Clima urbano: la isla de calor.

[RP]

Amigas y amigos, me encontré este material y me gustó para compartir con la peña.

EL CLIMA URBANO:
LA ISLA DE CALOR

     La ciudad constituye la forma más radical de transformación del paisaje natural, pues su impacto no se limita a cambiar la morfología del terreno, sino que además modifica las condiciones climáticas y ambientales. Surge así un espacio eminentemente antropizado en el que la actuación del hombre se manifiesta en una doble vertiente: Por un lado, las modificaciones que introduce directa y conscientemente, que tienen su mejor manifestación en el plano y la morfología urbanos; de otro, las que se derivan de ése mismo espacio construído y las actividades que se desarrollan en él, cuyas consecuencias más importantes son la contaminación y la aparición de un clima específico de la ciudad, el clima urbano.
     El inicio de la moderna climatología urbana se produce a comienzos del siglo XIX, cuando Howard publica en 1888 su obra "El clima de Londres deducido de observaciones meteorológicas". A partir de esta fecha las investigaciones fueron cada vez más numerosas. Las técnicas de observación se han perfeccionado y el empleo de la teledetección, desde satélites o aviones, ha permitido importantes avances en el conocimiento de los mecanismos del clima urbano.
     En España las investigaciones en este campo se iniciaron en los años 80 por un grupo de geógrafos de la universidad Autónoma de Madrid en colaboración con el CSIC y fueron seguidas posteriormente por otros geógrafos pertenecientes a diversas universidades. Al método clásico de los recorridos y comparación entre observatorios urbanos y rurales, se han incorporado nuevas técnicas de investigación, como la teledetección con imágenes de satélites y aviones en los estudios referidos al clima de Madrid.
     En la actualidad el clima urbano es uno de los campos de la climatología más consolidados y sus resultados pueden ser aplicados a otros campos y a otras escalas. El clima urbano no sólo interesa a los habitantes de las ciudades, sino que constituye un claro ejemplo de modificación climática no intencionada. Además, la ciudad es un excelente laboratorio en el que se puede experimentar, de forma relativamente simple, los complejos mecanismos desarrollados por la actividad humana sobre el clima, las modificaciones que se producen como consecuencia de estas acciones y las influencias que tales modificaciones pueden tener sobre el hombre.

Definición del clima urbano y su integración en el sistema climático regional
     La definición del clima urbano se realiza en términos de comparación con su entorno próximo y es desde esta óptica como podemos generalizar el concepto a otras ciudades, cualquiera que sea su localización, aunque cada una de ellas conserve los rasgos climáticos específicos de la región en la que se sitúa.
     Los factores que controlan los diferentes procesos son, por un lado, los correspondientes al clima regional, que imponen el ritmo y la distribución temporal de los principales elementos climáticos y, por otro, los factores urbanos, que los modifican.
     La intensidad y las características de estas modificaciones son diferentes en función de que consideremos la ciudad en su conjunto o los distintos elementos que la componen (red viaria, densidad y tipo de edificaciones, etc.). Por ello en los estudios del clima urbano es preciso establecer una distinción clara entre la capa límite urbana y el palio o dosel urbano.
     La capa límite es la capa de mezcla o turbulenta, generada por la rugosidad de la superficie y los movimientos convectivos asociados al caldeamiento del aire en contacto con el suelo. En las zonas rurales esta capa límite se sitúa en torno a los 10 metros; sobre la ciudad es bastante más espesa debido a la altura de los tejados, el calentamiento del aire urbano y los rozamientos y turbulencias que en este espacio urbano alcanzan más intensidad que en el medio rural.
     El palio o dosel urbano es el espacio comprendido entre el suelo y los tejados de los edificios. El viento y las temperaturas experimentan cambios notables en espacios muy reducidos y se forma un complejo entramado de microclimas diferentes debido al trazado y anchura de la red viaria, los usos del suelo, los materiales de asfalto y edificios, así como por las diferentes alturas y orientaciones.

Mecanismos de formación y características del clima urbano
     Los principales mecanismos de configuración del clima urbano se hallan relacionados con las modificaciones del equilibrio térmico del sistema atmósfera-ciudad, debido a tres factores:
1- La composición del aire urbano. Presenta diferencias significativas respecto a las zonas circundantes como consecuencia de la contaminación. Los diversos contaminantes que se encuentran en el aire de la ciudad desempeñan un doble papel en el balance de la radiación. Uno de ellos es que disminuye la radiación directa a causa de la absorción y difusión de la luz solar, debido a las partículas en suspensión; y la segunda consecuencia es que absorben la radiación infrarroja emitida por la superficie, lo que compensa, en parte, las pérdidas.
2- El espacio construido. Actúa sobre la temperatura y la humedad como consecuencia de las diversas  transformaciones introducidas en el espacio urbano. Las más significativas son:
Ø   La sustitución de la superficie natural por un conjunto de edificaciones que aumentan la rugosidad y cuyos efectos más directos son la disminución de la velocidad del viento y el aumento de la turbulencia.
Ø   La sustitución del suelo natural por un conjunto de superficies impermeables (pavimento de las calles). Esto, combinado por un sistema de drenaje artificial formado por la red de alcantarillado urbano, reduce la evaporación y favorece la escorrentía superficial.

