Isla de calor urbano

Las islas de calor urbano ( CIP para abreviar) son elevaciones localizadas de temperatura, particularmente temperaturas máximas diurnas y nocturnas, registradas en áreas urbanas en comparación con áreas rurales o bosques vecinos o de las temperaturas regionales promedio. Esto habría sido entendida y descrita por primera vez en el XIX ° siglo Londres, por Luke Howard , un farmacéutico pasión por la meteorología .

Dentro de una misma ciudad, se pueden notar diferencias significativas de temperatura según la naturaleza del uso del suelo (bosque, masas de agua, suburbios, ciudad densa ...), el albedo , el relieve y la exposición (lado sur o norte) y, por supuesto, según la temporada y el tipo de clima. Las islas de calor son microclimas artificiales. Por ejemplo, la ciudad de Atenas en Grecia y algunas de sus estaciones meteorológicas se caracterizan por una fuerte isla de calor urbano.

Este calentamiento parece estar empeorando y requiere nuevas estrategias de adaptación .

Problemas actuales y futuros

Según el Observatorio Nacional sobre los Efectos del Calentamiento Global (ONERC), la población urbana francesa se duplicó con creces entre 1936 y 2006. Pasó de 22 millones a casi 47 millones de habitantes urbanos; una de cada dos personas vivía en ciudades en 1936 frente a más de tres de cada cuatro en 2010. Sin embargo, las ciudades presentan retos particulares, porque "son más vulnerables por la gran cantidad de personas que viven allí y la concentración de establecimientos e infraestructuras" . Las burbujas de calor pueden afectar la calidad de vida de estos habitantes de la ciudad, así como su salud. La adaptación al cambio climático , la transformación ecológica de suelos, paredes, techos y terrazas, y un urbanismo diferente, es un reto para la planificación de la XXI ° siglo.

Algunas ciudades fueron pioneras en términos de experimentación, incluidas Chicago (Estados Unidos), Durban (Sudáfrica), Keene (Estados Unidos), Londres (Reino Unido), Nueva York (Estados Unidos), Port Phillip (Australia), Rotterdam (Países Bajos). , Toronto (Canadá).

Las ciudades se están calentando más rápido que el resto del país. Los mapas modelados e interactivos elaborados por la Agencia Europea de Medio Ambiente muestran las ciudades europeas más afectadas por el cambio climático, basándose en datos recopilados en unas 500 ciudades. Además de las olas de calor, los mapas de contaminación acústica, la calidad del aire o la calidad de las aguas de baño europeas completan la herramienta, así como un informe.

Causas

Estas "burbujas de calor" son inducidas por el cruce de dos factores:

actividades humanas más intensas y especialmente concentradas en las ciudades. Algunas de estas actividades son fuentes importantes y crónica de calor , tales como plantas , los motores de combustión , motores a reacción de aviones (especialmente el despegue), calderas de sistemas (individual o colectivo) de aire acondicionado , agua caliente que circula en el alcantarillado , viejo redes de calefacción a veces mal aislados, etc.
Con un cambio en la naturaleza de la superficie del planeta, la urbanización convierte a la ciudad en un entorno que absorbe más calorías solares que el medio ambiente si hubiera permanecido natural o cultivado . Las superficies negras ( alquitrán , terrazas pavimentadas, materiales oscuros y muchos edificios acristalados) se comportan como colectores solares o invernaderos que luego devuelven la radiación solar absorbida en forma de radiación infrarroja que calienta el aire urbano y, si no hay viento, el conjunto. ambiente urbano.

Problemas

Estas islas reducen en gran medida los efectos del frío en la ciudad, pero plantean varios problemas:

