Calentamiento Urbano

La expansión de las áreas urbanizadas ha causado cambios en el balance de calor de las zonas densamente pobladas, en muchos casos, tanto la temperatura del aire, así como la temperatura de la tierra en los centros urbanos es más alta respecto a las zonas rurales circundantes, a este fenómeno se le conoce como islas de calor o islas térmicas (Betchel et al, 2012). Son generadas por la pérdida de cobertura vegetal la cual es substituida por superficies impermeables como las carreteras de asfalto, edificios de concreto, ladrillo y otros materiales de construcción, dando resultado al cambio en el balance hídrico y radiativo superficial, generando, por lo tanto, aumentos en la temperatura de las áreas urbanizadas.

Los efectos de las islas de calor han sido estudiados desde los años 80, como en el caso de Brasil y China, en donde se ha demostrado que la existencia de las mismas intensifica el efecto de las olas de calor en el verano, lo que expone a las poblaciones locales a condiciones térmicas extremas (Ogashawara et al, 2012). La identificación de estas islas térmicas permite desarrollar medidas de adaptación en sitios puntuales de la ciudad (Córdova-Sáez 2010), así mismo, se ha encontrado que la extensión de las islas de calor está altamente correlacionada a factores económicos, vinculados con la pobreza, alta concentración demográfica y de zonas industriales (Ogashawara et al, 2012).

De acuerdo con Roth et al, la formación de las islas de calor se puede atribuir a 3 factores principalmente:

Adicionalmente, las islas de calor se pueden clasificar en 3 tipos (Voot et al):

  1. Isla de calor de dosel
  2. Isla de calor de borde
  3. Isla de calor de superficie

Las diferencias entre las 3 radica en la forma cómo se mide y detecta el calor, ya sea sensores en tierra o de manera remota, y en sí el calor es medido y detectado a nivel de superficie o en la atmosfera (Fabrici et al).

Estimación y extracción de las islas de calor

Para la obtención y compilación de las islas de calor se hizo uso de la herramienta Climate Engine1 , la cual utiliza un producto derivado del sensor Landsat denominado Temperatura Superficial de la Tierra2 . Dicho producto es una capa en formato raster con una resolución espacial de 30 metros, en donde el valor de cada pixel es un dato de temperatura del terreno.

Analisis descriptivo de las islas de calor urbanas

Para este análisis se seleccionó una ventana espacial correspondiente al límite administrativo de la GAM, además, se consultó por la información correspondiente a las temperaturas máximas en un periodo comprendido entre el 7 de abril de 2013 y el 26 de octubre de 2019 (79.7 meses). El resultado es una capa con el promedio de las temperaturas superficiales máximas expresadas en grados centígrados. En la siguiente figura se observa la interfaz gráfica de la plataforma Climate Engine.

Interfaz gráfica de la plataforma Climate Engine

Indice normalizado de vegetación (NDVI) e índice normalizado de costrucción (NDBI)

Para complementar el análisis de las islas de calor urbanas se derivaron los índices espectrales de vegetación y construcción. El ojetivo de este analisis se basa en la comparación entre los valores de estos indices contra la temparatura superficial de la tierra. Para construir estos indices se puede utilizar las calculadoras raster de programas de Sistemas de Información Geográfica, tales como Arcgis,Qgis, o con rutinas de lenguajes de programación ciéntifica como R Statistics y Python.

Las imágenes utilizadas en este ejercicio corresponden a los meses de enero de 2018 – julio de 2019. Para estos cálculos se utilizaron las siguientes bandas del sensor Sentinel 2A3:

Índice Normalizado de Vegetación

Varía de -1 a 1, en donde valores cercanos a -1 representan pixeles con ausencia total de vegetación, y cercanos a 1, pixeles con presencia de vegetación vigorosa. Se estima con la siguiente formula (Válida para imágenes Sentinel 2A).

NDVI= (B8-B4)/(B8+B4)

Índice Normalizado de Construcción

Es inversamente proporcional al NDVI, valores cercanos a -1 indican área cubiertas de vegetación, y cercanos a 1, zonas densamente cubiertas de construcción. Se estima con la siguiente formula (Válida para imágenes Sentinel 2A).

NDVI= (B11-B8)/(B11+B8)

  1. https://app.climateengine.org/↩︎

  2. https://landsat.usgs.gov/sites/default/files/documents/LSDS-1330-lst-product-guide.pdf↩︎

  3. https://developers.google.com/earth-engine/datasets/catalog/COPERNICUS_S2↩︎