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Islas de calor

Las islas de calor son áreas urbanizadas que experimentan temperaturas más altas que las áreas periféricas.

Estructuras como edificios, carreteras y otras infraestructuras absorben y reirradian el calor del sol más que los paisajes naturales como bosques y masas de agua. Las áreas urbanas, donde estas estructuras están altamente concentradas y la vegetación es limitada, se convierten en "islas" de temperaturas más altas que las áreas periféricas. Las temperaturas diurnas en las zonas urbanas son aproximadamente entre 0,50 y 4 °C más altas que las temperaturas en las zonas periféricas, y las temperaturas nocturnas son aproximadamente entre 1 y 3 °C más altas. Un campo híbrido POWERgrass de 8 mil m² logra bajar la temperatura en 1°C para un volumen equivalente a 372 departamentos de 100 m² o en 5°C para un volumen equivalente a 75 departamentos de 100 m².

¿Qué son las islas de calor?

El fenómeno de la isla de calor acelera la evaporación, aumenta el consumo de energía y la demanda de aire acondicionado en los meses de verano y ejerce presión sobre los ecosistemas urbanos. Además, puede contribuir a aumentar los niveles de contaminación del aire y de emisiones de gases de efecto invernadero. Este fenómeno puede tener un impacto significativo en la salud humana, provocando un mayor riesgo de enfermedades cardíacas y respiratorias, así como el riesgo de sufrir golpes de calor y altas temperaturas durante largos períodos.

Para combatir las islas de calor en la ciudad, es importante aumentar la vegetación y mejorar la reflectividad de cubiertas y pavimentos. Las plantas verdes, los árboles y los tejados no sólo proporcionan sombra, sino que también absorben y liberan humedad, reduciendo la temperatura ambiente. Asimismo, los materiales reflectantes en tejados y aceras pueden ayudar a reflejar el calor del sol, reduciendo la cantidad de calor absorbido por el contexto urbano.

Causas de las islas de calor

Las islas termales se forman debido a varios factores:

Reducción de los paisajes naturales en las zonas urbanas. Los árboles, la vegetación y los cuerpos de agua tienden a enfriar el aire proporcionando sombra, transpirando el agua de las hojas de las plantas y evaporando el agua superficial. Las superficies duras y secas en áreas urbanas, como tejados, aceras, calles, edificios y estacionamientos, ofrecen menos sombra y humedad que los paisajes naturales y, por lo tanto, contribuyen a temperaturas más altas.
Propiedades de los materiales urbanos. Los materiales artificiales convencionales utilizados en entornos urbanos, como pavimentos o techos, tienden a reflejar menos energía solar y absorben y emiten más calor del sol que los árboles, la vegetación y otras superficies naturales. A menudo, las islas de calor se forman durante el día y se vuelven más pronunciadas después del atardecer debido a la lenta liberación de calor de los materiales urbanos.
Geometría urbana. El tamaño y la distribución de los edificios dentro de una ciudad influyen en el flujo del viento y en la capacidad de los materiales urbanos para absorber y liberar energía solar. En áreas altamente desarrolladas, las superficies y estructuras obstruidas por edificios cercanos se convierten en grandes masas térmicas que no pueden liberar fácilmente su calor. Las ciudades con muchas calles estrechas y edificios altos se convierten en cañones urbanos, que pueden bloquear el flujo natural del viento que traería efectos refrescantes.
Calor generado por actividades humanas. Los vehículos, las unidades de aire acondicionado, los edificios y las plantas industriales emiten calor al entorno urbano. Estas fuentes de calor generadas por el hombre o antropogénicas pueden contribuir a los efectos de isla de calor.
Clima y geografía. Las condiciones climáticas tranquilas y despejadas dan como resultado islas de calor más severas al maximizar la cantidad de energía solar que llega a las superficies urbanas y minimizar la cantidad de calor que se puede transportar. Por el contrario, los fuertes vientos y la nubosidad inhiben la formación de islas de calor. Las características geográficas también pueden influir en el efecto isla de calor. Por ejemplo, las montañas cercanas pueden impedir que el viento llegue a una ciudad o crear patrones de viento que atraviesen una ciudad.