A escala local (patios interiores en particular) el aire acondicionado eléctrico puede exacerbar enormemente el fenómeno; Los acondicionadores de aire enfrían el interior del edificio, pero al rechazar las calorías en lugares que a veces están mal ventilados, se calientan, lo que provoca que el edificio se sobrecaliente.
Reducen el rocío , las brumas y las nieblas urbanas (excluidas las ciudades costeras y los valles profundos). Sin embargo, el rocío y la bruma, si contribuyen a los problemas de ataque ácido a los edificios en zonas donde el aire es ácido, también ayudan a depurar el aire de aerosoles y ciertos polvos y polen en suspensión.
refuerzan la contaminación del aire al empeorar el smog y los efectos de inversión atmosférica (fuentes de contención de la contaminación bajo el techo urbano). Empeoran los efectos sobre la salud.
Pueden ayudar a modificar la composición físico-química del aire, promoviendo cierta contaminación fotoquímica .
Refuerzan los efectos sanitarios y socioeconómicos de las olas de calor .
Alteran los promedios de lectura de las temperaturas regionales y locales y por lo tanto el pronóstico del tiempo, debido a que muchas estaciones meteorológicas estaban rodeados durante el XX ° siglo por un tejido urbano cada vez más densa y "caliente".
Las precipitaciones están aumentando en las ciudades. Como el aire es ligeramente más cálido en las áreas urbanas, las nubes cumulonimbus se desarrollarán principalmente en estas regiones y, por lo tanto, las tormentas se formarán principalmente sobre las ciudades.
Son beneficiosos para la práctica del vuelo sin motor y el vuelo libre . De hecho, los aparcamientos de hipermercados , que tienen una gran superficie, son excelentes depósitos de calor. Son la fuente de una elevación confiable (comúnmente conocida como "bombas de servicio") que han salvado muchos vuelos. Los pilotos de parapente se han recuperado de los vuelos en la fase final de aterrizaje en un aparcamiento de hipermercado . Los centros urbanos o incluso las grandes aldeas también son buenas fuentes de afloramientos térmicos. Estos ascensos se notan especialmente al final del día.

Planificación urbana (¿causa y solución?)

La estructura y el albedo de las ciudades , así como su falta de vegetación (que, además, cuando existe, suele diferir mucho de la flora natural y las zonas rurales) predisponen a las ciudades a las burbujas de calor. Des milieux à taux de substrats minéraux (falaises rocheuses) ou végétal presque comparables existent dans la nature (falaises, canyon...), mais certains matériaux (verre, métal) et surtout les infrastructures de types routes imperméabilisées n'existent pas dans le medio natural. La aceleración y fuerte artificialización del ciclo del agua son características urbanas que tienen importantes impactos climáticos.

Los planificadores urbanos ahora pueden confiar en modelos (regionales y locales) de microclima urbano. Los modelos 3D tienen más en cuenta la luz del sol, el reflejo del sol y las sombras proyectadas, la naturaleza y el albedo de los materiales, la circulación del aire. En teoría, por tanto, permiten un mejor posicionamiento y priorización del aislamiento exterior y necesidades alternativas de eco-tecnología (instalaciones tipo “ muros verdes ” o “ terrazas verdes ” o pantallas verdes de árboles caducifolios en verano, pero que dejan pasar el sol en invierno ) para acondicionar la ciudad con bio-aire.

Dos factores importantes son:

Albedo, que es la medida de la capacidad de una superficie para reflejar la energía solar incidente (que llega a la superficie de la tierra). Es un número entre 0 y 1, 0 correspondiente a una superficie perfectamente negra que absorbe toda la energía incidente y 1 al espejo perfecto que devuelve toda la energía incidente. Por tanto, las superficies oscuras absorben una cantidad significativa de energía solar y, por tanto, se calientan muy rápidamente. Las ciudades principalmente de cemento y alquitrán, tienen superficies oscuras que se calientan muy rápidamente con el sol. Por lo tanto, las tardes soleadas permiten que el termómetro muestre máximos mucho más altos que las áreas rurales circundantes. Evidentemente, el efecto desaparece con el anochecer, lo que explica por qué las temperaturas máximas son generalmente las más afectadas. Por la noche, los materiales que han acumulado calor durante el día liberan parte de él, lo que limita su capacidad para refrescarse donde hay poca circulación de aire.
el potencial de evapotranspiración: la vegetación juega un papel muy importante como regulador térmico, algo a través de la proyección de sombra, pero sobre todo a través de la evapotranspiración que refresca el aire, y el rocío que tiene un efecto "amortiguador" termohigrométrico . Pero la baja tasa de vegetación urbana, particularmente árboles, limita este potencial. El césped tiene un albedo interesante que varía de 0,25 a 0,30 (para comparar con el albedo medio terrestre que es de aproximadamente 0,3).

