Madrid registra la mayor diferencia térmica entre el centro urbano y sus alrededores, según un estudio internacional que la compara con otras seis urbes

El estudio Urban Heat Snapshot de Arup está diseñado para ayudar a las ciudades a comprender cómo incide y varía el calor de un barrio a otro y qué se puede hacer para reducir las temperaturas.

Gracias a la inteligencia artificial y a las imágenes por satélite obtenidas desde el espacio, se han cartografiado los focos de calor más extremos en una muestra de 150 km2 de los centros urbanos de diversas ciudades: El Cairo, Londres, Los Ángeles, Madrid, Bombay y Nueva York. Así, Arup ha utilizado su herramienta de análisis digital UHeat para conocer las diferencias de temperatura del aire entre barrios en el día más caluroso de cada ciudad en 2022, registrando variaciones pico de hasta 8.5ºC más altas entre las zonas urbanas consolidadas y las menos urbanizadas en Madrid.

Según el estudio, en Bombay se observa una diferencia de 7ºC entre el interior urbano y el exterior, convirtiéndose así en la segunda ciudad con mayor efecto de isla de calor, mientras que en Nueva York y Londres se registran picos de hasta 4,5ºC más.

Con este análisis, los autores del informe ponen de relieve el impacto del diseño urbano en el aumento del efecto de isla de calor en los núcleos urbanos, fuertemente afectado por factores como la proporción de áreas verdes y el tipo de materiales utilizados en la construcción de edificios y otras zonas urbanas.

UHeat se basa en un modelo climático avanzado de la Universidad de Reading (Reino Unido) que demuestra cómo las herramientas digitales avanzadas pueden llevar los modelos académicos a escenarios reales para encontrar las causas del efecto ICU. A partir de ahí, se pueden diseñar rápidamente soluciones que muestren cómo el desarrollo estratégico de la biodiversidad y otras medidas pueden ayudar a las ciudades a reducir el impacto de los focos de calor. El uso de materiales oscuros y poco porosos como el hormigón, el asfalto y el acero reemiten el calor absorbido, exacerbando el efecto ICU. En la mayoría de las ciudades estudiadas, las zonas más calurosas tenían menos de un 6 % de vegetación, comparado con el 70 % en las más frescas, frecuentemente en parques.

El efecto de la vegetación se percibe incluso en el corazón de las ciudades, donde se observaron grandes oscilaciones entre las temperaturas: en el centro urbano de Madrid, el calor era casi 8 °C más intenso que en la Casa de Campo, con un 72% de vegetación, situado a poca distancia. Esta diferencia demuestra que la presencia de grandes pulmones verdes en el corazón de las ciudades tiene un gran impacto en el efecto de isla de calor urbano. Ante el preocupante aumento de las temperaturas debido al cambio climático, los autores hacen un llamamiento a diseñadores urbanos, políticos y planificadores para que tomen conciencia de cómo un mejor diseño puede mitigar este impacto en las ciudades, en especial en las comunidades más vulnerables.

Así lo afirma Susana Saiz, directora de servicios de Clima y Sostenibilidad de Arup en Europa: "Sin darnos cuenta, hemos diseñado muchas de nuestras ciudades para que sean calurosas. Hemos excluido la naturaleza, hemos hormigonado nuestras calles, hemos construido edificios que obstruyen los canales naturales de ventilación en las ciudades.  Hemos desterrado las zonas verdes a las áreas en las que no vive la mayor parte de la gente. Estanques, lagos, árboles, hierbas, suelos y otras superficies que permiten que el agua penetre en la tierra deben considerarse infraestructuras vitales, esenciales para ayudarnos a adaptarnos al cambio climático. Nuestro reto como diseñadores es pensar de forma creativa para desplegar el potencial de la naturaleza de forma estratégica y equitativa por nuestras ciudades. Hoy disponemos de herramientas digitales avanzadas que nos ayudan a determinar con rapidez dónde puede tener mayor impacto invertir en estas soluciones."

El estudio ICU resalta la urgencia de la situación, ya que se espera que el número de ciudades expuestas a temperaturas extremas de 35ºC o más se triplique para 2050. Estas temperaturas extremas ya presentan riesgos letales, según el Instituto Europeo de Salud, que estimó más de 61.000 muertes relacionadas con el calor en Europa en 2022. Por otra parte, es cada vez más evidente que los barrios más vulnerables también corren más riesgo de exposición al calor, debido a factores como la falta de árboles y espacios verdes, así como la falta de acceso a aire acondicionado fruto de la pobreza energética.

