Islas de calor urbanas

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Quien más quien menos, aquellas personas que vivimos fuera de las grandes ciudades sabemos que, cuando vamos, nos encontraremos con un ambiente más cálido y probablemente, si es invierno, terminaremos dejando alguna pieza de abrigo dentro de la mochila. 

Si por ejemplo comparamos la ciudad de Barcelona con los pueblos y ciudades de la misma provincia, veremos cómo las temperaturas en la ciudad Condal son más elevadas que en las otras poblaciones. De forma general, la temperatura urbana y la rural frecuentemente se diferencia en 4ºC y no puede llegar a más de 10ºC de diferencia (Oke, 2006).

Lo mismo pasa entre la periferia y el centro de la misma ciudad.

Foto 1. Detalle de temperaturas mínimas en Barcelona, del día 10 de diciembre de 2012. Fuente: BTV Noticias.

En el caso de Barcelona se nota especial diferencia entre el centro de la ciudad y los canales de frío que conforman los ríos Besós y Llobregat. Así, por ejemplo, el 10 de diciembre de 2012, mientras que en el Ensanche de Barcelona la temperatura mínima marcaba 7ºC, en el barrio de Sant Andreu el termómetro marcaba 3ºC. Cabe destacar también el polo frío que forma el Parque de la Ciutadella, dónde a causa de la extensa cobertura vegetal la temperatura aquél día se encontraba por debajo de los 4ºC. 

Este fenómeno se conoce como isla de calor urbana. Este es el nombre que se utiliza para describir el calor característico tanto de la atmósfera como de las superficies de las ciudades o áreas urbanas comparadas con sus entornos no urbanizados o menos urbanizados. 

Oke (2006) argumenta que el efecto isla de calor urbana tiene 4 factores que contribuyen: 

  • Geometría urbana, que altera el equilibrio de intercambio de calor en el entorno construido al afectar las sombras y los patrones del viento. 
  • Cobertura urbana y superficie de los materiales, los cuales afectan la absorción de calor y el reflejo en los edificios. La especificación termodinámica, el color, la textura y la densidad de los materiales y su exposición a la luz solar puede alterar el flujo de calor en los espacios al aire libre. 

Gran parte de la energía solar absorbida por los cuerpos se encuentra en las longitudes de onda visible, de manera que el reflejo solar se relaciona con el color de los materiales. Una superficie oscura tenderá a acumular más calor que no una superficie clara que permite un mayor reflejo del sol y una menor acumulación de calor. 

  • Paisaje urbano, el cual afecta el equilibrio de intercambio de agua y de calor en el entorno construido, comparado con un entorno natural. La fotosíntesis y los procesos de evaporación en las zonas verdes urbanas contribuyen a disminuir la temperatura ambiente. La tipología de las zonas verdes, su distribución y la intensidad en la ciudad también afectan la turbulencia del aire atmosférico. 
  • Metabolismo urbano y antropogénico de calor residual en ciudades, el cual está relacionado principalmente con el consumo de energía por aires acondicionados en el interior de edificios y con el uso de transporte motorizado. 

Foto 2.Gráfico de temperaturas según la densidad de población y urbanización. En este se puede ver como a medida que nos acercamos al centro de una Ciudad, las temperaturas incrementan. Fuente: Berkeley Lab

Efecto de las islas de calor urbanas

Las islas de calor urbanas denotan importantes cambios en la superficie del territorio, impactando en la economía, la salud humana, la función de los ecosistemas, la meteorología local, el clima y la calidad del aire. 

El efecto isla de calor supone un aumento de las temperaturas urbanas y, en consecuencia, un aumento del consumo de energía para la refrigeración de muchos edificios. Esto ha sido demostrado en algunas ciudades como Los Ángeles (EE.UU), donde el aumento de demanda energética llega a comprender entre un 5 y un 10% del total de la energía consumida, lo que se traduce a un coste adicional de unos 100 millones de dólares (Gálvez, 2013). El problema del enfriamiento de edificios en climas cálidos es importante ya que en las últimas décadas el consumo energético por refrigeración se ha disparado, sobretodo en ciudades europeas. Los equipos de aire acondicionado utilizan energía eléctrica, con lo cual su elevado consumo lleva asociado un aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera. 

Otra consecuencia de la isla de calor está relacionada con la salud de las personas ya que la exposición continuada a elevadas temperaturas provoca una serie de trastornos como el agotamiento por deshidratación, calambres, golpes de calor, aparición de enfermedades cerebrovasculares, etc. A la vez, se debe de sumar la aparición de serios problemas respiratorios y un incremento de la mortalidad. Estos problemas respiratorios son producto de la acumulación de contaminantes (PM10, SO2, NOx, CO) a causa de la imposibilidad de dispersarse por la atmosfera. 

