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Víctor L. Barradas

 La Isla de Calor Urbana

El ser humano por instinto tiene la necesidad de construir un lugar donde se sienta más que nada seguro y con la consiguiente comodidad, en un principio creó o construyó espacios para vivir y desarrollarse como las casas-habitación. Actualmente, al conjunto de estos asentamientos humanos se les llama ciudades, poblados, comunidades, etcétera, que modifican drásticamente las condiciones naturales del sitio donde se ubican; estas condiciones son más marcadas en una ciudad.

04-isla-calorLa temperatura en las urbes es mayor que en las zonas verdes que las rodean. Imagen: Windows to the universe.     La sustitución drástica de los sistemas originales por elementos urbanos (como pavimento y edificaciones) altera el clima a escala local y regional, ya que el balance de energía se altera. En ausencia de ventilación, el clima urbano es el resultado del efecto de la radiación que reciben las superficies de la ciudad y que se disipa en la atmósfera. Esto último sucede a través de mecanismos de calentamiento del aire (por ejemplo, la superficie urbana calienta el aire vecino), de evapotranspiración de la vegetación y todo aquel calor almacenado en el tejido urbano.  En las ciudades la evapotranspiración se reduce de manera abrupta, debido a que las áreas húmedas o las que producen humedad son muy reducidas además de que los materiales de construcción no cambian sus propiedades térmicas, esto es la cantidad de energía que almacenan es constante. En consecuencia, el caldeamiento del aire cercano a la superficie del suelo aumenta generando el fenómeno de la isla de calor urbana (ICU) que se caracteriza principalmente porque la temperatura del aire es más elevada en el área urbana que en los alrededores rurales, y que clásicamente se puede considerar como un cambio climático local o regional.

     El comportamiento de la ICU depende de la carga de calor urbano debido al calor de combustión (por ejemplo de combustible para el transporte), la contaminación atmosférica, el intercambio de calor debido a la turbulencia incrementada por los edificios, la cantidad limitada de superficies húmedas, así como las estructuras y materiales urbanos. Así, la ICU puede estar presente a diferentes escalas, dependiendo de su localización geográfica, de las condiciones climáticas prevalentes y principalmente del uso de suelo.

     Especialmente en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México, la desmedida urbanización y el aumento de la población humana, han llevado a generar un cambio climático en el que la diferencia máxima de temperatura entre el área urbana y rural puede ser normalmente de 3 a 5 °C. Sin embargo, en días especiales, dependiendo de las características meteorológicas, la diferencia de temperatura puede llegar a ser de hasta 10 °C entre por ejemplo la zona centro de la ciudad de México y una rural, como Xochimilco.

     Este aumento en la temperatura del área urbana involucra un efecto directo en el índice de confort térmico humano, donde indudablemente la gente puede experimentar más estrés por calor, con lo que probablemente aumentará el consumo de energía para enfriar edificios y casas-habitación, además de afectar severamente la salud humana. Adicionalmente, estas diferencias actuales de temperatura podrán hacerse más marcadas con el cambio climático global y los golpes u ondas de calor serán mayores o se incrementarán con el efecto de la ICU. Desde este punto de vista la ICU se puede considerar como una forma de polución térmica.

 La Vegetación Urbana

La vegetación urbana desempeña un papel clave en el microclima de las ciudades y la biometeorología humana en ellas, como 04-Ficus elasticaFicus elástica o hule, una de las especies más comunes en las calles de la Ciudad de México. Imagen: Wikipedia (Ficus elastica - Köhler–s Medizinal-Pflanzen-206.jpg)las plantas tienen la capacidad de absorber energía radiante a través de la transpiración, el área donde se encuentran es más fría y húmeda que sus alrededores. Nuestro equipo de trabajo ha observado que en algunos parques urbanos la estructura y la composición florística de la vegetación actual en la Ciudad de México producen diferencias en la temperatura del aire de hasta 5 ºC. Esta diferencia aumenta rápidamente al incrementar la superficie del parque, pero llega a una extensión máxima donde el aumento es mínimo. Sin embargo, el diseño de áreas verdes en nuestra ciudad se ha llevado a cabo desde el punto de vista de la arquitectura del paisaje, sin tomar en cuenta que actualmente los parques urbanos en particular y la vegetación en general son elementos dinámicos, en el sentido de que interactúan con el medio atmosférico, y no solamente de estética urbana. Por otro lado, la vegetación también funciona como filtro de aire, adsorbiendo contaminantes de la atmósfera y del suelo.

