Humans are tightly linked to their thermal microclimatic environments, yet few studies have evaluated the outdoor thermal comfort of users performing physical activity. The purpose of this research was to critically review, assess, and apply findings using the COMFA ('COMfort FormulA') human energy budget for users performing physical activity outdoors. Research objectives were: to apply an improved multi-segmented skin temperature approach to the COMFA model; to evaluate its accuracy in predicting actual thermal sensation (ATS); to implement techniques to account for human behaviours associated with clothing and metabolic variations; to spatially assess human energy budget moderating effects of urban parks; and to investigate extreme heat stress situations. To evaluate modelled mean skin temperature (T_sk), field tests were conducted on subjects performing 30 minute outdoor sessions of steady-state moderately intense activity (cycling and running). The model accurately predicted T_sk, showing significantly strong agreement (r = 0.859, p<0.01). ATS votes displayed significantly strong rank correlation with budget scores calculated using both measured and predicted T_sk (r_s = 0.507 and 0.517, respectively, p<0.01). A further improvement of Incorporating conditioning level of an individual gave more realistic estimations of metabolism for budget estimation. Adopting a new relative wind velocity (v_r) equation, which incorporates wind to body angle, revealed errors of the original v_r equation in the modelling of convective heat loss and T_sk. Application of the COMFA model in urban spaces showed that energy budgets were more closely correlated to incoming solar radiation (r = 0.941) than air temperature (r = 0.490), with a significantly strong linear regression found with radiation absorbed by a human (R^2=0.858). Treed greenspace was shown to strongly enhance thermal comfort the greatest, decreasing budgets on average by 25.5 Wm^2. Budget values were found to be a strong predictor of emergency dispatch calls received in Toronto during the July 2010 heat wave (R^2 = 0.86). This study has displayed the potential of the COMFA outdoor model as a new tool to make heat forecasting more meaningful to the public, emergency responders, and urban planners. / OGS; NSERC

A referida pesquisa teve como finalidade utilizar ferramentas de geotecnologias para avaliar o comportamento térmico de diferentes tipos de superfícies urbanas e sua consequente contribuição na variação da temperatura do ar e no conforto térmico humano em ambientes abertos. Para o estudo do conforto térmico fez-se necessário avaliar o desempenho do modelo COMFA (modelo de conforto térmico ao ar livre) em prever o conforto térmico em condições de clima quente, uma vez que este modelo, até então, só havia sido testado em países de clima temperado. Assim, esta pesquisa foi realizada em duas etapas distintas: a primeira avaliou o desempenho do modelo COMFA, considerando fatores pessoais de adaptação e aclimatação em situações de clima ameno a calor intenso. De modo a obter o voto real dos individuos (Actual thermal Sensation - ATS), foram aplicados ao longo de 5 dias 467 questionários em condições variadas de clima e exposição ao sol. Posteriormente os valores de ATS obtido foram plotados com o conforto térmico previsto (Predict Thermal Sensation- PTS) gerados pelo modelo COMFA. Os dados foram processados e analisados na Universidade de Guelph (Canadá) onde contou -se com a contribuição dos autores do modelo. Comparando - se os resultados de pesquisas similares realizadas no Canadá, o estudo concluiu que há um importante fator de adaptação e aclimatação dos indivíduos, o que sugere a necessidade de ajustes à escala de interpretação da sensação térmica (PTS) correspondente. Assim, dentro das condições climáticas estudadas, o presente trabalho indicou um PTS onde o intervalo mais adequado para determinar a zona de neutralidade térmica seria entre 50 W/m² e 