(continúa)

[RP]

(continuación)

Las principales variables que definen el clima urbano
     A consecuencia de los procesos descritos con anterioridad, las variables climáticas regionales sufren una serie de transformaciones en el espacio urbano, lo que se evidencia claramente al compararlas con los valores que estas mismas variables presentan en el espacio rural.
     La temperatura es la variable más afectada y la que, por ello, mejor caracteriza el clima de las ciudades. De ahí la aceptación general del término "isla de calor" y cuyas causas más importantes para su formación son:
Ø   La pequeña porción de energía consumida en la evaporación, al no existir circulación superficial del agua o ser ésta muy escasa.
Ø   La disminución de las pérdidas de calor por irradiación nocturna debido a la pequeña porción de cielo visible desde la superficie. Este factor de "cielo visible" ó SVF (Sky View Factor) determina que la mayor parte de la radiación infrarroja emitida permanezca atrapada en el complejo entramado del palio urbano, por las múltiples reflexiones entre el suelo y las paredes de los edificios.
Ø   La mayor capacidad calorífica de los materiales urbanos, que almacenan gran cantidad de calor. Las diferencias térmicas entre los materiales urbanos y otros tipos de superficies son muy acusadas.
Ø   El calor desprendido por las actividades humanas y los mismos habitantes de la ciudad contribuye al incremento térmico, aunque su disipación es muy rápida y según algunos investigadores, apenas influye en el balance global.

     La radiación solar directa es bastante menor en las ciudades que en las zonas no construidas, debido a la polución y a las sombras creadas por los edificios.
     La iluminación disminuye considerablemente como consecuencia de la altura de las edificaciones y a la anchura de las calles. Se conoce un índice, denominado "índice de estrechez" (propuesto por Langbert) resultante de dividir la altura de los edificios entre la anchura de las calles, cuyos resultados (tabulados) son los siguientes:

Índice  Descenso de iluminación en %
0,00                       50
0,25                       58
0,50                       65
1,00                       75
2,00                       85
3,00                       90
4,00                       92





El problema de las fuentes
     Los observatorios meteorológicos convencionales se han diseñado para conocer el clima regional y, precisamente por ello, se han instalado en las afueras o en parques para evitar el efecto urbano. Por ello únicamente permiten obtener una información puntual, difícil de aplicar a la escala del "palio urbano". Para ello es preciso recurrir a estaciones especiales, recorridos en vehículos o a la teledetección. En resumen, son tres las fuentes utilizadas en los estudios del clima urbano:
Ø   La comparación entre observatorios urbanos y rurales, pertenecientes a la red climatológica, para establecer los principales rasgos del clima a una escala referida al conjunto de la ciudad. Sus ventajas radican en que las comparaciones se pueden aplicar a la práctica totalidad de las variables climáticas, incluidas las precipitaciones. Los inconvenientes son la escasez de observatorios de este tipo, generalmente uno en la ciudad y otro en el aeropuerto, y las posibles distorsiones derivadas de su emplazamiento, ya que la mayor parte de los observatorios urbanos se sitúan en parques.
Ø   Los recorridos realizados con instrumentos de medida no convencionales instalados sobre vehículos, permiten obtener información sobre un gran número de puntos y trazar mapas y perfiles bastante detallados. De este modo se pueden diferenciar claramente las áreas urbanas, suburbanas y rurales y establecer tipologías de islas de calor con relación a los diferentes espacios urbanos y con situaciones meteorológicas diversas. Los inconvenientes, sin embargo, son de varios tipos: Uno, los datos obtenidos por éste método y los de la red convencional no son comparables, a menos que se realicen transformaciones en las series; y dos, la simultaneidad de las mediciones exige el uso conjunto de varios instrumentos de medida y los errores instrumentales pueden distorsionar los resultados.
     Para paliar en parte dichos problemas, se suelen realizar recorridos de ida y vuelta y el perfil se construye con la media de ambos; también se utilizan, no los datos reales, sino las diferencias entre la temperatura observada en cada punto y la del más frío del recorrido, con lo que el error instrumental se amortigua. El inconveniente más grave es que con este sistema sólo pueden analizarse algunas variables como la temperatura y la humedad; no así las precipitaciones o el viento.
Ø   La teledetección es la técnica más reciente utilizada en los estudios de clima urbano. Los sensores remotos colocados en satélites o aviones captan la temperatura radiante de las superficies urbanas, lo que permite un análisis detallado de la distribución espacial de la misma y su correlación con variables urbanas.

Fuente: Manual De Climatología Aplicada
Felipe Fernández García

[RP]

El caso opuesto, es decir la "isla de frío", se produce en las grandes ciudades durante el Invierno, debido a que los altos edificios proyectan enormes sombras sobre el suelo y no permiten que éste se entibie con los rayos solares. Por el contrario, la propia edificación y los cristales de las ventanas reflejarán los rayos infrarrojos solares de nuevo hacia la atmósfera, generando un microclima con temperaturas algunos grados más bajas que en las zonas rurales vecinas o en los propios suburbios.

Tengo entendido que las "islas de calor" pueden alcanzar cotas de hasta 8 y 9 grados Celcius en zonas específicas de Barcelona e incluso Madrid.