     Sin embargo, a pesar de la importancia actual de la vegetación urbana y de las recomendaciones de organismos internacionales para una vida sana, ésta es cada vez más una víctima del desarrollo urbano, siendo desplazada con nuevas edificaciones o desarrollos de vías de comunicación.

Propuestas para la Mitigación de la Isla de Calor Urbana 

Ante esta problemática, hemos elaborado algunos estudios sobre lo que podría ser la mitigación de la ICU para la ciudad de México. Algunos investigadores han sugerido que la más simple es la de pintar todas las superficies de blanco, con lo que se reflejaría una gran cantidad de radiación solar. Sin embargo, esta medida no varía con las estaciones, entonces no hay beneficio por el caldeamiento del aire durante la temporada otoño-invierno. Desde el punto de vista de consumo de energía esto podría implicar un mayor uso de calefacción artificial. La propuesta más apropiada que nosotros presumimos, es la de colocar en 04-LiquidambarLiquidambar styraciflua es una buena especie para aprovechar en la zona urbana del Valle de México por ser una especie nativa. Foto: C. Equihua Z.puntos estratégicos arreglos de vegetación urbana, que pueden ser simplemente comunidades vegetales de dos especies arbóreas que proliferan en el área urbana: el hule (Ficus elastica) y el trueno (Ligustrum lucidum). Estas especies tienen una capacidad transpiratoria de hasta 0.2 L/h y un índice de área foliar de 10. Esto quiere decir que, durante el día, las hojas transpiran una cantidad de agua suficiente como para mantener la temperatura cerca de 7 °C por debajo de la que alcance la zona con cemento. En este proceso de transpiración, la evaporación del agua requiere de 312 W/m2 y si la radiación neta es de 450 W/m2, la temperatura del aire sería de 19.2 °C, sin tomar en cuenta la ventilación por las ráfagas de viento que pueda haber. Sin este proceso de transpiración de las hojas de los árboles, la temperatura del aire se elevaría hasta 26.3 °C. No obstante, estas especies son introducidas, por lo que nosotros recomendamos realizar estos arreglos con especies nativas del Valle de México, como el fresno (Fraxinus udhei), el liquidambar (Liquidambar styraciflua) y el chapulixtle (Dodonaea viscosa) entre otras, o una mezcla de estas especies. Además, debería hacerse también un uso estratégico de la misma, es decir, arreglos que incluyan vegetación con follaje perenne, o caducifolio, ya que estas plantas al perder las hojas en la temporada otoño-invierno no transpiran y así no enfrían el sistema urbano.

     Actualmente se han estado realizando diseños de módulos que pueden ser utilizados en la creación o el rediseño de parques urbanos o de bulevares. Sin embargo, como no es posible derribar edificios o reestructurar las calles y/o avenidas, una buena medida alternativa al cultivo de las especies arbóreas que propongo, es posible impulsando la implementación y construcción de muros verdes que realmente disminuyan la temperatura del aire y no solo la de las paredes de los edificios como ha venido ocurriendo en la Ciudad de México, sino a todo el sistema urbano, como casas, bardas, etcétera.

Para saber más

  • Barradas VL. 1991. Air temperature and humidity and human comfort index of some city parks of Mexico City. Int. Journal of Biometeorology 35: 24-28.
  • Cervantes-Pérez J, Vargas-Sánchez MA y Barradas VL. 2001. Clima, urbanización y uso del suelo en ciudades tropicales de México. Ciudades 51: 19-24. 
  • Ballinas Oseguera M. 2011. Mitigación de la isla de calor urbana a partir de la vegetación arbórea. Maestría en Ciencias de la Tierra. Centro de Ciencias de la Atmósfera-Instituto de Ecología, UNAM.ranita20