Isla de calor urbana

Tokio, un ejemplo de una isla de calor urbana. Las temperaturas normales de Tokio suben más alto que las de los alrededores.

Una isla de calor urbano (UHI) es un área urbana o metropolitana que es significativamente más cálida que las áreas rurales circundantes debido a las actividades humanas. La diferencia de temperatura suele ser mayor durante la noche que durante el día y es más evidente cuando los vientos son débiles. UHI es más notable durante el verano y el invierno. La principal causa del efecto UHI es la modificación de las superficies terrestres. Un estudio ha demostrado que las islas de calor pueden verse afectadas por la proximidad a diferentes tipos de cobertura terrestre, de modo que la proximidad a la tierra árida hace que la tierra urbana se caliente más y la proximidad a la vegetación la enfríe. El calor residual generado por el uso de energía es un contribuyente secundario. A medida que un núcleo de población crece, tiende a expandir su área y aumentar su temperatura media. También se utiliza el término isla de calor; el término se puede usar para referirse a cualquier área que sea relativamente más caliente que la circundante, pero generalmente se refiere a áreas perturbadas por humanos.

La precipitación mensual es mayor a favor del viento de las ciudades, en parte debido al UHI. Los aumentos de calor dentro de los centros urbanos aumentan la duración de las temporadas de crecimiento y disminuyen la ocurrencia de tornados débiles. El UHI disminuye la calidad del aire al aumentar la producción de contaminantes como el ozono y disminuye la calidad del agua a medida que las aguas más cálidas fluyen hacia los arroyos del área y ejercen presión sobre sus ecosistemas.

No todas las ciudades tienen una isla de calor urbana distinta, y las características de la isla de calor dependen en gran medida del clima de fondo del área en la que se encuentra la ciudad. Los efectos dentro de una ciudad pueden variar significativamente dependiendo de las condiciones ambientales locales. El calor se puede mitigar con la cubierta de árboles y los espacios verdes, que actúan como fuentes de sombra y promueven el enfriamiento por evaporación. La mitigación del efecto isla de calor urbano también se puede lograr mediante el uso de techos verdes, aplicaciones pasivas de enfriamiento radiativo diurno y el uso de superficies de colores más claros y materiales de construcción menos absorbentes en áreas urbanas, para reflejar más luz solar y absorber menos calor. La urbanización ha empeorado los efectos del cambio climático en las ciudades.

Historia

Luke Howard investigó y describió el fenómeno por primera vez en la década de 1810, aunque no fue él quien le dio nombre al fenómeno. Las investigaciones sobre la atmósfera urbana continuaron a lo largo del siglo XIX. Entre las décadas de 1920 y 1940, los investigadores en el campo emergente de la climatología local o meteorología a microescala en Europa, México, India, Japón y Estados Unidos buscaron nuevos métodos para comprender el fenómeno. En 1929, Albert Peppler usó el término que se cree que es la primera instancia de un equivalente a la isla de calor urbano, "staedtischen Waermeinsel". Entre 1990 y 2000, se publicaron anualmente unos 30 estudios; para 2010, ese número había aumentado a 100, y para 2015, era más de 300.

A partir de la década de 2020, varias ciudades de todo el mundo comenzaron a crear puestos de director de calor para organizar y administrar el trabajo que contrarresta el efecto isla de calor urbano.

Causas

Localizaciones termales (top) y vegetación (bottom) alrededor de la ciudad de Nueva York a través de imágenes por satélite infrarrojos. Una comparación de las imágenes muestra que donde la vegetación es densa, las temperaturas son inferiores.

Hay varias causas de una isla de calor urbana (UHI); por ejemplo, las superficies oscuras absorben significativamente más radiación solar, lo que hace que las concentraciones urbanas de calles y edificios se calienten más que las áreas suburbanas y rurales durante el día; Los materiales comúnmente utilizados en áreas urbanas para pavimentos y techos, como el concreto y el asfalto, tienen propiedades térmicas volumétricas significativamente diferentes (incluyendo capacidad calorífica y conductividad térmica) y propiedades radiativas superficiales (albedo y emisividad) que las áreas rurales circundantes. Esto provoca un cambio en el presupuesto energético del área urbana, lo que a menudo conduce a temperaturas más altas que las áreas rurales circundantes. Otra razón importante es la falta de evapotranspiración (por ejemplo, por falta de vegetación) en las zonas urbanas. El Servicio Forestal de los EE. UU. descubrió en 2018 que las ciudades de los Estados Unidos están perdiendo 36 millones de árboles cada año. Con una menor cantidad de vegetación, las ciudades también pierden la sombra y el efecto de enfriamiento por evaporación de los árboles.

Otras causas de un UHI se deben a efectos geométricos. Los edificios altos dentro de muchas áreas urbanas brindan múltiples superficies para el reflejo y la absorción de la luz solar, lo que aumenta la eficiencia con la que se calientan las áreas urbanas. Esto se llama el "efecto de cañón urbano". Otro efecto de los edificios es el bloqueo del viento, que también inhibe el enfriamiento por convección y evita que los contaminantes se disipen. El calor residual de los automóviles, el aire acondicionado, la industria y otras fuentes también contribuye al UHI. Los altos niveles de contaminación en áreas urbanas también pueden aumentar el UHI, ya que muchas formas de contaminación cambian las propiedades radiativas de la atmósfera. UHI no solo aumenta las temperaturas urbanas sino que también aumenta las concentraciones de ozono porque el ozono es un gas de efecto invernadero cuya formación se acelerará con el aumento de la temperatura.