100 W/m² em estações quentes e entre 0 W/m² e 70W/m² para estações frias. Houve um claro ajustamento sazonal, onde a faixa de neutralidade térmica se movimente para mais ou para menos, de acordo com a expetativa e aclimatação das pessoas. Na segunda etapa, avaliou -se a diferença no nível de conforto térmico humano em duas áreas da cidade de Piracicaba- SP, bem distintas quanto a proporção entre a área vegetada e a área costruida. Utilizou-se uma estação meteorológica móvel para o registro da temperatura do ar ( TºC), da umidade ralativa do ar ( UR), a radiação solar (W/m²) e da velocidade do vento ( m/s). Nestas duas áreas amostrais também foram adquiridas imagens de alta resolução da videografia aérea multiespectral e imagens termais (temperatura de superfície) de uma cena de 1km x 1km. A partir disso, com a técnica da classificação supervisionada foram separados por classes as porcentagens dos diferentes tipos das superfícies urbanas. Também obteve-se mapas temáticos com valores da temperatura radiante da superfície urbana da cenas. De acordo com os resultados do trabalho, pôde-se constatar que a influência da cobertura de superfície das áreas monitoradas sobre as condições climáticas é significativa para o conforto térmico humano. / This research aimed to use geotechnology tools to evaluate the thermal behavior of different types of urban surfaces and their consequent contribution to the variation of air temperature and human thermal comfort in outdoor environments. To study the thermal comfort was necessary to evaluate the performance of the model COMFA (thermal comfort outdoor model) to predict the thermal comfort in hot weather conditions, since in this model, until then, was only been tested in temperate countries. Thus, this research was conducted in two stages: the first evaluated the performance of COMFA model, considering personal factors of adaptation and acclimatization in situations of mild to intense heat climate. In order to obtain the actual vote of individuals (Actual thermal Sensation - the ATS), were applied over 5 days 467 questionnaires during varied climate and sun exposure. Afterwards the ATS values obtained were plotted with the thermal comfort provided by the model COMFA (Predict Thermal Sensation). The data were processed and analyzed at the University of Guelph (Canada) with contributions from authors of the model. Comparing the results of similar surveys conducted in Canada, the study concluded that there is a significant factor of adapting and acclimatization of the subjects, which suggests the need for adjustments to the scale of interpretation of thermal sensation (PTS) correspondent. Thus, within the climatic conditions studied, this study indicated a PTS where the most appropriate for determining the zone of thermal neutrality would be range between 50 W / m² and 100 W / m² in warm seasons and between 0 W / m² and 70W / m² for cold seasons. There was a clear seasonal adjustment, where the range of thermal neutrality moves more or less, according to the expectation of the people and acclimatization. In the second stage, we evaluated the difference in the level of human thermal comfort in two areas of the city of Piracicaba-SP, distinct as the ratio of vegetated area and built area. We used a mobile station forecast to record the air temperature (T ºC) of relative humidity (RH), solar radiation (W/m²) and wind speed (m / s). These two sites were also obtained high-resolution images of multispectral aerial videography and thermal images (surface temperature) of a 1km x 1km scene. From this, using the technique of supervised classification were separated the percentages of different types of urban surfaces. Also was obtained thematic maps with values of radiant scenes of urban surface temperature. According to the results of the work, it can be stated that the influence of surface coverage of the monitored areas on climate conditions is significant for human thermal comfort.

