El cambio climático y las islas de calor urbanas. Cambios de
En efecto, el cambio climático antrópico constituye una nueva realidad cuya manifestación más visible es el calentamiento global. Como expresa el Quinto Informe IPCC: “El calentamiento del sistema climático es inequívoco, y, desde los años 50 del siglo XX, muchos de los cambios observados no tienen precedentes en décadas a milenios. La atmósfera y el océano se han calentado, los totales de hielo y nieve han disminuido, el nivel del mar se ha elevado y las concentraciones de gases de efecto invernadero han aumentado” (IPCC, 2013). La temperatura media global en superficie se ha elevado en 0,85ºC entre 1880 y 2012 (figura 2). El cambio climático no constituye una novedad, porque a lo largo de la historia geológica del planeta se han producido numerosos cambios climáticos y de notable magnitud. Lo nuevo en el actual cambio climático es su causa, por primera vez antrópica, cuando los cambios en el pasado fueron producidos por causas naturales (actividad solar, ciclos orbitales, actividad volcánica, etc.). Así lo señala la misma fuente antes citada: “Es sumamente probable que la influencia humana haya sido la causa dominante del calentamiento observado desde mediados del siglo XX” (IPCC, 2013), afirmación con un nivel de confianza igual o superior al 95%. La certidumbre sobre la participación humana en el calentamiento global se ha elevado desde el comienzo del siglo actual hasta los niveles usuales de aceptación estadística (figura 3).
Figura 2.
Evolución anual y decadal de la temperatura media global en superficie (1850-2012), expresada como anomalía, en ºC, con respecto a la temperatura media del período 1961-1990
Fuente: IPCC (2013).
Figura 3.
Nivel de confianza sobre la causa antrópica del calentamiento global a partir de los informes del IPCC
Fuente: elaboración propia, a partir de IPCC (2013).
La elevación de la temperatura es consecuencia de las ingentes emisiones de gases de efecto invernadero, que aumentan su concentración en la troposfera, en especial el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O), por causa de la quema de combustibles fósiles y los cambios de usos del suelo. En el caso del CO2, que se desprende en los procesos de combustión de los combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas natural), se ha rebasado ya en atmósfera libre las 400 ppm (figura 3), valor nunca alcanzado en los últimos 800.000 años.
Figura 4.
Concentración media mensual de CO2, en partes por millón, en el observatorio de Mauna Loa (Hawaii) (marzo 1958-agosto 2016)
Fuente: NOAA y Scripps Institution of Oceanography.
El uso de los combustibles fósiles está, pues, en entredicho por su efecto directo en el calentamiento planetario. En este sentido, el cambio climático no es un problema exclusivamente ambiental, sino sobre todo de modelo energético y, más aún, de modelo de desarrollo económico y de sociedad. El concepto de desarrollo sostenible, con sus pilares de eficiencia económica, equidad social y respeto ambiental, más la educación y la cultura, constituye, a pesar de sus ambigüedades, un objetivo fundamental, y en consonancia con él, las fuentes de energía renovable han de sustituir a las fósiles.
Los modelos climáticos, que son la herramienta más potente de que disponemos para estudiar la evolución pasada y futura del clima, asumiendo unos escenarios caracterizados por unas determinadas concentraciones de gases de efecto invernadero, suministran proyecciones climáticas. En todas estas el previsible aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero durante las próximas décadas conlleva la continuación del aumento de la temperatura, pero, incluso en el caso de que no aumentaran, la temperatura seguiría incrementándose durante unas décadas, por la inercia del sistema climático, fundamentalmente la del acumulador de calor que es el océano. El aumento proyectado de temperatura para 2081-2100, respecto a 1986-2005, está comprendido entre 1,0 y 3,7ºC (IPCC, 2013) (figura 5). El calentamiento será más acusado sobre los continentes y en las altas latitudes boreales y menor en el océano austral y en algún sector del norte del océano Atlántico.