El caso de París (a modo de ejemplo)

Los modelos recientes (2012) de Météo-France y Paris (escenario tendencial, es decir, “moderadamente pesimista” sobre las emisiones globales de gases de efecto invernadero) confirman que el número y la gravedad de las olas de calor deberían aumentar d 'para 2100 (de 2 a 4 ° C a finales de siglo en comparación con el promedio de 1971-2006), especialmente en julio-agosto ( 3,5 a 5 ° C más alto de lo normal), con aproximadamente 12 veces más días de olas de calor en el año. En la cúpula de calor de la región de Île-de-France, los barrios y distritos estarán más o menos expuestos, dependiendo del ancho de las calles, la altura, el color y el tipo de edificios presentes, la cubierta vegetal, la proximidad o presencia de agua; el 2 E , 3 E , 8 ° , 9 ° , 10 ° y 11 ° distritos más caliente (como en 2003 con 4 a 7 ° C mayor que en pequeña copa, al final de la noche, y la diferencia de 2 a 4 ° C dependiendo de los distritos parisinos). Un efecto de "penacho de calor" también cambia la geografía de la burbuja caliente. Reducir unos pocos grados la temperatura podría mejorar la calidad de vida y salvar vidas; en 2003, unos pocos grados por encima de la media provocaron un exceso de mortalidad de 15.000 muertes en Francia y cerca de 70.000 en Europa.

Respecto a las posibles adaptaciones urbanísticas en París, según los mismos modelos:

Para el denso centro de la ciudad, la revegetación y un aumento en el albedo reducirían la temperatura en solo 1 ° C en promedio durante la duración de una ola de calor y en 3 ° C en el mejor de los casos a nivel local en un momento dado).
La revegetación de los suelos desnudos de París asociada a una tasa del 50% de pistas de más de 15 metros de ancho cubiertas por árboles ( 1160 hectáreas en total) permitiría una caída de 3 a 5 ° C en la temperatura diurna, siempre que no falte la flora. agua (porque es la evapotranspiración la que más enfría el aire).
La humidificación de las carreteras (riego 14 hrs / día) de la capital a través de su red de agua no potable ayudaría a reducir la acumulación de polvo, pero tendría un efecto menor en la temperatura (- 0.5 ° C en promedio entre 8 y13 de agosto de 2003, con en el mejor de los casos de -1 a -2 ° C durante el día). Sin duda, una nebulización sería más eficaz, pero inyectaría microbios en el aire si se usara agua no potable. Sin embargo, la humidificación de las vías permite temperatura desciende en áreas donde es difícil o incluso imposible para aumentar la tasa de revegetación (especialmente en el 2 nd , 9 º y 10 º arrondissements).

Efecto sobre la salud

Pueden ser graves, particularmente en términos de alergias, problemas respiratorios y cardiovasculares que pueden resultar en un exceso significativo de mortalidad durante las olas de calor, especialmente en las grandes ciudades.

Las UCI degradan la calidad de la vida urbana en asociación con la contaminación atmosférica, conocida como smog , una palabra que proviene del inglés smoke (humo) y fog (fog).

La lucha contra la UHI

La lucha contra la UHI requiere una reevaluación de las políticas urbanísticas y de las estrategias a corto, medio y largo plazo. Se trata, en particular, de la restauración de una isla de frescura e implica en particular:

promover el aire acondicionado pasivo (tipo pozo canadiense ), los sistemas de amortiguación (por ejemplo: muro Trombe ), la arquitectura bioclimática (con pérgolas bioclimáticas, por ejemplo) y el aislamiento inteligente, y limitar los acondicionadores de aire eléctricos ;
preferir superficies blancas o de colores claros y materiales reflectantes para aumentar el albedo urbano;
ciudades revegetadas y reforestadas y sus alrededores (por ejemplo , ciudad del cinturón verde , terraza con vegetación , muro verde , etc.), si es posible en el suelo (más efectivo que la vegetación en los techos). Durante una ola de calor, esta revegetación permite un enfriamiento promedio de 2 ° C , con efectos locales alrededor de los parques de 5 a 6 ° C ;
para conservar y gestionar mejor el agua de lluvia (sistemas de valles o humedales , techos y terrazas verdes que pueden volver a evaporar esta agua, siendo la evaporación un factor de enfriamiento);
desarrollar transporte público que no promueva el smog ;
cambiar hábitos (modificación de horarios de trabajo, siestas, etc.) según picos de calor;
Asegurar que las prescripciones de planificación garanticen una forma urbana donde la circulación del aire sea óptima, adaptando las buenas prácticas y regulaciones de planificación a las condiciones locales (por ejemplo, sistemas de enfriamiento pasivo, sistemas de enfriamiento . Regulación térmica natural en edificios inspirada en la circulación de aire en termiteros , un calle estrecha puede ser una " trampa de calorías " si incluye aguas termales (calderas, vehículos, fábricas, aires acondicionados ...), y por el contrario, una garantía de frescura en un país muy caluroso donde protege contra el calor de El sol. De hecho, el diseño de las ciudades actuales "rompe la circulación del aire" según Anne Ruas, investigadora de Ifsttar .

