James A. Voogt
Un artículo original de ActionBioscience.org
A medida que las ciudades añaden calles, edificaciones, industria y gente, se crean islas de calor en las zonas urbanas. Algunas consecuencias de esto incluyen:
malestar humano y a veces riesgos para la salud humana
aumento en el uso de energía, lo cual lleva a que se liberen mas gases de invernadero
polución del aire y aumento de los niveles de ozono urbano
costos más altos debido a un mayor uso de agua y energía
Las islas de calor en zonas urbanas pueden incrementar el calor en la ciudad.
¿Se están poniendo más calientes las ciudades? A medida que las ciudades agregan calles, edificaciones, industria, y gente, las temperaturas en la ciudad suben con respecto a sus entornos rurales, creando así una isla de calor. La temperatura en estas islas de calor urbanas puede ser hasta 10 a 15°F más alta, bajo condiciones óptimas. Con el incremento del desarrollo urbano, las islas de calor pueden aumentar en términos de su frecuencia y magnitud. Los Ángeles, California, por ejemplo, se ha vuelto un 1°F más caliente cada década durante los últimos 60 años. Estas islas de calor producen impactos que se extienden desde escalas locales hasta escalas globales, y realzan la importancia de la urbanización para el cambio del medio ambiente.
¿Qué es una isla urbana de calor?
Tanto el aire como la superficie de la ciudad pueden estar más calientes.
Isla de calor urbana es el nombre que se usa para describir el calor característico tanto de la atmósfera como de las superficies en las ciudades (o áreas urbanas) comparadas con sus entornos no urbanizados. La isla de calor es un ejemplo de modificación climática no intencional cuando la urbanización le cambia las características a la superficie y a la atmósfera de la tierra.
¿Hay diferentes tipos de islas urbanas de calor?
Hay tres tipos de islas de calor.
Hay tres tipos de islas de calor.
Isla de calor de la capa de dosel (ICCD)
Isla de calor de la capa de perímetro (ICCP)
Isla de calor de superficie (ICS)
El aire caliente forma una cúpula o pluma sobre la ciudad.
Las dos primeras se refieren a un calentamiento de la atmósfera urbana; la última se refiere al calor relativo de las superficies urbanas. La capa de dosel urbana (CDU) es la capa de aire de las ciudades que está más cercana a la superficie, la cual se extiende hacia arriba aproximadamente hasta la altura media de las edificaciones (Figura 1). Por encima de la capa de dosel urbana se encuentra la capa de perímetro urbana la cual puede ser de 1 kilómetro (km) o más de espesor durante el día, y encogerse a cientos de metros o menos durante la noche (Figura 1).1 La ICCP es la que forma una cúpula de aire más caliente que se extiende en dirección del viento más allá de la ciudad. El viento a menudo le cambia la forma a la cúpula por una forma de pluma.
Figura 1.
Representación esquemática de los componentes principales de la atmósfera urbana.
Los tipos de isla de calor varían en cuanto a su forma espacial (forma), características temporales (relacionado con el tiempo), y algunos de los procesos físicos subyacentes que contribuyen a su desarrollo. Los científicos miden las temperaturas del aire para la ICCD y la ICCP directamente usando termómetros, mientras que la ICS es medida con sensores remotos instalados sobre satélites o aviones.
¿Cuáles son las características de las islas de calor?
El aire más caliente se encuentra en el centro de la ciudad.
Forma espacial general (forma) de la isla de calor
Las isotermas, o líneas de igual temperatura, forman un patrón que es semejante al de una “isla” que sigue aproximadamente la forma de la región urbanizada, rodeada por zonas más frías (Figura 2). A menudo hay un aumento intenso de la temperatura del aire en la capa de dosel, en el límite entre áreas rurales y suburbanas, seguido por un aumento lento y a menudo variable hacia el núcleo de la ciudad donde ocurren las temperaturas más altas. Las islas de calor de la capa de perímetro muestran mucho menos variabilidad que los otros tipos de islas de calor, y un corte transversal muestra que su forma se parece a una simple cúpula o pluma, donde el aire más caliente es transportado con el viento fuera de la ciudad. 
Figura 2.
Caracteristicas de las islas urbanas de calor.
Intensidad de la isla de calor
El calor solar incrementa las temperaturas de la superficie.
