Estrategias para la Reducción del Efecto de Isla de Calor Urbano (ICU)

El crecimiento urbano, como consecuencia del incremento demográfico y la migración, está generando efectos adversos al medio ambiente y a la calidad de vida de los habitantes debido a la expansión de las ciudades.

Distribución población mundial

Gráfica de proyección del crecimiento urbano de 1970 a 2030 / UN-HABITAT http://www.eird.org/

La tendencia a densificar los centros urbanos (en 2014 el 54% de la población mundial vivía en ciudades) supone un riesgo para las ciudades, por todos los efectos que acarrea si no se hace bajo la perspectiva de la sostenibilidad (1). Dentro de estos efectos, en las ciudades con gran densidad edificatoria se produce el efecto de Isla de Calor Urbano (ICU) termino que Akbari, investigador del Berkeley Lab de la Universidad de California, lo define como el “fenómeno que se produce en las áraes urbanas que tienden a poseer altas temperaturas en relación a la del entorno rural que le rodea, como resultado de la modificación gradual de la superficie que incluye el reemplazo de la vegetación natural por edificios y calles” (2).

Urban heat island effect

Perfil Típico de una Isla de Calor en una ciudad / http://geography.name/

Estas ICU son normalmente más intensas sobre áreas densamente pobladas (3), pero pueden ser reducidas y mitigadas por medio de las estrategias que a continuación se presentan:

1. “La vegetación y los árboles ayudan a enfriar el clima urbano a través de sombreamiento y la evapotranspiración. Las hojas y ramas de los árboles reducen la cantidad de radiación solar que llega al suelo” (4) y por lo tanto, se evita el sobrecalentamiento de estas superficies, y a su vez, se reduce el calor transmitido hacia los edificios y la atmósfera. La evapotranspiración enfría el aire al usar el calor de éste para evaporar el agua acumulada en el terreno. El uso de vegetación tiene como beneficios: un menor consumo energético para refrigerar los espacios interiores de los edificios, la reducción de la contaminación del aire y de los gases de efecto invernadero, la protección a la exposición de rayos ultravioleta, la protección acústica, una mejora en la gestión de las aguas de lluvia así como la reducción de los costes de mantenimiento de pavimentos, entre otros (4).

Ventajas de los árboles en la ciudad

Beneficios económicos, ambientales y sociales de usar árboles y vegetación en ciudades / http://treeutah.org/

2. Los techos o cubiertas verdes son un tipo de sustrato vegetal que puede usarse en las cubiertas para el crecimiento de vegetación, y así como se ha explicado en el punto anterior, esta vegetación en cubiertas “provee sombra sobre su superficie y remueve calor del aire a través de la evapotranspiración” (5). Estos dos mecanismos “reducen la temperatura de la superficie de la cubierta y del aire circundante” (5). Posee todos los beneficios mencionados en la estrategia anterior.

Cubierta ajardinada

En un día típico, la temperatura de la cubierta ajardinada del Ayuntamiento de Chicago tiene una temperatura superficial de casi 80ºF (40ªC), mucho menor que la temperatura de la cubierta del edificio anexo / “Reducing Urban Heat Islands: Compendium of Strategies – Green Roofs“ U.S. Environmental Protection Agency Office (EPA)

3. Las cubiertas frías hacen uso de “materiales con alta reflectividad y emisividad, que pueden permanecer aproximadamente 28-33ºC más fríos que materias convencionales durante alzas de temperatura en verano” (6). Su propiedad principal es una alta reflectancia solar (o albedo), y “muchos de los productos de este tipo de cubiertas son generalmente de color blanco-brillante, reflejando la parte visible del espectro de luz” (6).

Superficies frías

El Albedo por sí mismo influencia significativamente la temperatura de las superficies, en la franja blanca en la pared de ladrillo la temperatura es 3-5ºC menor que en las áreas circundantes / “Reducing Urban Heat Islands: Compendium of Strategies – Cool Pavements“ U.S. Environmental Protection Agency Office (EPA)

4. Los pavimentos fríos son aquellos que “almacenan menor energía en forma de calor, y por lo tanto, tienen una menor temperatura en su superficie” (7). En las ciudades de Estados Unidos, “el pavimento representa del 30-45% de la superficie de la ciudad” (7). Además de una alta reflectancia solar y alta emisividad, se busca que sean materiales permeables, permitiendo que el aire, agua y/o vapor puedan refrigerarlo a través de sus poros (8).

Pavimento frío

Esta foto de Phoenix, Arizona, en el verano muestra una variedad de pavimentos convencionales que alcanzan temperaturas hasta 67ºC / “Reducing Urban Heat Islands: Compendium of Strategies – Cool Pavements“ U.S. Environmental Protection Agency Office (EPA)

Si hoy las ciudades sufren de severas islas de calor, ¿cómo será en 50 años? Más allá de las estrategias mencionadas, queda también en manos de los gobiernos locales y las organizaciones civiles de cada ciudad desarrollar programas encaminadas a reducir las islas de calor con: programas de forestación urbana, programas educativos sobre islas de calor, ordenanzas de arborización y paisaje, desarrollo de guías comprensivas de planificación y diseño de urbanizaciones, así también códigos de zonificación urbana, y códigos de construcción ambiental y sostenible (9).

STRATEGIES TO REDUCE THE URBAN HEAT ISLAND EFFECT 

Urban growth, as a result of a population increase and migration, is generating adverse effects on the environment and the quality of life of the inhabitants due to the expansion of cities.