Figura 5.
Variación proyectada de la temperatura media global en superficie, en ºC, hasta 2100, según los escenarios de forzamientos radiactivos extremos considerados por causa de
las concentraciones de gases de efecto invernadero
Fuente: IPCC (2013).
Con respecto a la precipitación, en un planeta cálido se refuerza el ciclo del agua, por lo que globalmente aumenta la evapotranspiración y también el retorno del agua a la superficie en forma de precipitación. Sin embargo, por causa de la dinámica atmosférica, los modelos señalan incrementos de la precipitación en el ecuador y las latitudes medias y altas de ambos hemisferios y, por el contrario, disminución en las latitudes subtropicales, incluidas las áreas de clima mediterráneo, y en una mayoría de las tropicales.
Los microclimas urbanos: la isla de calor
Con un cambio de escala típicamente geográfico, dejando la global y pasando a la escala local, los climas que afectan ya a más de la mitad de la población del planeta (el 54% de los humanos vivía en 2014 en áreas urbanas, según Naciones Unidas) se ven modificados por la propia presencia de las urbes. Las ciudades generan unos microclimas urbanos cuya manifestación más visible son las islas de calor urbanas.
La isla de calor es un fenómeno, preferentemente nocturno, que supone una anomalía térmica positiva en el centro de las ciudades por contraste con sus periferias y espacios rurales próximos, es decir, las ciudades son más cálidas que sus alrededores de noche.
Esto se traduce en una elevación de la capa límite por la convección urbana (figura 6).
Las causas de la isla de calor urbana se resumen en la figura 7, siendo consecuencia de: 1) La modificación de la topografía o sobreimposición de una “topografía urbana”, geométrica, lineal y compacta; 2) la sustitución del suelo natural por materiales de construcción (con mayor capacidad calorífica), pavimentos y sistemas de drenaje (más impermeables); 3) la generación y desprendimiento de calor antropogénico por actividades diversas (combustiones, iluminación, calefacción, tráfico, etc.) y 4) la emisión de partículas y gases contaminantes.
Figura 6.
La convección urbana por causa de la isla de calor
Fuente: elaboración propia.
Los factores que condicionan la intensidad y la configuración de las islas de calor son: temporales (hora del día y estación del año), meteorológicos (viento y nubosidad), geográficos (altitud y distancia al mar), urbanos (densidad, estructura urbana, tipología edificaciones, etc.) e incluso hoy se contempla el calentamiento global. Así, las condiciones meteorológicas más favorables para el desarrollo de una isla de calor intensa son viento en calma o débil y cielo despejado o poco nuboso, y, comparando ciudades, tanto más intensa cuanto mayor es el tamaño poblacional de la urbe. Las consecuencias de la isla de calor de ciudades de latitudes medias son muy variadas, como la adaptación de especies exóticas, la modificación del calendario fenológico, el incremento del consumo de energía en verano (ahorro en invierno), la afectación del patrimonio monumental, la disminución del confort climático en las noches de verano, especialmente en climas húmedos, y el agravamiento de las condiciones de estrés térmico durante las olas de calor, con aumento de la morbilidad y la mortalidad, que afecta a personas de edad avanzada o con enfermedades preexistentes.
Figura 7.
Causas de la isla de calor urbana
Fuente: elaboración propia.
Los métodos para el estudio de la isla de calor son: 1) El análisis de las diferencias urbano-rurales (mediante registros en dos puntos fijos, uno urbano y otro “rural”, y el uso del esquema de Lowry); 2) la cartografía a partir de los registros obtenidos a lo largo de transectos urbanos (usualmente mediante en el empleo de vehículos con
termohigrómetros digitales); y 3) el empleo de la teledetección y las imágenes aéreas.