En Francia, un estudio (EPICEA) se centró en la predicción climática para la aglomeración parisina , "el estudio particular de la situación extrema de la ola de calor de 2003" y los vínculos entre el tejido urbano (geometría, materiales, etc.) y el clima urbano, pero centrándose sobre todo en la evaluación del " impacto del urbanismo en la meteorología " mediante la simulación de penachos de calor y brisas urbanas según la arquitectura (ancho de calles, altura y forma de los edificios ...) y materiales (albedo, etc.) ) para cruzar modelos con datos de exceso de mortalidad (de InVS e Inserm (CépiDc), con el fin de proponer "palancas de acción con miras a estrategias de adaptación de zonas urbanas con impacto de ola de calor" . Vegetar el espacio urbano (muros, terrazas , pérgola, etc.) y controlar determinadas emisiones de calor antropogénicas (mediante aislamiento y albedo o ahorro energético y control de la climatización) son los dos parámetros sobre los que más se fácil de actuar rápidamente. De hecho, la geometría urbana está relativamente fijada en escalas de tiempo humanas, en París en particular.

En la década de 2000, el trabajo de I + D preveía aceras ( 'Pavimento frío' ) o pavimentos fríos, de acuerdo con dos principios: 1) o bien los materiales de colores claros reflejan la luz solar (pero con posibles problemas de deslumbramiento y deslumbramiento). empeoramiento de la producción de ozono troposférico si el material también refleja los rayos UV solares ); 2) ya sea absorbiendo agua y evaporándola (la evaporación refresca el aire, pero con el inconveniente del consumo de agua que hace que esta solución sea inaplicable en zonas áridas ; además, no se puede utilizar agua de mar ni salina, ya que las costras de sal taponan rápidamente los poros el material.

¿UCI y medición del calentamiento global?

Algunos autores han argumentado que la relevancia de los datos climáticos considerados índices del calentamiento global estaba sesgada por los UHI, al menos si se atribuían por completo a una causa como las emisiones de gases de efecto invernadero .

El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático , basado en una Carta a la Naturaleza de 1990, concluyó en su tercer informe que su efecto no podría exceder los 0.05 grados Celsius a nivel mundial. Un estudio de 2008 de PD Jones, DH Lister y Q. Li estima la contribución de la UCI al calentamiento medido en China. En este artículo titulado "Efectos de la urbanización en registros de temperatura a gran escala, con énfasis en China", publicado en el Journal of Geophysical Research Atmospheres , estiman que el aumento de temperatura debido a las islas urbanas en China es de 0,1 ° C por década. 1950 y 2004, para un aumento total de 0,81 ° C , mientras que, en países ya industrializados, el efecto de la urbanización ha sido constante durante décadas. Según los tres autores, el efecto de las islas de calor urbanas explica, por tanto, la mayor parte del calentamiento global medido hasta ahora en China, pero no en los países industrializados.

Además, los estudios en los que se basó el IPCC fueron fuertemente atacados, un matemático británico, Doug Keenan, acusó a uno de los autores, Wei-Chyung Wang, de haber manipulado sus datos para socavar la realidad del efecto isla de calor urbano. . El caso se encuentra actualmente ante la justicia del estado de Nueva York.

Finalmente, los efectos de las UCI sobre el calentamiento global son muy débiles, el calentamiento más fuerte ocurre además en áreas no urbanizadas (ártico, etc.).

Influencia climática y efectos físicos

El flujo de calor sensible sobre un área urbanizada es mayor que el flujo de calor en el campo circundante. Así, en París, el flujo de calor sensible es de 25 a 65 W / m² más alto que en los suburbios rurales circundantes. Por lo tanto, es de un 20 a un 60% más alto que el flujo de calor "normal".

Dentro de las ciudades, la temperatura puede ser 10 K más alta que en las áreas circundantes. Esto provoca un aumento significativo de las precipitaciones .

Bibliografía

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Ver también

enlaces externos

“Urban heat island” , en Météo France, sin fecha.
Sitio web de las islas de calor urbano que aborda las preocupaciones relacionadas con las islas de calor urbano.
Islas de calor urbano Sitio web de Comunidades Sostenibles.
Actuar para el enfriamiento urbano - Libro blanco de ADEME