Medidas mitigadoras

La aplicación de medidas para mitigar las islas de calor urbanas se pueden agrupar en diferentes escalas. Des de las medidas más generales como son incorporar este fenómeno en las estrategias de planificación territorial apostando por un desarrollo sostenible y eficiente, hasta medidas más concretas como son la presencia de verde urbano y el uso de pavimento y materiales adecuados para evitar la acumulación de calor. 

Potenciar el verde urbano

La diferencia entre el balance energético de las superficies urbanas y las rurales recae en la capacidad de absorción de la energía térmica. Las áreas rurales se caracterizan por la evapotranspiración, siendo la mayoría superficies húmedas, permeables y cubiertas por vegetación. Por el contrario, en las zonas urbanas predominan los suelos impermeables, pavimentados, que retienen el flujo de energía. 

Foto 3.Las áreas urbanas se caracterizan por tener un 75-100% de superficies impermeables y tener poca superficie húmeda que permita la evapotranspiración, a diferencia de las zonas rurales que se caracterizan por tener menos de un 10% de superficie impermeable. Este hecho contribuye a temperaturas más elevadas en áreas urbanas. Fuente: EPA.

El uso de espacios verdes es la medida más efectiva que se puede llevar a cabo para reducir la formación de islas de calor, y es la primera que se tendría que tener en cuenta. Ya sea en forma de parques como en forma de cubiertas vegetales en fachadas de edificios. 

Las cubiertas de tejados y fachadas permiten evitar la acumulación de calor en edificios, mientras que los árboles y los espacios verdes como parques urbanos permiten disponer de una superficie de evapotranspiración que influye en reducir las temperaturas así como generar una serie de corrientes y de aire fresco que reemplaza el aire caliente urbano. Los parques pueden actuar como áreas no urbanas dentro de una ciudad.

Cada vez más, las ciudades están tomando consciencia de esta problemática y están invirtiendo en espacios verdes para contrarrestar y mitigar este fenómeno. Así por ejemplo, el Estado de Nueva York ha invertido gran parte de su capital en dos grandes parques litorales que pueden mejorar la brisa y la circulación de los parques urbanos del interior de la ciudad, permitiendo una reducción de las temperaturas. 

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Foto 4. Imagen de Central Park en la Ciudad de Nova York. Fuente: NASA 

Potenciar el uso de materiales que no acumulen calor

Como se ha mencionado anteriormente, la radiación solar que incide en las superficies urbanas es absorbida y transformada en calor sensible. Los tejados y fachadas de los edificios, las calles, las plazas, las carreteras, etc. representan una superficie importante de acumulación de calor, transfiriéndolo al ambiente en forma de radiación de onda larga. 

A causa de la presencia de calor en el entorno construido, los materiales de pavimentos y de las fachadas tienen una incidencia fundamental en el efecto isla de calor. Un punto importante a tener en cuenta es el color de estos materiales. Cabe priorizar los materiales de colores claros frente los materiales oscuros. 

Actualmente, investigadores de todo el mundo están estudiando y desarrollando materiales de colores fríos que utilicen pigmentos especialmente diseñados que reflejen bien las longitudes de onda infrarrojas. Estos productos pueden ser de color oscuro, pero tienen una reflectancia solar próxima a la de un material de color blanco o de color claro. Es lo que se conoce como pavimentos fríos. Estos permiten reflejar un 40% de la energía solar, frente al 10% que reflejan los pavimentos oscuros. Lo mismo sucede con el color de los materiales en tejado y fachadas. 

Foto 5. Materiales en pavimentos y tejados, y su capacidad de reflejar la energía solar. Fuente: Berkeley Lab 

Con todo, las estrategias de reducción del efecto de las islas de calor urbanas contribuyen a una reducción de las temperaturas del aire y de las superficies urbanas, una reducción de la contaminación, y un paso más hacia la mitigación del cambio climático global. 

Mar Ruiz Arandes

BIBLIOGRAFÍA

Berkeley Lab – Heat Island Group. https://heatisland.lbl.gov/

BTV Noticies. http://www.btv.cat/btvnoticies/

Gálvez, J.A. (2013). Criterios para la planificación y el diseño de corredores fluviales urbanos para la mitigación de la isla de calor. Conama Local. 

Imhoff, M. et al. (2010). Remote sensing of the urban heat island effect across biomes in the continental USA. 

Oke, T. R. (2006). Towards Better Scientific Communication in Urban Climate.

Sailor, D. J. Et al(2004). “A top–down methodology for developing diurnal and seasonal anthropogenic heating profiles for urban areas”.

Sharifi, E. et Lehmann S. (2014). Comparative analysis of surface Urban Heat Island effect in Central Sydney. 

US Environmental Protection Agency (EPA). (2008) Reducing urban heat islands: Compendium of strategies. 

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