The tendency to densify urban centers (in 2014, 54% of the world population was living in cities) poses a risk to cities, for all the effects that entails if it is not done from the perspective of sustainability (1). Within these effects, denser cities are more likely to suffer from Urban Heat Islands (UHI), a concept that Akbari, a researcher at Berkeley Lab at the University of California, defines it as the phenomenon of urban areas that “tend to have higher air temperatures than their rural surroundings as a result of gradual surface modifications that include replacing the natural vegetation with buildings and roads” (2).

These UHI are typically more intense over densely populated areas (3), but can be reduced and mitigated through strategies that are presented below:

1. “Trees and Vegetation help cool urban climate through shading and evapotranspiration. Leaves and branches reduce the amount of solar radiation that reaches the area below the canopy of a tree” (4), preventing overheating of these surfaces, which in turn, reduce the heat transmitted to the buildings and atmosphere. Evapotranspiration cools the air using heat to evaporate accumulated water in the ground. Benefits of using trees and vegetation include: lower energy consumption for cooling indoor building spaces, reduction of air pollution and greenhouse gas emissions, protection from UV exposure, acoustic insulation, enhanced storm water management and water quality, reduced pavement maintenance costs, among others (4).

2. Green roofs are “a vegetative layer grown on a rooftop” (5). As with trees and vegetation elsewhere, vegetation on a green roof “provides shade and removes heat from the air through evapotranspiration” (5). These two mechanisms “reduce temperatures on the roof surface and the surrounding air” (5). It has all the benefits mentioned in the previous strategy.

3. Cool roofs use products which “are made of highly reflective and emissive materials that can remain approximately 28-33ºC cooler than traditional materials during peak summer weather” (6). One of its main properties is its high solar reflectance, or albedo. “Many cool roof products are bright white. These products get their high solar reflectance primarily from reflecting in the visible portion of the spectrum” (6).

4. Cool pavements are those with the technology to “store less heat and may have lower surface temperatures compared with conventional products” (7). In many U.S. cities “paved areas, which can absorb and store much of the sun’s energy contributing to the urban heat island effect, accounted for nearly 30 to 45 percent of land cover” (7). Besides a high solar reflectance and high emissivity, it is sought to be a permeable material, allowing air, water and water vapour into the voids of the pavement (8).

If cities nowadays suffer from severe heat islands, what will it be like in 50 years? Beyond the above strategies, it is also up to local governments and civil organizations of each city to develop programs aimed at reducing heat islands, such as: urban forestry programs, outreach and educational programs on heat islands, tree and landscape ordinances, comprehensive plans and design guidelines for urban development, zoning codes, and green building programs and standards (9).

Juan Carlos Gamero Salinas, alumno MDGAE promoción 2016/17.

Revisión: Silvia Domingo Irigoyen, coordinadora MDGAE.

 

Bibliografía / Bibliography:

  1. United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division, 2014. World Urbanization Prospects: The 2014 Revision, Highlights (ST/ESA/SER.A/352), New York: UN: https://esa.un.org/unpd/wup/Publications/Files/WUP2014-Highlights.pdf
  2. Akbari, H., 2005. Energy Saving Potentials and Air Quality Benefits of Urban Heat Island Mitigation: http://www.osti.gov/scitech/servlets/purl/860475
  3. S. Environmental Protection Agency Office (EPA) – Climate Protection Partnership Division, 2008. Reducing Urban Heat Islands: Compendium of Strategies – Trees and Vegetation. U.S.: EPA: https://www.epa.gov/sites/production/files/2014-06/documents/treesandvegcompendium.pdf
  4. S. Environmental Protection Agency Office (EPA) – Climate Protection Partnership Division, 2008. Reducing Urban Heat Islands: Compendium of Strategies – Green Roofs. U.S.: EPA: https://www.epa.gov/sites/production/files/2014-06/documents/greenroofscompendium.pdf
  5. S. Environmental Protection Agency Office (EPA) – Climate Protection Partnership Division, 2008. Reducing Urban Heat Islands: Compendium of Strategies – Cool Roofs. U.S.: EPA: https://www.epa.gov/sites/production/files/2014-06/documents/coolroofscompendium.pdf
  6. Rose, L. S., Akbari, H. & Taha, H., 2003. Characterizing the Fabric of the Urban Environment: A Case Study of Greater Houston, Texas, Berkeley, CA: Paper LBNL-51448, Lawrence Berkeley National Laboratory: http://www.osti.gov/scitech/servlets/purl/816533
  7. S. Environmental Protection Agency Office (EPA) – Climate Protection Partnership Division, 2008. Reducing Urban Heat Islands: Compendium of Strategies – Cool Pavements. U.S.: EPA: https://www.epa.gov/sites/production/files/2014-06/documents/coolpavescompendium.pdf
  8. S. Environmental Protection Agency Office (EPA) – Climate Protection Partnership Division, 2008. Reducing Urban Heat Islands: Compendium of Strategies – Heat Island Reduction Activities. U.S.: EPA: https://www.epa.gov/sites/production/files/2014-06/documents/activitiescompendium.pdf
  9. Agencia de Protección al Medio Ambiente de los Estados Unidos, 2010. Desarrollo Inteligente e Islas Urbanas de Calor, EPA-909-F-04-010. Estados Unidos: EPA: https://www.epa.gov/sites/production/files/2014-06/documents/smartgrowthspanish.pdf

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