Para la mayoría de las ciudades, la diferencia de temperatura entre la zona urbana y la zona rural circundante es mayor durante la noche. Si bien la diferencia de temperatura es significativa durante todo el año, la diferencia es generalmente mayor en invierno. La diferencia de temperatura típica es de varios grados entre el centro de la ciudad y los campos circundantes. La diferencia de temperatura entre el centro de una ciudad y los suburbios circundantes se menciona con frecuencia en los informes meteorológicos, como "68 °F (20 °C) en el centro, 64 °F (18 °C) en los suburbios". "La temperatura media anual del aire de una ciudad con 1 millón de habitantes o más puede ser de 1,8 a 5,4 °F (1,0 a 3,0 °C) más cálida que su entorno. Por la noche, la diferencia puede ser de hasta 22 °F (12 °C)."

El UHI se puede definir como la diferencia de temperatura del aire (el UHI del dosel) o la diferencia de temperatura de la superficie (UHI de la superficie) entre el área urbana y rural. Estos dos muestran una variabilidad diurna y estacional ligeramente diferente y tienen causas diferentes.

Comportamiento diurno

Las ciudades suelen experimentar efectos más fuertes en la isla de calor urbano por la noche; los efectos pueden variar con ubicación y topografía de las áreas metropolitanas

El IPCC declaró que "es bien sabido que, en comparación con las áreas no urbanas, las islas de calor urbanas elevan las temperaturas nocturnas más que las diurnas". Por ejemplo, Barcelona, España, es 0,2 °C (0,36 °F) más fría para los máximos diarios y 2,9 °C (5,2 °F) más cálida para los mínimos que una estación rural cercana. Una descripción del primer informe del UHI realizado por Luke Howard a fines de la década de 1810 decía que el centro urbano de Londres era más cálido por la noche que el campo circundante en 2,1 °C (3,7 °F). Aunque la temperatura del aire más cálido dentro del UHI es generalmente más evidente durante la noche, las islas de calor urbanas exhiben un comportamiento diurno significativo y un tanto paradójico. La diferencia de temperatura del aire entre el UHI y el entorno circundante es grande durante la noche y pequeña durante el día. Lo contrario es cierto para las temperaturas superficiales del paisaje urbano dentro del UHI.

Durante el día, especialmente cuando el cielo está despejado, las superficies urbanas se calientan por la absorción de la radiación solar. Las superficies en las áreas urbanas tienden a calentarse más rápido que las de las áreas rurales circundantes. En virtud de sus altas capacidades caloríficas, las superficies urbanas actúan como una gigantesca reserva de energía térmica. Por ejemplo, el hormigón puede contener aproximadamente 2000 veces más calor que un volumen equivalente de aire. Como resultado, la gran temperatura superficial diurna dentro del UHI se ve fácilmente a través de la teledetección térmica. Como suele ocurrir con el calentamiento diurno, este calentamiento también tiene el efecto de generar vientos convectivos dentro de la capa límite urbana. Se teoriza que, debido a la mezcla atmosférica resultante, la perturbación de la temperatura del aire dentro del UHI es generalmente mínima o inexistente durante el día, aunque las temperaturas de la superficie pueden alcanzar niveles extremadamente altos.

Por la noche, la situación se invierte. La ausencia de calor solar conduce a la disminución de la convección atmosférica y la estabilización de la capa límite urbana. Si se produce suficiente estabilización, se forma una capa de inversión. Esto atrapa el aire urbano cerca de la superficie y mantiene caliente el aire de la superficie de las superficies urbanas aún cálidas, lo que resulta en temperaturas del aire más cálidas durante la noche dentro del UHI. Además de las propiedades de retención de calor de las áreas urbanas, el máximo nocturno en los cañones urbanos también podría deberse al bloqueo de la "vista del cielo" durante el enfriamiento: las superficies pierden calor durante la noche principalmente por radiación al cielo comparativamente frío, y esto es bloqueado por los edificios en un área urbana. El enfriamiento radiativo es más dominante cuando la velocidad del viento es baja y el cielo está despejado y, de hecho, se encuentra que el UHI es mayor durante la noche en estas condiciones.

Comportamiento estacional

Variación mensual en UHI diurno en las estaciones pre y post-monsoon en ciudades indias. (a–d) UHI (°C) de día para la temporada posterior al monzón (octubre–enero), (e–h) UHI de día para la temporada anterior al almuerzo (febrero–mayo). Todos los valores se calcularon para datos LST y NDVI del sensor MODIS Aqua. Los colores rojo y azul indican valores positivos y negativos de UHI. El tamaño de los círculos representa las intensidades en °C. Las regiones de colores muestran diferentes zonas climáticas basadas en el mapa de clasificación del clima Koppen Geiger. Las regiones climáticas dominantes en toda la India se clasifican como: Desierto frío (CD), Mediterráneo cálido (WM), Continental fresco (CC), Monzón tropical (TM), Savannah tropical (TS), Semi-arida cálido (WSA), Semi-arida fría (CSA), Clima del Desierto cálido (WDC), Subtropical cálido (WHS), Humid Continental (HC) y Subtropical caliente-HHS.