El esquema de Lowry (1977), que permite calcular la intensidad de la isla de calor como diferencia entre las temperaturas medidas en un punto del centro de la ciudad y en otro no urbano de los alrededores en un instante determinado o en promedio, se resume en la figura 8.
Figura 8.
El esquema de Lowry (1977), simplificado
La intensidad de la isla de calor puede alcanzar en determinadas noches valores muy notables, de hasta 7ºC en urbes con un millón de habitantes, y superiores en las más populosas. En promedios anuales, el centro de ciudades con más de un millón de habitantes llega a tener una temperatura media anual de más de 1ºC por encima de la de los alrededores, lo que supera el valor del calentamiento global observado en el último siglo. La configuración de la isla de calor expresada cartográficamente mediante mapas de isotermas o con termografías muestra, en general, formas concéntricas alrededor del centro de la ciudad (figura 9). Es claro que las necesidades de calefacción en invierno y de refrigeración en verano en los distintos barrios de las urbes son muy diferentes según su localización central o periférica, por causa de la isla de calor.
Figura 9.
Configuración de la isla de calor de Barcelona y su área metropolitana el 17 de enero de 2015, a las a las 22:15 (UTC)
Fuente: Martín Vide et al. (2015).
La isla de calor de Barcelona, estudiada mediante diferencias térmicas de puntos fijos y transectos urbanos (Moreno-García, 1994), presenta, en general, una forma concéntrica, con las isotermas a veces abiertas hacia el mar. Con frecuencia es una isla de calor en forma de meseta, es decir, con un amplio espacio central con temperatura homogénea, que se corresponde al extenso Ensanche barcelonés, con un plano ortogonal y una tipología de edificación muy similar en todo su espacio (figura 10).
Figura 10.
Configuración en meseta de la isla de calor de Barcelona, el 26 de febrero de 1986, a las 23:17 (UTC)
Fuente:
Moreno (1993).
La isla de calor de superficie de Santiago de Chile ha sido estudiada recientemente mediante teledetección por Sarricolea (2012). Analizó 53 imágenes sin nubes captadas por el sensor MODIS del satélite Terra (MOD11A1, v.5.0), con una resolución de 1 km. A partir de ellas queda claro que el núcleo de la isla de calor de Santiago se sitúa en Providencia y en el espacio vecino de Las Condes, comunas de altos ingresos, así como en Ñuñoa y Vitacura, y toca la comuna de Santiago, por su posición central.
La densidad constructiva en la mayoría de estas comunas es alta. También se aprecia un núcleo cálido secundario en Huechuraba (alto nivel de ingresos) y Quilicura (industrias) (figura 10). La isla de calor santiaguina es más intensa en otoño y verano que en invierno y primavera, lo que supone una cierta diferencia con la barcelonesa, más intensa en invierno y otoño.
En resumen, en muchas noches tanto Santiago de Chile y las demás ciudades chilenas, como Barcelona y las españolas, presentan islas de calor intensas, con una diferencia térmica muy marcada entre el centro urbano y la periferia. En el caso de Barcelona el fenómeno durante las olas de calor estivales agrava las condiciones de exceso de calor, más teniendo en cuenta la elevada humedad, en el centro de la urbe, aumentando la morbilidad y la mortalidad de personas de edad avanzada o con enfermedades crónicas.
De este modo, la isla de calor se convierte en un nuevo riesgo meteorológico. Los registros de una estación ubicada en el centro de la ciudad, Barcelona-Raval (SMC), en el período 2007-2014, dan un promedio anual de noches tropicales, es decir, con temperatura mínima igual o superior a 20ºC, de nada menos que 93,5, y un promedio de las que igualan o superan los 25ºC de 4,5. En el caso de Santiago de Chile, su altitud y su grado de continentalidad, por alejamiento del mar, da lugar a temperaturas mínimas en las comunas centrales en los meses cálidos relativamente confortables. A pesar de la escasa ventilación de la capital chilena, su isla de calor no puede considerarse un riesgo.