Características de las islas de calor

Diagrama del efecto isla de calor

Las islas de calor generalmente se miden por la diferencia de temperatura entre las ciudades en comparación con las áreas circundantes. La temperatura también puede variar dentro de una ciudad. Algunas áreas son más calurosas que otras debido a la distribución desigual de edificios y aceras que absorben el calor, mientras que otros espacios permanecen más frescos gracias a los árboles y la vegetación. Estas diferencias de temperatura constituyen islas de calor intraurbanas. En el diagrama del efecto isla de calor, los parques urbanos, los estanques y las zonas residenciales son más fríos que las zonas del centro de la ciudad.

Las temperaturas de la superficie varían más que las temperaturas del aire atmosférico durante el día, pero suelen ser similares durante la noche. Los descensos y picos de temperatura en la superficie del área del estanque muestran cómo el agua mantiene una temperatura casi constante día y noche porque no absorbe la energía del sol de la misma manera que los edificios y las superficies pavimentadas. Los parques, los terrenos abiertos y las masas de agua pueden crear áreas más frescas dentro de una ciudad. Las temperaturas son generalmente más bajas en las fronteras suburbanas-rurales que en las zonas centrales de las ciudades.

En general, las temperaturas son diferentes en la superficie de la tierra y en el aire atmosférico, más arriba en la ciudad. Por este motivo, existen dos tipos de islas de calor: islas de calor superficiales e islas de calor atmosféricas. Estos difieren en la forma en que se forman, las técnicas utilizadas para identificarlos y medirlos, sus impactos y, hasta cierto punto, los métodos disponibles para enfriarlos.

Islas de calor superficial. Estas islas de calor se forman porque las superficies urbanas, como calles y tejados, absorben y emiten calor en mayor medida que la mayoría de las superficies naturales. En un día caluroso con una temperatura de 33°C, los materiales para tejados convencionales pueden alcanzar temperaturas hasta 33°C más altas que la temperatura del aire. Las islas de calor superficiales tienden a ser más intensas durante el día, cuando brilla el sol.
Islas de calor atmosférico. Estas islas de calor se forman debido al aire más cálido en las áreas urbanas en comparación con el aire más frío en las áreas suburbanas. Las islas de calor atmosféricas varían mucho menos en intensidad que las islas de calor superficiales.

Impacto de las islas de calor

Las Las altas temperaturas resultantes de islas de calor pueden afectar el medio ambiente y la calidad de vida de una comunidad de muchas maneras. Aumento del consumo de energía, altas emisiones de contaminantes atmosféricos y gases de efecto invernadero, comprometiendo la salud y el confort humanos e incluso la calidad del agua potable.

Mayor consumo de energía

Efecto isla de calor

Las islas de calor generan un aumento generalizado de la temperatura que puede tener consecuencias preocupantes para la salud de las personas, especialmente para las personas mayores, los niños o las personas con enfermedades crónicas. De hecho, la exposición prolongada o intensa al calor puede provocar un golpe de calor, deshidratación o empeorar condiciones existentes como enfermedades cardiovasculares o respiratorias.

Las altas temperaturas nocturnas también son particularmente problemáticas, ya que interfieren con la termorregulación normal del cuerpo durante el sueño. El calor nocturno puede provocar alteraciones del sueño, cansancio durante el día, pero en general graves repercusiones en la calidad de vida y el bienestar psicofísico de las personas.

Otro aspecto que no debe pasarse por alto es el aumento de la demanda energética para enfriar los ambientes internos. Durante las olas de calor, el aumento del consumo puede provocar cortes de energía, con todos los inconvenientes asociados. Además, el uso constante de equipos de aire acondicionado puede generar condiciones de malestar térmico, por ejemplo cáncer al entrar o salir de ambientes climatizados.

Altas emisiones de contaminantes atmosféricos y gases de efecto invernadero.

Como se describió anteriormente, las islas de calor aumentan la demanda de electricidad en el verano. Las compañías eléctricas suelen depender de centrales eléctricas de combustibles fósiles para satisfacer gran parte de esta demanda, lo que a su vez conduce a mayores emisiones de contaminantes atmosféricos y gases de efecto invernadero.

Estos contaminantes son perjudiciales para la salud humana y también contribuyen a problemas complejos de calidad del aire, como la formación de ozono a nivel del suelo (smog), partículas finas y lluvia ácida. El mayor uso de centrales eléctricas alimentadas con combustibles fósiles también aumenta las emisiones de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono, que contribuyen al cambio climático global.