La diferencia de temperatura de la isla de calor urbana no solo suele ser mayor durante la noche que durante el día, sino también mayor en invierno que en verano. Esto es especialmente cierto en áreas donde la nieve es común, ya que las ciudades tienden a retener la nieve por períodos de tiempo más cortos que las áreas rurales circundantes (esto se debe a la mayor capacidad de aislamiento de las ciudades, así como a actividades humanas como arar). Esto disminuye el albedo de la ciudad y por lo tanto magnifica el efecto de calentamiento. Las velocidades más altas del viento en las áreas rurales, particularmente en invierno, también pueden funcionar para hacerlas más frescas que las áreas urbanas. Las regiones con estaciones húmedas y secas distintas exhibirán un mayor efecto de isla de calor urbano durante la estación seca. La constante de tiempo térmico del suelo húmedo es mucho mayor que la del suelo seco. Como resultado, los suelos rurales húmedos se enfriarán más lentamente que los suelos rurales secos y actuarán para minimizar la diferencia de temperatura nocturna entre las regiones urbanas y rurales.

Predicción

Si una ciudad o pueblo tiene un buen sistema para realizar observaciones meteorológicas, el UHI se puede medir directamente. Una alternativa es utilizar una simulación compleja de la ubicación para calcular el UHI o utilizar un método empírico aproximado. Dichos modelos permiten que el UHI se incluya en las estimaciones de futuros aumentos de temperatura dentro de las ciudades debido al cambio climático.

Leonard O. Myrup publicó el primer tratamiento numérico completo para predecir los efectos de la isla de calor urbana (UHI) en 1969. Su artículo analiza la UHI y critica las teorías existentes por ser excesivamente cualitativas. Se describe un modelo numérico de presupuesto de energía de propósito general y se aplica a la atmósfera urbana. Se presentan cálculos para varios casos especiales así como un análisis de sensibilidad. Se encuentra que el modelo predice el orden correcto de magnitud del exceso de temperatura urbana. Se encuentra que el efecto isla de calor es el resultado neto de varios procesos físicos en competencia. En general, la evaporación reducida en el centro de la ciudad y las propiedades térmicas de los materiales de construcción y pavimentación de la ciudad son los parámetros dominantes. Se sugiere que dicho modelo podría usarse en cálculos de ingeniería para mejorar el clima de las ciudades existentes y futuras.

Impacto en los animales

Las colonias de hormigas en las islas de calor urbanas tienen una mayor tolerancia al calor sin costo alguno para la tolerancia al frío.

Las especies que son buenas para colonizar pueden utilizar las condiciones proporcionadas por las islas de calor urbanas para prosperar en regiones fuera de su área de distribución normal. Ejemplos de esto incluyen el zorro volador de cabeza gris (Pteropus poliocephalus) y el gecko doméstico común (Hemidactylus frenatus). Los zorros voladores de cabeza gris, que se encuentran en Melbourne, Australia, colonizaron los hábitats urbanos tras el aumento de las temperaturas allí. El aumento de las temperaturas, que provocó condiciones invernales más cálidas, hizo que el clima de la ciudad fuera más similar al del hábitat silvestre más al norte de la especie.

Con los intentos de mitigar y gestionar las islas de calor urbanas, se reducen los cambios de temperatura y la disponibilidad de alimentos y agua. Con climas templados, las islas de calor urbanas extenderán la temporada de crecimiento, alterando así las estrategias de reproducción de las especies que las habitan. Esto se puede observar mejor en los efectos que las islas de calor urbanas tienen sobre la temperatura del agua. Con la temperatura de los edificios cercanos a veces alcanzando una diferencia de más de 50 °F (28 °C) con respecto a la temperatura del aire cerca de la superficie, la precipitación se calentará rápidamente, provocando la escorrentía en los arroyos, lagos y ríos cercanos (u otros cuerpos de agua).) para proporcionar una contaminación térmica excesiva. El aumento de la contaminación térmica tiene el potencial de aumentar la temperatura del agua de 20 a 30 °F (11 a 17 °C). Este aumento provocará que las especies de peces que habitan en el cuerpo de agua sufran estrés y choque térmico debido al rápido cambio de temperatura de su hábitat.

Las islas de calor urbano provocadas por las ciudades han alterado el proceso de selección natural. Las presiones selectivas, como la variación temporal en la comida, la depredación y el agua, se relajan y provocan el despliegue de un nuevo conjunto de fuerzas selectivas. Por ejemplo, dentro de los hábitats urbanos, los insectos son más abundantes que en las zonas rurales. Los insectos son ectotermos. Esto significa que dependen de la temperatura del ambiente para controlar su temperatura corporal, lo que hace que los climas más cálidos de la ciudad sean perfectos para su capacidad de prosperar. Un estudio realizado en Raleigh, Carolina del Norte con Parthenolecanium quercifex (escamas de roble), mostró que esta especie en particular prefería climas más cálidos y, por lo tanto, se encontraba en mayor abundancia en hábitats urbanos que en robles en hábitats rurales. Con el tiempo que pasaron viviendo en hábitats urbanos, se han adaptado para prosperar en climas más cálidos que en los más fríos.

La presencia de especies no nativas depende en gran medida de la cantidad de actividad humana. Un ejemplo de esto se puede encontrar en las poblaciones de golondrinas de los acantilados que anidan bajo los aleros de los edificios en los hábitats urbanos. Construyen sus hogares utilizando el refugio proporcionado por los humanos en las regiones superiores de los hogares, lo que permite una afluencia en sus poblaciones debido a la protección adicional y la reducción del número de depredadores.