A referida pesquisa teve como finalidade utilizar ferramentas de geotecnologias para avaliar o comportamento térmico de diferentes tipos de superfícies urbanas e sua consequente contribuição na variação da temperatura do ar e no conforto térmico humano em ambientes abertos. Para o estudo do conforto térmico fez-se necessário avaliar o desempenho do modelo COMFA (modelo de conforto térmico ao ar livre) em prever o conforto térmico em condições de clima quente, uma vez que este modelo, até então, só havia sido testado em países de clima temperado. Assim, esta pesquisa foi realizada em duas etapas distintas: a primeira avaliou o desempenho do modelo COMFA, considerando fatores pessoais de adaptação e aclimatação em situações de clima ameno a calor intenso. De modo a obter o voto real dos individuos (Actual thermal Sensation - ATS), foram aplicados ao longo de 5 dias 467 questionários em condições variadas de clima e exposição ao sol. Posteriormente os valores de ATS obtido foram plotados com o conforto térmico previsto (Predict Thermal Sensation- PTS) gerados pelo modelo COMFA. Os dados foram processados e analisados na Universidade de Guelph (Canadá) onde contou -se com a contribuição dos autores do modelo. Comparando - se os resultados de pesquisas similares realizadas no Canadá, o estudo concluiu que há um importante fator de adaptação e aclimatação dos indivíduos, o que sugere a necessidade de ajustes à escala de interpretação da sensação térmica (PTS) correspondente. Assim, dentro das condições climáticas estudadas, o presente trabalho indicou um PTS onde o intervalo mais adequado para determinar a zona de neutralidade térmica seria entre 50 W/m² e 100 W/m² em estações quentes e entre 0 W/m² e 70W/m² para estações frias. Houve um claro ajustamento sazonal, onde a faixa de neutralidade térmica se movimente para mais ou para menos, de acordo com a expetativa e aclimatação das pessoas. Na segunda etapa, avaliou -se a diferença no nível de conforto térmico humano em duas áreas da cidade de Piracicaba- SP, bem distintas quanto a proporção entre a área vegetada e a área costruida. Utilizou-se uma estação meteorológica móvel para o registro da temperatura do ar ( TºC), da umidade ralativa do ar ( UR), a radiação solar (W/m²) e da velocidade do vento ( m/s). Nestas duas áreas amostrais também foram adquiridas imagens de alta resolução da videografia aérea multiespectral e imagens termais (temperatura de superfície) de uma cena de 1km x 1km. A partir disso, com a técnica da classificação supervisionada foram separados por classes as porcentagens dos diferentes tipos das superfícies urbanas. Também obteve-se mapas temáticos com valores da temperatura radiante da superfície urbana da cenas. De acordo com os resultados do trabalho, pôde-se constatar que a influência da cobertura de superfície das áreas monitoradas sobre as condições climáticas é significativa para o conforto térmico humano. / This research aimed to use geotechnology tools to evaluate the thermal behavior of different types of urban surfaces and their consequent contribution to the variation of air temperature and human thermal comfort in outdoor environments. To study the thermal comfort was necessary to evaluate the performance of the model COMFA (thermal comfort outdoor model) to predict the thermal comfort in hot weather conditions, since in this model, until then, was only been tested in temperate countries. Thus, this research was conducted in two stages: the first evaluated the performance of COMFA model, considering personal factors of adaptation and acclimatization in situations of mild to intense heat climate. In order to obtain the actual vote of individuals (Actual thermal Sensation - the ATS), were applied over 5 days 467 questionnaires during varied climate and sun exposure. Afterwards the ATS values obtained were plotted with the thermal comfort provided by the model COMFA (Predict Thermal Sensation). The data were processed and analyzed at the University of Guelph (Canada) with contributions from authors of the model. Comparing the results of similar surveys conducted in Canada, the study concluded that there is a significant factor of adapting and acclimatization of the subjects, which suggests the need for adjustments to the scale of interpretation of thermal sensation (PTS) correspondent. Thus, within the climatic conditions studied, this study indicated a PTS where the most appropriate for determining the zone of thermal neutrality would be range between 50 W / m² and 100 W / m² in warm seasons and between 0 W / m² and 70W / m² for cold seasons. There was a clear seasonal adjustment, where the range of thermal neutrality moves more or less, according to the expectation of the people and acclimatization. In the second stage, we evaluated the difference in the level of human thermal comfort in two areas of the city of Piracicaba-SP, distinct as the ratio of vegetated area and built area. We used a mobile station forecast to record the air temperature (T ºC) of relative humidity (RH), solar radiation (W/m²) and wind speed (m / s). These two sites were also obtained high-resolution images of multispectral aerial videography and thermal images (surface temperature) of a 1km x 1km scene. From this, using the technique of supervised classification were separated the percentages of different types of urban surfaces. Also was obtained thematic maps with values of radiant scenes of urban surface temperature. According to the results of the work, it can be stated that the influence of surface coverage of the monitored areas on climate conditions is significant for human thermal comfort.