da Avenida Tereza Cristina é extremamente carente de água superficial.
Corroborando com essa análise, o índice NDMI, que mede a umidade do solo, também apresentou baixos valores na área urbana. As regiões ao sul da bacia — localizadas nas serras de maior altitude — são as únicas com maior retenção de água e condições favoráveis à infiltração.
3.3 - Análise Climática
Dados da estação meteorológica Pampulha
Com base nos dados da estação meteorológica da Pampulha, foi identificado que o dia com maior volume de chuva em 2024 foi 18 de abril. Os dias anteriores apresentaram temperaturas amenas e umidade relativa do ar dentro dos parâmetros recomendados pela Organização Mundial da Saúde (OMS). Observou-se um leve aumento na umidade entre os dias 17 e 19, passando de 65,42% para 82,75%, o que favoreceu a ocorrência da forte chuva no dia 18.
Quanto à nebulosidade, verificou-se uma queda significativa entre os dias 11 e 14, acompanhada pela diminuição da temperatura e leve aumento da umidade média. No dia 17, houve novo aumento expressivo da umidade com consequente queda da temperatura: a umidade subiu de 65,4% (17/04) para 75,42% (18/04) e 82,75% (19/04), enquanto a temperatura caiu de 24,18°C para 23,48°C e depois para 21,56°C.A velocidade dos ventos atingiu os maiores valores nos dias 14, 15 e 16, com 1,43 m/s, 1,89 m/s e 2,01 m/s, respectivamente. No dia da chuva (18/04), praticamente não houve movimentação significativa do ar, com média de 1,10 m/s, equivalente a cerca de 4 km/h. As imagens de satélite indicam que a umidade associada ao evento teve origem na Floresta Amazônica.
Imagens de Satélite - INPE
Dia 18 de abril de 2024
Dados da Estação Meteorológica da Pampulha - Belo Horizonte
Observa-se a formação de dois ciclones ao sul do continente, sendo o mais oriental responsável por atrair a umidade da região amazônica. Esse padrão formou um corredor de nuvens que atravessa o Brasil, conhecido como Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), o qual canaliza grande parte da nebulosidade da região Norte.
Esse vapor d’água tem origem no Oceano Atlântico Equatorial, cuja evaporação é transportada pelos ventos alísios – fenômeno associado à rotação terrestre, formando a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT). Soma-se a isso a evapotranspiração da Floresta Amazônica. A interação entre essas zonas de convergência é chamada de “rios voadores”, dada a imensa quantidade de vapor transportada.
Fenômenos Atmosféricos - Rios Voadores
Fonte: ebanataw.com.br
Segundo nota do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), abril de 2024 foi marcado por eventos climáticos extremos que causaram inundações, deslizamentos e prejuízos ao agronegócio, especialmente nas regiões Norte e Nordeste. Esses fenômenos foram intensificados pelas zonas de convergência e por interferências moderadas do El Niño.
Interferência do El Niño
O El Niño é um fenômeno climático que ocorre quando os ventos alísios enfraquecem, alterando a circulação atmosférica da Célula de Walker. Em vez de empurrar as águas quentes do Pacífico para o oeste, como de costume, essas permanecem junto à costa sul-americana, elevando a temperatura superficial do mar. Isso intensifica a evaporação e favorece a formação de tempestades.
Altas temperaturas estão associadas a baixa pressão atmosférica, pois o ar quente é menos denso. Assim, essas regiões tornam-se zonas de convergência de ventos. Áreas ao redor, com umidade disponível, podem perder esse conteúdo, tornando-se mais secas — como ocorre no Norte e Nordeste. Já o Centro-Oeste mantém clima quente e úmido, o Sudeste sofre aquecimento acima da média, e o Sul tende a registrar maior volume de chuvas.
Posteriormente, pode ocorrer o fenômeno La Niña, de características opostas: águas frias profundas sobem à superfície, os ventos alísios se intensificam e retêm águas quentes a oeste do Pacífico, gerando chuvas na Austrália e Indonésia, e clima mais seco na costa da América do Sul.
No caso de Belo Horizonte, em 18 de abril, os efeitos do El Niño foram leves, mas ainda assim contribuíram para a formação de nuvens carregadas. Somadas às zonas de convergência, essas condições resultaram em chuvas intensas isoladas, mesmo em um mês com baixos índices pluviométricos — evidenciando a complexidade do clima.
4. Resultados e Mapas
Mapas produzidos via software QGIS 3.40.5 com auxílio dos plugins SAGA GIS 9.1.3, GRASS 8.4.1, GDAL 3.10.2 e Semi-Automatic Classification Plugin.