Otros impactos sobre el tiempo y el clima

Además del efecto sobre la temperatura, los UHI pueden producir efectos secundarios en la meteorología local, incluida la alteración de los patrones de viento locales, el desarrollo de nubes y niebla, la humedad y las tasas de precipitación. El calor adicional proporcionado por el UHI conduce a un mayor movimiento ascendente, lo que puede inducir una actividad adicional de lluvia y tormentas eléctricas. Además, el UHI crea durante el día un área local de baja presión donde converge el aire relativamente húmedo de su entorno rural, lo que posiblemente genere condiciones más favorables para la formación de nubes. Las tasas de lluvia a favor del viento de las ciudades aumentan entre un 48% y un 116%. En parte como resultado de este calentamiento, la precipitación mensual es aproximadamente un 28 % mayor entre 20 millas (32 km) y 40 millas (64 km) a favor del viento de las ciudades, en comparación con las ciudades a favor del viento. Algunas ciudades muestran un aumento total de la precipitación del 51%.

Se han realizado investigaciones en algunas áreas que sugieren que las áreas metropolitanas son menos susceptibles a los tornados débiles debido a la mezcla turbulenta causada por la calidez de la isla de calor urbana. Usando imágenes satelitales, los investigadores descubrieron que los climas de las ciudades tienen una influencia notable en las temporadas de crecimiento de las plantas hasta 10 kilómetros (6,2 millas) de distancia de los bordes de una ciudad. Las temporadas de cultivo en 70 ciudades del este de América del Norte fueron aproximadamente 15 días más largas en las áreas urbanas en comparación con las áreas rurales fuera de la influencia de una ciudad.

La investigación en China indica que el efecto isla de calor urbano contribuye al calentamiento climático en aproximadamente un 30 %. Por otro lado, una comparación de 1999 entre áreas urbanas y rurales propuso que los efectos de la isla de calor urbana tienen poca influencia en las tendencias de la temperatura media global. Un estudio concluyó que las ciudades cambian el clima en un área de 2 a 4 veces más grande que su propia área. Otros sugirieron que las islas de calor urbanas afectan el clima global al impactar la corriente en chorro. Varios estudios han revelado aumentos en la severidad del efecto de las islas de calor con el avance del cambio climático.

Efectos sobre la salud

Imagen de Atlanta, Georgia, mostrando distribución de temperatura, con azul mostrando temperaturas frescas, zonas rojas cálidas y calientes aparecen blancas.

Los UHI tienen el potencial de influir directamente en la salud y el bienestar de los residentes urbanos. Solo dentro de los Estados Unidos, un promedio de 1000 personas mueren cada año debido al calor extremo. Dado que los UHI se caracterizan por un aumento de la temperatura, pueden aumentar potencialmente la magnitud y la duración de las olas de calor dentro de las ciudades. La investigación ha encontrado que la tasa de mortalidad durante una ola de calor aumenta exponencialmente con la temperatura máxima, un efecto que se ve exacerbado por el UHI. El número de individuos expuestos a temperaturas extremas aumenta por el calentamiento inducido por UHI. El efecto nocturno de los UHI puede ser particularmente dañino durante una ola de calor, ya que priva a los residentes urbanos del alivio fresco que se encuentra en las áreas rurales durante la noche.

La investigación en los Estados Unidos sugiere que la relación entre la temperatura extrema y la mortalidad varía según la ubicación. Es más probable que el calor aumente el riesgo de mortalidad en las ciudades del norte del país que en las regiones del sur del país. Por ejemplo, cuando Chicago, Denver o la ciudad de Nueva York experimentan temperaturas de verano inusualmente altas, se pronostican niveles elevados de enfermedad y muerte. Por el contrario, las partes del país que son templadas a calurosas durante todo el año tienen un menor riesgo para la salud pública debido al calor excesivo. Las investigaciones muestran que los residentes de las ciudades del sur, como Miami, Tampa, Los Ángeles y Phoenix, tienden a aclimatarse a las condiciones climáticas cálidas y, por lo tanto, son menos vulnerables a las muertes relacionadas con el calor. Sin embargo, en general, la gente en los Estados Unidos parece estar adaptándose a temperaturas más altas más al norte cada década, aunque esto podría deberse a una mejor infraestructura, un diseño de edificios más moderno y una mejor conciencia pública.