El efecto de isla de calor urbano representa un problema principalmente durante la noche, cuando la energía térmica retenida por los materiales de construcción -como el cemento- durante el día se libera en la atmósfera. Las altas temperaturas nocturnas provocan en problemas de salud, incluyendo problemas para conciliar el sueño lo que incrementa el estrés, e impacta especialmente a niños y ancianos

De hecho, en la zona estudiada de Madrid se detectó que 313.000 ancianos (mayores de 65 años) y 178.000 niños (menores de 15 años) vivían en un "punto caliente" con un ICU de 7 °C o más. En el centro urbano de Londres, casi un cuarto de millón de ancianos y niños sufrieron picos de calor de 4 °C en comparación con las zonas periféricas menos urbanizadas. El estudio mencionado ha sugerido que para 2100, el riesgo de muerte por noches excesivamente calurosas podría multiplicarse por seis en comparación con 2016. ****

Modelización rápida del calor para las ciudades

El Urban Heat Snapshot de Arup está diseñado para ayudar a las ciudades a conocer cómo el efecto de isla de calor puede afectar a sus barrios y qué medidas pueden tomarse para reducir las temperaturas. Este método se basa en un modelo climático avanzado de la Universidad de Reading y demuestra cómo las herramientas digitales pueden llevar modelos académicos a escenarios de la vida real para encontrar las causas del efecto ICU. Además, permite elaborar rápidamente soluciones realistas para ayudar a las ciudades a reducir el impacto de los puntos de calor. Basado en los resultados de este estudio, los autores del informe recomiendan que las ciudades se centren en:

1. Aumentar la superficie arbórea: los árboles han demostrado reducir las temperaturas en las ciudades y disminuir la mortalidad relacionada con el calor. Así lo muestra un estudio publicado en la revista The Lancet, que indica que un incremento del 30% de la vegetación en las ciudades europeas podría haber evitado 2.644 muertes adicionales. ***** En Dar es Salaam, la mayor ciudad de Tanzania, se ha utilizado UHeat para evaluar el futuro patrón de calor urbano de la ciudad en función del aumento previsto de la población. Esto ha ayudado a mostrar el potencial de las soluciones basadas en la naturaleza para hacer frente al efecto ICU, reduciendo las temperaturas en toda la ciudad.

1. Crear superficies más permeables: las superficies permeables, a diferencia de las impermeables, tienden a absorber menos calor. Aumentar las superficies permeables y permitir que el agua se infiltre en el suelo enfriará el entorno. En Reino Unido, Arup realizó un sistema de drenaje urbano sostenible para un vecindario residencial. Esto permite frenar las inundaciones, aumentar las áreas verdes y disminuir las temperaturas en vecindarios.

1. Utilizar todos los espacios posibles. Más de la mitad del espacio de las ciudades (incluidos tejados y calles) es abierto, por lo que ofrece un amplio margen para aumentar la resiliencia. Las medidas pueden incluir el reverdecimiento de fachadas y tejados o el uso de pintura blanca para cambiar la reflectividad de las superficies y reducir la cantidad de calor absorbido del sol. En Londres, Arup elaboró el informe Roofs Designed to Cool (Tejados diseñados para enfriar), en el que se evaluaban los beneficios de la rehabilitación masiva de tejados. Un acondicionamiento de los tejados mediante sistemas reflectantes y solares fotovoltaicos podría mejorar la capacidad de mitigación del impacto de isla de calor en los propios edificios, y reducir la demanda de aire acondicionado.  

1. Construir áreas refrescantes: teniendo en cuenta que cada verano las ciudades se ven abocadas a olas de calor, es necesario crear una red de espacios frescos en los que la gente pueda refugiarse y reducir así los riesgos para la salud derivados del calor. Además, algo tan sencillo como reintroducir fuentes de agua potable en las ciudades podría mejorar considerablemente la salud de los ciudadanos, convirtiéndose en los principales puntos de acceso al agua durante una sequía.

1. Provocar un cambio de comportamiento: el diseño tiene sus limitaciones. En esencia, los ciudadanos tendrán que cambiar su forma de vivir en las ciudades en la próxima década. Los países cálidos de todo el mundo llevan siglos adaptando sus vidas a esta situación, y es hora de aprender de ellos. Entre las medidas que han adoptado destacan: evitar las horas de exposición en las horas más cálidas del día, la reconsideración de los horarios de oficina, el cierre de tiendas y restaurantes en las horas de más calor y el fomento de una economía centrada en las franjas horarias menos calurosas.