5. Conclusões
Os eventos climáticos extremos são fenômenos inevitáveis, porém a capacidade de previsão meteorológica moderna permite ações mitigadoras eficazes. No caso específico dos fenômenos El Niño e La Niña, embora suas manifestações apresentem certo grau de imprevisibilidade, dispomos de conhecimento suficiente para implementar medidas preventivas que reduzam significativamente seus impactos. A climatologia, mesmo sendo uma ciência que lida com padrões naturais, exige humildade científica - a natureza sempre reserva surpresas que desafiam nossos modelos.
A integração entre dados meteorológicos precisos, informações detalhadas de uso do solo e estudos hidrológicos aponta para soluções concretas: investimentos estratégicos em infraestrutura urbana resiliente, modernização dos sistemas de drenagem e redução progressiva das áreas impermeabilizadas nas cidades.
O Caso da Bacia da Avenida Tereza Cristina
A Bacia Hidrográfica que abastece a Avenida Tereza Cristina, com seus 120 km² de extensão, apresenta um quadro alarmante: mais de 60% de sua superfície encontra-se impermeabilizada. Esta transformação radical da paisagem resulta de:
- Processos intensivos de urbanização sem planejamento adequado
- Pavimentação extensiva sem compensação ambiental
- Canalização predatória de cursos d'água naturais
Durante o período chuvoso (dezembro a janeiro), observa-se um paradoxo crítico: a água que deveria recarregar os aquíferos subterrâneos é brutalmente desviada por superfícies impermeáveis, enquanto os rios - confinados em canais artificiais sob a malha viária - transformam-se em vetores de inundação nas áreas mais baixas da bacia.
Impactos e Soluções
Esta desconexão entre os ciclos hidrológicos naturais e a estrutura urbana gera consequências graves:
- Inundações recorrentes em áreas vulneráveis
- Prejuízos econômicos para comerciantes e moradores
- Riscos à saúde pública
- Desigualdade no impacto social (populações de baixa renda são as mais afetadas)
A solução exige uma abordagem integrada que combine:
- Ampliação de áreas permeáveis através de parques lineares
- Implantação de sistemas de drenagem sustentável (pavimentos permeáveis, jardins de chuva)
- Revisão dos padrões de canalização de cursos d'água
- Programas de habitação para realocação de famílias em áreas de risco
- Sistemas de alerta precoce baseados em monitoramento meteorológico
6. Referências Bibliográficas
- BELO HORIZONTE. BHMap: Plataforma Geoespacial da Prefeitura de Belo Horizonte. Disponível em: https://bhmap.pbh.gov.br/v2/mapa/idebhgeo. Acesso em: 18 abr. 2025. (Fonte oficial de dados geoespaciais do município)
- CONTAGEM. GeoContagem: Sistema de Informações Geográficas. Disponível em: https://geoprocessamento.contagem.mg.gov.br/portal/apps/sites/#/geocontagem/pages/geo. Acesso em: 18 abr. 2025. (Plataforma de geoprocessamento municipal)
- CURRAL DEL REY. Metamorfoses Urbanas: Parte da Avenida Tereza Cristina. Blog Curral Del Rey, 2011. Disponível em: https://curraldelrei.blogspot.com/2011/10/metamorfoses-urbanas-parte-da-avenida.html. Acesso em: 18 abr. 2025. (Fonte histórica sobre o desenvolvimento urbano)
- INPE. Manual de uso do TOPODATA. São José dos Campos: INPE, 2023. (Manual técnico do sistema de dados de elevação utilizado na pesquisa)
- JENSEN, J. R. Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective. 2nd ed. Prentice Hall, 2007. (Referência clássica sobre sensoriamento remoto)
- TUCCI, C. E. M. Inundações Urbanas. Porto Alegre: ABRH, 2008. (Estudo abrangente sobre causas e soluções para inundações em áreas urbanas)
- ROBERTO, A. Fenômenos Atmosféricos. Disponível em: https://www.ebanataw.com.br/roberto/chuvas/fenomenosatmosfericos.php. Acesso em: 18 abr. 2025. (Explicação sobre rios voadores e outros fenômenos atmosféricos)
- Análise Temporal do Dia 18/04/2024. Make a GIF, 2024. Disponível em: https://makeagif.com/gif/analise-temporal-do-dia-18-04-2024-4pzcrJ?ref=7IphLX. Acesso em: 18 abr. 2025. (Visualização animada de evento climático)