Se ha informado que el aumento de las temperaturas causa insolación, agotamiento por calor, síncope por calor y calambres por calor. Algunos estudios también han analizado cómo el golpe de calor severo puede provocar daños permanentes en los sistemas de órganos. Este daño puede aumentar el riesgo de mortalidad temprana porque el daño puede causar un deterioro grave en la función de los órganos. Otras complicaciones del golpe de calor incluyen el síndrome de dificultad respiratoria en adultos y la coagulación intravascular diseminada. Algunos investigadores han notado que cualquier compromiso en la capacidad del cuerpo humano para termorregularse, en teoría, aumentaría el riesgo de mortalidad. Esto incluye enfermedades que pueden afectar la movilidad, la conciencia o el comportamiento de una persona. Los investigadores han notado que las personas con problemas de salud cognitiva (p. ej., depresión, demencia, enfermedad de Parkinson) corren un mayor riesgo cuando se enfrentan a altas temperaturas y "necesitan tener más cuidado" ya que se ha demostrado que el rendimiento cognitivo se ve afectado de manera diferente por el calor. Las personas con diabetes, sobrepeso, falta de sueño o condiciones cardiovasculares/cerebrovasculares deben evitar una exposición excesiva al calor. Algunos medicamentos comunes que tienen un efecto sobre la termorregulación también pueden aumentar el riesgo de mortalidad. Los ejemplos específicos incluyen anticolinérgicos, diuréticos, fenotiazinas y barbitúricos. No solo la salud, sino que el calor también puede afectar el comportamiento. Un estudio estadounidense sugiere que el calor puede hacer que las personas se vuelvan más irritables y agresivas, y señala que los delitos violentos aumentaron en 4,58 de cada 100.000 por cada grado de aumento de la temperatura.

Un investigador descubrió que la alta intensidad de UHI se correlaciona con mayores concentraciones de contaminantes del aire que se acumulan durante la noche, lo que puede afectar la calidad del aire del día siguiente. Estos contaminantes incluyen compuestos orgánicos volátiles, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y partículas. La producción de estos contaminantes combinada con las temperaturas más altas en los UHI puede acelerar la producción de ozono. El ozono a nivel de la superficie se considera un contaminante nocivo. Los estudios sugieren que el aumento de las temperaturas en los UHI puede aumentar los días contaminados, pero también señalan que otros factores (p. ej., la presión del aire, la nubosidad, la velocidad del viento) también pueden tener un efecto sobre la contaminación. Los estudios de Hong Kong han encontrado que las áreas de la ciudad con una ventilación de aire urbano exterior más deficiente tendían a tener efectos de isla de calor urbano más fuertes y tenían una mortalidad por todas las causas significativamente mayor en comparación con las áreas con mejor ventilación.

Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades señalan que "es difícil hacer proyecciones válidas de enfermedades y muertes relacionadas con el calor en diferentes escenarios de cambio climático" y que "las muertes relacionadas con el calor se pueden prevenir, como lo demuestra la disminución de la mortalidad por todas las causas durante los eventos de calor en los últimos 35 años". Sin embargo, algunos estudios sugieren que los efectos de los UHI en la salud pueden ser desproporcionados, ya que los impactos pueden distribuirse de manera desigual en función de una variedad de factores, como la edad, el origen étnico y el nivel socioeconómico. Esto plantea la posibilidad de que los impactos en la salud de los UHI sean un problema de justicia ambiental.

Desigualdad de la cubierta de copas de los árboles

Relación entre el ingreso del barrio y la cubierta de canopy de árboles

En los últimos años, los investigadores han descubierto una fuerte correlación entre los ingresos del vecindario y la cubierta de copas de los árboles. En 2010, investigadores de la Universidad de Auburn y la Universidad del Sur de California descubrieron que la presencia de árboles es "altamente sensible a los cambios en los ingresos [del vecindario]". Los vecindarios de bajos ingresos tienden a tener significativamente menos árboles que los vecindarios con mayores ingresos. Describieron esta distribución desigual de árboles como una demanda de "lujo" en lugar de "necesidad." Según el estudio, “por cada aumento del 1 % en el ingreso per cápita, la demanda de cobertura forestal aumentó en un 1,76 %. Pero cuando los ingresos cayeron en la misma cantidad, la demanda disminuyó un 1,26 por ciento."

Los árboles son una característica necesaria para combatir la mayor parte del efecto isla de calor urbano porque reducen la temperatura del aire en 5,6 °C (10 °F) y la temperatura de la superficie hasta en 11 °C a 25 °C (20 °F a 45 °F). Los investigadores plantearon la hipótesis de que los vecindarios menos favorecidos no tienen los recursos financieros para plantar y mantener árboles. Los vecindarios prósperos pueden pagar más árboles, tanto en propiedades públicas como privadas. Parte de esto también es que los propietarios de viviendas y las comunidades más ricas pueden pagar más terrenos, que pueden mantenerse abiertos como espacios verdes, mientras que los más pobres suelen ser alquileres, donde los propietarios intentan maximizar sus ganancias poniendo la mayor densidad posible en sus terrenos.

Desigualdad de superficies impermeables

Los investigadores también han notado que la propagación de superficies impermeables se correlaciona con vecindarios de nivel socioeconómico bajo en varias ciudades y estados de EE. UU. La presencia de estos materiales, que incluyen hormigón, alquitrán y asfalto, sirve como predictor de la "variación intraurbana de la temperatura". En 2013, Jesdale et al. encontró que después de ajustar las ecorregiones, los patrones de precipitación y los patrones de segregación, la mayor disparidad racial/étnica en la distribución de las características de la cubierta terrestre relacionadas con el riesgo de calor se encontraba entre los negros y los blancos, lo que sugiere un problema de equidad en la salud ambiental.