Además de su impacto en las emisiones relacionadas con la energía, las temperaturas elevadas pueden aumentar directamente la tasa de formación de ozono a nivel del suelo. El ozono troposférico se forma cuando los óxidos de nitrógeno y los compuestos orgánicos volátiles reaccionan en presencia de luz solar y calor. Si todas las demás variables son iguales, como el nivel de emisiones precursoras en el aire y la velocidad y dirección del viento, se formará más ozono a nivel del suelo a medida que el ambiente se vuelva más soleado y cálido.

Comprometer la salud y el confort humanos

Las islas de calor contribuyen a aumentar las temperaturas diurnas, reducen el enfriamiento nocturno y aumentan los niveles de contaminación del aire. Estos factores, a su vez, contribuyen a las muertes y enfermedades relacionadas con el calor, como malestar general, dificultad para respirar, calambres por calor, agotamiento por calor e insolación no mortal.

Las islas de calor también pueden acentuar el impacto de las olas de calor naturales, que son períodos de clima anormalmente caluroso y a menudo húmedo. Las poblaciones sensibles corren especial riesgo durante estos eventos.

Las personas mayores se encuentran entre las más vulnerables a los eventos de calor extremo. Muchos factores fisiológicos, psicológicos y socioeconómicos contribuyen a este peligro. Las personas mayores tienen más probabilidades de tener mala salud, tener menos movilidad y estar más aisladas, ser más sensibles al calor y vivir con ingresos bajos.
Los niños pequeños tienden a ser más susceptibles al calor extremo debido a su menor tamaño y otras características. Su frecuencia respiratoria más rápida para su tamaño corporal, el tiempo que pasan al aire libre y sus sistemas respiratorios en desarrollo los hacen más propensos a sufrir asma agravada y otras enfermedades pulmonares causadas por la contaminación del aire por ozono y smog, que generalmente aumenta durante las olas de calor.
Las poblaciones de bajos ingresos corren un mayor riesgo de sufrir enfermedades relacionadas con el calor debido a las malas condiciones de la vivienda, incluida la falta de aire acondicionado y espacios pequeños para vivir, y a recursos insuficientes para encontrar un refugio alternativo durante una ola de calor.
Las personas que pasan sus horas de trabajo al aire libre son más propensas a sufrir afecciones como agotamiento por calor e insolación. Están más expuestos a la contaminación del aire por ozono y al estrés por calor, especialmente si las actividades laborales implican un gran esfuerzo físico.
Las personas con mala salud, incluidas aquellas con enfermedades crónicas, discapacidades, limitaciones de movilidad y quienes toman ciertos medicamentos, son vulnerables a las temperaturas extremas. Las personas con diabetes, discapacidades físicas y déficits cognitivos corren especial riesgo durante las olas de calor.

Los eventos de calor excesivo, o los aumentos repentinos y dramáticos de temperatura, son particularmente peligrosos y pueden resultar en tasas de mortalidad superiores al promedio. De 2004 a 2018, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades registraron 10,527 muertes relacionadas con el calor en los Estados Unidos, un promedio de 702 por año. Estas cifras incluyen muertes en las que el calor fue la causa principal y muertes en las que el calor fue una causa contribuyente.

Calidad del agua comprometida

Las altas temperaturas en las superficies de las aceras y los techos pueden calentar la escorrentía pluvial, que fluye hacia los desagües pluviales y eleva la temperatura del agua a medida que se libera en arroyos, ríos, estanques y lagos. La temperatura del agua afecta todos los aspectos de la vida acuática, particularmente el metabolismo y la reproducción de muchas especies acuáticas. Los cambios rápidos de temperatura en los ecosistemas acuáticos resultantes del agua de escorrentía cálida pueden ser particularmente estresantes, e incluso fatales, para la vida acuática.

Un estudio encontró que los arroyos urbanos son más cálidos en promedio que los arroyos en áreas boscosas, y que las temperaturas en los arroyos urbanos aumentaron más de 4°C durante pequeñas tormentas debido al agua de escorrentía calentada por materiales urbanos.

La infraestructura verde es una opción para enfriar la escorrentía pluvial y mejorar la calidad del agua. Puede incluir el uso de desconexiones de bajantes, jardines de lluvia, maceteros, bioswales, pavimento permeable, calles y callejones verdes, estacionamientos y techos verdes; así como esfuerzos de conservación de la tierra.

Fuente: Más información sobre las islas de calor | EPA de EE. UU.