En palabras de Susana Saiz: “Gracias a las herramientas digitales avanzadas y de inteligencia artificial, es posible identificar el impacto temprano que nuestros diseños pueden llegar a tener en nuestras ciudades. Es evidente que el efecto de isla de calor urbano representa ya un problema y puede impactar en nuestra salud. Debemos promover un diseño más responsable, que tenga en cuenta elementos que disminuyan el efecto de isla de calor en nuestras ciudades.”

Resultados

El efecto isla de calor urbano: El efecto isla de calor urbano se produce cuando las ciudades sustituyen la superficie natural del suelo por carreteras, edificios y otros materiales que absorben el calor, dejando muy poca agua y vegetación para enfriarlas. Si a esto le sumamos el calor añadido por el tráfico, el aire acondicionado y otras actividades humanas, las temperaturas en las zonas urbanas aumentan drásticamente en comparación con su entorno menos urbanizado.

Metodología

• Nuestro equipo de análisis digital investigó el efecto de isla de calor urbano para una instantánea de 150 km2 del centro urbano de cada una de las ciudades, centrándose en el día más caluroso que la ciudad experimentó el año pasado.
• Estas zonas se dividieron en bloques hexagonales de 60.000 m2. Esto permitió modelizar la diferencia en las temperaturas del aire experimentadas ese día y esa noche entre los distintos barrios, para comprender cómo se vivió esta ola de calor en toda la ciudad. 
• Nuestra herramienta UHeat permite elaborar modelos complejos con rapidez, proporcionando las temperaturas del aire de las ciudades, en lugar de las temperaturas de la superficie, lo que se aproxima mucho más a las temperaturas que realmente percibe la gente. UHeat modela múltiples factores urbanos como la altura de los edificios, los albedos superficiales (reflectividad de la superficie), la cantidad de infraestructuras verdes y azules, las superficies impermeables, la densidad de población y el clima urbano. Para la instantánea, el equipo de análisis de datos modelizó una zona periférica tipo de cada ciudad para utilizarla como referencia.
• La herramienta UHeat de Arup se basa en el Surface Urban Energy and Water Balance Scheme (SUEWS), un modelo de superficie terrestre urbana a escala de barrio/local que simula la radiación urbana y los balances de energía y agua. Fue desarrollado por un equipo dirigido por la profesora Sue Grimmond en la Universidad de Reading. Hemos colaborado con el Dr. Ting Sun (UCL, Institute for Risk and Disaster Reduction) para integrar SUEWS en UHeat y revisar el estudio.
• UHeat también utiliza datos de Terrain, nuestra herramienta de inteligencia artificial para cartografiar terrenos, que cuantifica con precisión la cantidad de infraestructuras verdes y azules (por ejemplo, árboles y lagos) frente a la cantidad de grises (por ejemplo, carreteras de hormigón y edificios) a partir de datos obtenidos vía satélite. Terrain nos ofrece la posibilidad de crear nuevos tipos de clasificación del suelo que quizá aún no existan o no se hayan elaborado antes para una zona, como mapas de ubicaciones de invernaderos, naves industriales, árboles maduros, tipos específicos de espacios abiertos urbanos y rurales, etc., en cualquier parte del mundo, con una precisión considerable.

Referencias

* Ballester, J., Quijal-Zamorano, M., Méndez Turrubiates, R.F. et al. Heat-related mortality in Europe during the summer of 2022. Nat Med 29, 1857-1866 (2023).

** Alrededor de 200 millones de habitantes de más de 350 ciudades viven con temperaturas máximas en verano de más de 35 grados centígrados. El número de ciudades expuestas a temperaturas extremas se triplicará de aquí a 2050. Ciudades C40 - Extremos de calor

*** Un estudio de la Yale School of Forestry and Environmental Studies (T Chakraborty) sobre 25 ciudades de todo el mundo reveló que, en la mayoría de los casos (72%), los barrios más pobres experimentan una mayor exposición al calor debido a factores como una menor densidad de vegetación.

**** Estudio publicado en The Lancet Planetary Heath Journal, The effects of night-time warming on mortality burden under future climate change scenarios: a modelling study.

***** Estudio publicado en The Lancet: Cooling cities through urban green infrastructure: a health impact assessment of European cities (Enfriamiento de las ciudades mediante la infraestructura verde urbana: evaluación del impacto en la salud de las ciudades europeas).