Impacto en cuerpos de agua cercanos

Los UHI también perjudican la calidad del agua. El pavimento caliente y las superficies de los techos transfieren su exceso de calor a las aguas pluviales, que luego se drenan en las alcantarillas pluviales y elevan la temperatura del agua a medida que se libera en arroyos, ríos, estanques y lagos. Además, el aumento de la temperatura de los cuerpos de agua urbanos conduce a una disminución de la diversidad en el agua. En agosto de 2001, las lluvias sobre Cedar Rapids, Iowa, provocaron un aumento de 10,5 °C (18,9 °F) en el arroyo cercano en una hora, lo que provocó la muerte de peces. Dado que la temperatura de la lluvia era comparativamente fresca, podría atribuirse al pavimento caliente de la ciudad. Se han documentado eventos similares en el Medio Oeste de Estados Unidos, así como en Oregón y California. Los cambios rápidos de temperatura pueden ser estresantes para los ecosistemas acuáticos. Los pavimentos permeables pueden mitigar estos efectos al filtrar el agua a través del pavimento hacia las áreas de almacenamiento del subsuelo donde se puede disipar por absorción y evaporación.

Impacto en el uso de energía

Imágenes de Salt Lake City, muestran correlación positiva entre techos reflectantes blancos y temperaturas más frías. Imagen A representa una vista aérea de Salt Lake City, Utah, sitio de 865.000 pies cuadrados (80.400 m²Tejado reflector blanco. Imagen B es una imagen infrarroja térmica de la misma zona, mostrando puntos calientes (rojo y amarillo) y frescos (verde y azul). El techo de vinilo reflectante, no absorbiendo radiación solar, se muestra en azul rodeado de otros puntos calientes.

Otra consecuencia de las islas de calor urbanas es el aumento de la energía requerida para el aire acondicionado y la refrigeración en ciudades que se encuentran en climas comparativamente cálidos. El Heat Island Group estima que el efecto isla de calor le cuesta a Los Ángeles alrededor de 100 millones de dólares al año en energía. Por el contrario, aquellos que están en climas fríos como Moscú, Rusia tendrían menos gastos para calefacción. Sin embargo, a través de la implementación de estrategias de reducción de islas de calor, se han calculado ahorros de energía netos anuales significativos para ubicaciones del norte como Chicago, Salt Lake City y Toronto.

Mitigación

Tejado verde del Chicago City Hall.

La diferencia de temperatura entre las áreas urbanas y las áreas suburbanas o rurales circundantes puede ser de hasta 5 °C (9,0 °F). Casi el 40 por ciento de ese aumento se debe a la prevalencia de techos oscuros, y el resto proviene del pavimento de color oscuro y la disminución de la presencia de vegetación. El efecto de isla de calor se puede contrarrestar ligeramente mediante el uso de materiales blancos o reflectantes para construir casas, techos, pavimentos y carreteras, aumentando así el albedo general de la ciudad. En relación con remediar las otras fuentes del problema, reemplazar los techos oscuros requiere la menor cantidad de inversión para el retorno más inmediato. Un techo fresco hecho de un material reflectante como el vinilo refleja al menos el 75 por ciento de los rayos del sol y emite al menos el 70 por ciento de la radiación solar absorbida por la envolvente del edificio. Los techos construidos con asfalto (BUR, por sus siglas en inglés), en comparación, reflejan del 6 al 26 por ciento de la radiación solar.

El uso de concreto de color claro ha demostrado ser eficaz para reflejar hasta un 50 % más de luz que el asfalto y reducir la temperatura ambiente. Un valor de albedo bajo, característico del asfalto negro, absorbe un gran porcentaje del calor solar creando temperaturas cercanas a la superficie más cálidas. Pavimentando con concreto de color claro, además de reemplazar el asfalto con concreto de color claro, las comunidades podrán bajar las temperaturas promedio. Sin embargo, la investigación sobre la interacción entre los pavimentos reflectantes y los edificios ha encontrado que, a menos que los edificios cercanos estén equipados con vidrio reflectante, la radiación solar reflejada en los pavimentos de colores claros puede aumentar las temperaturas del edificio, lo que aumenta la demanda de aire acondicionado.

Una segunda opción es aumentar la cantidad de vegetación bien regada. Estas dos opciones se pueden combinar con la implementación de techos verdes. Los techos verdes son excelentes aislantes durante los meses cálidos y las plantas refrescan el ambiente circundante. La calidad del aire mejora a medida que las plantas absorben dióxido de carbono con la producción concomitante de oxígeno. La ciudad de Nueva York determinó que el potencial de enfriamiento por área era más alto para los árboles de las calles, seguido de los techos vivos, la superficie cubierta de luz y la plantación en espacios abiertos. Desde el punto de vista de la rentabilidad, las superficies livianas, los techos livianos y la plantación en la acera tienen costos más bajos por reducción de temperatura.

Una hipotética "comunidades geniales" El programa en Los Ángeles ha proyectado que las temperaturas urbanas podrían reducirse en aproximadamente 3 °C (5 °F) después de plantar diez millones de árboles, cambiar el techo de cinco millones de casas y pintar una cuarta parte de las carreteras a un costo estimado de US $ 1 mil millones, dando beneficios anuales estimados de US $ 170 millones de costos reducidos de aire acondicionado y US $ 360 millones en ahorros de salud relacionados con el smog.

