Islas de calor
mitigación y contribución verde

La contribución verde a la temperatura

La respuesta a esta pregunta requiere abordarla a partir de un enfoque de balance energético superficial, en el que consideramos cómo la energía solar entrante se divide en varios componentes del sistema compuesto por el césped natural o la alfombra sintética. Es decir, hay que comparar la capacidad de refrigeración -llamada evapotranspiración en el caso del césped- con la de una superficie sintética que, por el contrario, disipa aún más la energía solar en forma de calor sensible.

A continuación se muestra una descripción general de los pasos para llegar a un presupuesto simplificado:

1. **Balance de energía superficial:**  
   La ecuación básica es:
   \[
   R_n = H + LE + G
   \]
   donde:  
   - \(R_n\) es la radiación neta absorbida (es decir, la energía solar de entrada menos la reflejada),  
   - \(H\) es el flujo de calor sensible (la parte de energía que aumenta la temperatura del aire cerca de la superficie),  
   - \(LE\) es el flujo de calor latente (la energía utilizada para evaporar el agua, lo que resulta en enfriamiento),  
   - \(G\) es el flujo conductor hacia el suelo.  

   El césped cultivado intensivamente, al ser capaz de evapotranspiración, utiliza una porción sustancial de \(R_n\) para el proceso \(LE\), mientras que el césped sintético, que no evapora el agua de manera significativa, canaliza casi todo \(R_n\) hacia el flujo sensible \(H\).  

2. **Cálculo de radiación neta (\(R_n\)):**  
   En un día soleado a 30°C, la irradiancia solar \(I\) se puede estimar en alrededor de 800-1000 W/m². La energía realmente absorbida dependerá del albedo \(\alpha\) de la superficie:  
   \[
   R_n = (1 - \alpha) \cdot I
   \]
   En general, el césped (a menudo con \(\alpha\) alrededor de 0,2–0,25) absorbe una fracción mayor que las superficies que, en cambio, tienen materiales "refrescantes" o reflectantes.  

3. **Contribución de la evapotranspiración (\(LE\)):**  
   Para un césped, el enfriamiento debido a la evaporación del agua se calcula como:
   \[
   LE = \lambda \cdot E
   \]
   donde:  
   - \(\lambda\) es el calor latente de vaporización (aproximadamente 2,45 × 10ⶠJ/kg a temperaturas de alrededor de 30°C),  
   - \(E\) es la tasa de evapotranspiración (en kg/m²·s).  

   En resumen, cuanto mayor es la evapotranspiración, mayor es el flujo \(LE\) que resta energía del sistema, reduciendo la temperatura de la superficie.  

4. **Relación entre flujo sensible y diferencia de temperatura:**  
   El flujo de calor sensible \(H\) se puede expresar como:
   \[
   H = \rho_a\, c_p\, \frac{(T_{\text{superficie}} - T_{\text{aire}})}{r_a}
   \]
   donde:  
   - \(\rho_a\) es la densidad del aire (aproximadamente 1,2 kg/m³),  
   - \(c_p\) es el calor específico del aire (aproximadamente 1005 J/kg·K),  
   - \(r_a\) es la resistencia aerodinámica (en s/m),  
   - \(T_{\text{superficie}}\) y \(T_{\text{aire}}\) son las temperaturas de la superficie y del aire, respectivamente.  

   En un césped sintético, casi toda la energía \(R_n\) irá a \(H\) (ya que \(LE\) es insignificante), lo que genera temperaturas superficiales significativamente más altas que en el césped natural.  

5. **Estimación simplificada de reducción de temperatura:**  
   Si quisiéramos aislar el efecto de enfriamiento debido a la evapotranspiración del césped, podemos aproximar la reducción de temperatura (\(\Delta T\)) debido a \(LE\) como:
   \[
   \Delta T \approx \frac{LE \cdot r_a}{\rho_a \, c_p}
   \]
   Por ejemplo, si en una situación concreta el césped genera un flujo latente \(LE\) igual a aproximadamente 200 W/m² y suponiendo una resistencia aerodinámica \(r_a\) de aproximadamente 50 s/m, tenemos:
   \[
   \Delta T \approx \frac{200\, \mathrm{W/m^2} \times 50\, \mathrm{s/m}}{1.2\, \mathrm{kg/m^3} \times 1005\, \mathrm{J/(kg\cdot K)}} \approx 8.3\, \mathrm{°C}
   \]
   Esta estimación indica cómo, en condiciones ideales y simplificadas, el césped podría estar hasta aproximadamente 8 °C más frío que una superficie sintética en la que este efecto no esté presente.  

Es importante destacar que este cálculo es muy simplificado: en realidad, el balance energético también depende de otros factores como las características específicas del suelo, el régimen de radiación horaria, la tasa efectiva de evapotranspiración que a su vez depende de la disponibilidad de agua, el estado fenológico de la planta y también de los microclimas locales. Además, la alfombra sintética puede tener sus propias propiedades reflectantes o aislantes particulares que afectan la temperatura de su superficie.

Así, para calcular la "contribución" a la reducción de temperatura de un césped natural respecto a una alfombra sintética, partimos de la medición (o estimación) de:
- La radiación solar incidente y su conversión en radiación neta (teniendo en cuenta el albedo),
- La capacidad del césped para evaporar agua (medida en términos de \(E\) o deducida experimentalmente),
- Las propiedades del aire circundante (densidad, calor específico, resistencia aerodinámica).  

Finalmente, aplicamos la ecuación que relaciona el flujo latente con la diferencia de temperatura que de otro modo se habría registrado si toda la energía hubiera terminado en calor sensible.

Este análisis energético es parte integral de las investigaciones sobre la mitigación de islas de calor en áreas urbanas, precisamente porque las superficies vegetales, gracias a la evapotranspiración, juegan un papel fundamental en la refrigeración del aire en comparación con las superficies artificiales. Si deseas profundizar más en el tema, podríamos examinar en detalle cómo varían los parámetros según las diferentes condiciones atmosféricas o cómo se realizan estudios experimentales en esta área.