La intensidad de la isla de calor es una medida de la fuerza o magnitud de la isla de calor. Por la noche la intensidad de la isla de calor de la capa de dosel típicamente se encuentra en un rango de entre 1° y 3°C, pero bajo condiciones óptimas, intensidades de hasta 12°C han sido registradas.4 La ICCP tiende a mantener una intensidad de isla de calor más constante tanto durante el día como en la noche (~1.5° a 2°C). La ICS es generalmente más definida durante el día cuando el fuerte calentamiento solar puede llevar a mayores diferencias de temperatura entre las superficies secas y aquellas mojadas, sombreadas o con vegetación.
Características de la superficie y la isla de calor
Superficies secas y oscuras absorben más luz solar.
El tipo de superficie es un factor importante en cuanto a los patrones espaciales de las capas de temperatura del aire superficial y de dosel en la ciudad. Las temperaturas son más altas en aquellas zonas con mayor densidad de construcción, y son más bajas cerca a parques o zonas más abiertas (Figura 2). Las temperaturas de la superficie son especialmente susceptibles a las condiciones de la superficie: durante el día las superficies secas y oscuras que absorben luz solar fuertemente se vuelven muy calientes, mientras que las superficies más claras y/o mojadas son mucho más frías.2,3 El sombreado de la superficie también ayuda a controlar la temperatura. (Para ejemplos visuales de la isla de calor de superficie, vea el enlace “aprenda mas” del Proyecto Piloto Isla de Calor del EPA - Agencia de Protección Ambiental-, al final de este articulo.)
Forma temporal de la isla de calor
Todas las islas de calor se forman debido a las diferencias en las tasas de calentamiento y enfriamiento de las ciudades con relación a sus entornos.
Las tasas de calentamiento y enfriamiento afectan las islas de calor.
ICCD: la intensidad de la isla de calor aumenta con el tiempo, partiendo desde la puesta del sol hasta un máximo entre un punto unas pocas horas después de la puesta del sol y las horas previas a la madrugada. Generalmente durante el día la intensidad de la ICCD es bastante débil, y a veces es negativa (una isla fría) en algunas partes de la ciudad donde altos edificios u otras estructuras proveen sombra extensa, y donde hay una carencia de calentamiento debido al almacenamiento de calor en los materiales de construcción.
ICS: es fuertemente positiva tanto durante el día como durante la noche debido a superficies urbanas más calientes. La ICS diurna es generalmente mayor puesto que la radiación solar afecta las temperaturas de las superficies.
ICCP: es generalmente positiva tanto en el día como en la noche pero mucho menor en magnitud que la ICCD o la ICS.
Soluciones biológicas para aliviar las islas urbanas de calor
Una solución: tejados y pavimento de colores claros.
La comprensión de los mecanismos físicos subyacentes a la formación de las islas de calor provee la base para el desarrollo de controles que pueden promover o aliviar las islas de calor, pero en algunos casos la aplicación de esos controles es difícil. Por ejemplo, el cambio extenso en la geometría de la superficie urbana a través del espaciamiento de las edificaciones, generalmente no es factible. Sin embargo, otras estrategias son posibles –por ejemplo, usar tejados y pavimentos blancos o de otro color claro.
Una solución de tipo biológico es usar vegetación para reducir el calor urbano. La vegetación provee importantes efectos de sombra al igual que enfriamiento a través de la evaporación. Algunos ejemplos incluyen:
Sembrar árboles alrededor de edificaciones individuales para sombrear las superficies urbanas y así reducir su temperatura, especialmente aquella de los tejados y de las paredes de los costados sur oriental y occidental. La reducción en la temperatura de la superficie también conduce a reducciones substanciales en el uso de energía para el aire acondicionado.Otras soluciones son árboles y espacios verdes.
Los árboles también pueden ser usados para sombrear calles y parqueaderos, los cuales de otra manera se pondrían muy calientes durante el día y almacenarían calor para luego liberarlo durante la noche. El sombreado de vehículos en los parqueaderos puede reducir la emisión de vapores de gasolina, lo cual contribuye a incrementar los niveles de ozono urbano.
Los “tejados verdes” utilizan vegetación viva en los tejados para reducir la acumulación de calor de las edificaciones. Por ejemplo, para junio del 2004, la ciudad de Chicago tenía más de 80 tejados gubernamentales y privados, incluyendo el primer tejado gubernamental verde del país –el jardín del tejado del City Hall (el ayuntamiento). Un tejado verde es mucho más frio que un tejado tradicional puesto que una fracción significativa de la energía absorbida es usada para evaporar agua en vez de calentar el techo y el aire encima de éste.
La creación de espacios verdes tales como parques puede ser usada para ayudar al enfriamiento de los vecindarios, y un “reverdecimiento” general de la ciudad puede llevar a una atmósfera urbana más fresca.
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