Las estrategias de mitigación incluyen:

• Tejados blancos: Pintura techos blanco se ha convertido en una estrategia común para reducir el efecto de la isla de calor. En las ciudades, hay muchas superficies de color oscuro que absorben el calor del sol a su vez bajando el albedo de la ciudad. Los tejados blancos permiten una alta reflectancia solar y alta emisión solar, aumentando el albedo de la ciudad o zona que el efecto está ocurriendo.
• Enfriamiento radiativo pasivo diurno: Una aplicación pasiva de enfriamiento radiativo puede duplicar los ahorros energéticos de un techo blanco, atribuidos a la alta reflectancia solar y la emisión térmica en la ventana infrarroja, con el mayor potencial de enfriamiento en ciudades calientes y secas como Phoenix y Las Vegas. Cuando se instala en techos en zonas urbanas densas, los paneles radiativos pasivos de refrigeración diurna pueden reducir significativamente las temperaturas de superficie al aire libre a nivel peatonal.
• Tejados verdes: Los techos verdes son otro método para disminuir el efecto de la isla de calor urbana. El techo verde es la práctica de tener vegetación en un techo, como tener árboles o un jardín. Las plantas que están en el techo aumentan el albedo y disminuyen el efecto de la isla de calor urbana. Este método ha sido estudiado y criticado por el hecho de que los techos verdes están afectados por las condiciones climáticas, las variables de techo verde son difíciles de medir, y son sistemas muy complejos
• Planificando árboles en ciudades: Planear árboles alrededor de la ciudad puede ser otra forma de aumentar el albedo y disminuir el efecto de la isla de calor urbana. Se recomienda plantar árboles deciduos porque pueden proporcionar muchos beneficios como más sombra en el verano y no bloquear la calidez en invierno.
• Estacionamiento verde: Los aparcamientos verdes utilizan vegetación y superficies distintas del asfalto para limitar el efecto de la isla de calor urbana.

Políticas, medidas y otras estrategias de mitigación

Legislación de California

El proyecto de ley de la Asamblea (AB) 32 requería que la Junta de Recursos del Aire de California creara un plan de alcance. Este plan es el enfoque de California sobre cómo llevar a cabo su objetivo de combatir el cambio climático mediante la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero para 2020 a los niveles de la década de 1990. El plan de alcance tenía cuatro programas principales, automóviles limpios avanzados, tope y comercio, estándar de cartera de energías renovables y estándar de combustible bajo en carbono, todos orientados a una mayor eficiencia energética. El plan tiene estrategias principales para reducir los gases de efecto invernadero, como tener incentivos monetarios, regulaciones y acciones voluntarias. Cada cinco años se actualiza el plan de alcance.

• El programa avanzado de reglas de coche limpio se hizo para reducir las emisiones de tubos de cola. La Junta de Recursos Aéreas aprobó el programa para controlar las emisiones de nuevos modelos del año 2017 al 2025. Algunos de sus objetivos para 2025 son tener coches más ambientalmente superiores para estar disponibles en diferentes modelos y diferentes tipos de coches. Los nuevos automóviles emitirán un 34 por ciento menos gases de calentamiento global y un 75 por ciento menos emisiones de forma de smog. Y si los consumidores completamente implementados pueden ahorrar un promedio de $6.000 en la vida del coche.
• Normas de cartera renovable mandatos para aumentar la energía renovable de una variedad de fuentes como energía solar y viento. Los servicios públicos de propiedad de los inversores, los agregadores de elección comunitaria y los proveedores de servicios eléctricos están obligados a aumentar las adquisiciones hasta un 33% para 2020.
• Niveles bajos de combustible de carbono es administrado por la Junta de Recursos Aéreas de California e intenta hacer una mayor selección de combustibles más limpios para los californianos. Los productores de combustibles derivados del petróleo están obligados a reducir la intensidad del carbono de sus productos al 10% en 2020.
• Cap y comercio está diseñado para reducir los efectos del cambio climático estableciendo una tapa sobre los gases de efecto invernadero liberados en la atmósfera. La tapa disminuirá aproximadamente el tres por ciento cada año en 2013. El comercio creará incentivos para reducir los efectos del cambio climático en las comunidades de California reduciendo los gases de efecto invernadero mediante inversiones en tecnologías limpias.

Ley de Aire Limpio

La EPA ha iniciado varios requisitos de calidad del aire que ayudan a reducir el ozono a nivel del suelo que genera islas de calor urbanas. En la Ley de Aire Limpio, una de las políticas principales de la EPA, existen ciertas regulaciones que se implementan para garantizar que las emisiones del estado se mantengan por debajo de cierto nivel. Incluido en la Ley de Aire Limpio, todos los estados deben establecer un Plan de Implementación Estatal (SIP) que está diseñado para garantizar que todos los estados cumplan con un estándar central de calidad del aire.

Planes y políticas estatales de implementación

• Política de medidas emergentes y voluntarias permite a un estado añadir formas no convencionales de mitigación de la isla de calor. Esto puede incluir la eliminación de la contaminación después de que ya haya sido emitida en aire, agua o suelo. Estas medidas no se aplican en la ley, pero sí permiten que ciertas partes se hagan más eficientes voluntariamente. El propósito de esta política es que todas las fuentes contaminantes sigan, por ejemplo, y utilicen las formas más exitosas de mitigación.
• The Guidance on State Implementation Plan Credits for Emissions Reductions from Electric-Sector Energy Efficiency or Renewable Energy Measures es una herramienta educativa para que los estados creen un SIP actualizado y bien organizado. Permite a los estados incluir planes que cumplan con las directrices o planes que superen las expectativas. Sobre la base del éxito de su SIP, algunos estados pueden incorporar sus planes en otros SIP.
• The Bundled Measures Policy autoriza a diferentes facciones dentro del estado a colaborar en proyectos de mitigación. Esta política toma un enfoque más basado en la comunidad añadiendo varios grupos con el propósito de múltiples perspectivas y enfoques inventivos. La política de medidas agregadas es un método que genera beneficios colaterales para ambas partes. Por ejemplo, si un negocio participativo iba a añadir techos frescos, habrá una reducción de gases de efecto invernadero que es beneficioso para el medio ambiente, así como la necesidad de exceso de energía que es beneficioso para el negocio.

Ley de Prevención de Enfermedades por Calor y Muertes de 2020

El proyecto de ley S.4280, presentado al Senado de los EE. UU. en 2020, autorizaría al Comité Interinstitucional del Sistema Nacional Integrado de Información sobre la Salud y el Calor (NIHHIS) a abordar el calor extremo en los Estados Unidos. La aprobación exitosa de esta legislación financiaría a NIHHIS durante cinco años y establecería un programa de subvenciones de $100 millones dentro de NIHHIS para alentar y financiar proyectos de mitigación de calor urbano, incluidos aquellos que usan techos y pavimentos frescos y aquellos que mejoran los sistemas HVAC. Al 22 de julio de 2020, el proyecto de ley no pasó de ser presentado al Congreso.

Iniciativa de espacios verdes de Atenas

Atenas, la capital de Grecia, ha emprendido iniciativas para mitigar el efecto isla de calor urbano y reducir el impacto de la contaminación de los vehículos. Para crear espacios verdes que ofrezcan refrigeración, pequeñas parcelas de tierra sin usar se están reconfigurando en parques de bolsillo.

Implementación de políticas

El Seattle Green Factor, un sistema multifacético para el paisajismo urbano, ha tenido mucho éxito en la mitigación de las islas de calor urbano. El programa se enfoca en áreas que son propensas a una alta contaminación, como los distritos comerciales. Existen pautas estrictas para cualquier construcción nueva que exceda aproximadamente 20 espacios de estacionamiento, y esta plataforma ayuda a los desarrolladores a ver físicamente sus niveles de contaminación mientras prueban diferentes métodos de construcción para descubrir el curso de acción más efectivo. Seattle ha producido correspondientemente una "hoja de puntuación" para que las ciudades lo utilicen en su planificación urbana.

Compendio de estrategias de la EPA

Este compendio se centra en una variedad de problemas relacionados con las islas de calor urbanas. Describen cómo se crean las islas de calor urbanas, quién se ve afectado y cómo las personas pueden marcar la diferencia para reducir la temperatura. También muestra ejemplos de políticas y acciones voluntarias de los gobiernos estatales y locales para reducir el efecto de las islas de calor urbanas.

Incentivos

• Sacramento Municipal Utility District (SMUD) y la Fundación Sacramento Tree se han asociado para proporcionar gratuitamente la ciudad de los árboles de sombra Sacramento. El programa permite a los ciudadanos recibir árboles de cuatro a siete pies de altura. También les dan fertilizante, y entrega, todo sin costo. Alentan a los ciudadanos a plantar sus árboles para beneficiar su hogar reduciendo los costos de aire acondicionado. En la zona de Sacramento se han plantado aproximadamente más de 450.000 árboles de sombra.
• The Eco-Roof Incentive Program: En Canadá, se distribuyen becas en todo Toronto para instalar techos verdes y frescos en edificios residenciales y comerciales. Esto reducirá el uso de energía y reducirá las emisiones de gases de efecto invernadero.
• Árbol vitalizado: Este programa es una asociación con múltiples entidades que se centra en ayudar a restaurar la cubierta de árboles en la ciudad, también educa a los ciudadanos sobre los efectos positivos de los árboles en el cambio climático y el efecto urbano de la isla de calor. Y otro objetivo que tienen es crear capacidad entre los gobiernos locales para comprender, proteger y restaurar sus árboles urbanos. Debido a la necesidad de educar a los ciudadanos sobre el mantenimiento de los árboles, Treevitalize ofrece nueve horas de formación en aula y campo a los residentes comunitarios. Las clases cubren una variedad de temas como la identificación de árboles, poda, biología de árboles y la selección adecuada de especies.

Climatización

El Programa de Asistencia de Climatización del Departamento de Energía de EE. UU. ayuda a los beneficiarios de bajos ingresos cubriendo sus facturas de calefacción y ayudando a las familias a hacer que sus hogares sean energéticamente eficientes. Además, este programa permite que los estados también usen los fondos para instalar medidas de eficiencia de enfriamiento, como dispositivos de sombra.

Divulgación y educación

• Tree Utah: una organización sin fines de lucro estatal está dedicada a educar a las comunidades sobre los beneficios ambientales y sociales proporcionados por los árboles. También están comprometidos a plantar miles de árboles en todo el estado de Utah.
• El Lawrence Hall of Science de UC Berkeley tiene un curso de nivel de secundaria llamado Global Systems Science. El curso se centra en diversos temas como el cambio climático y el efecto invernadero.
• El Departamento de Biología de la Universidad de Florida Central ha ofrecido anteriormente un curso llamado "Sostenibilidad de los sistemas: protección ambiental social y económicamente viable Archivo 2019-11-16 en la Máquina Wayback". El curso es un resumen de conectividad, escalas y redes, y varios métodos de investigación, e incluye un artículo de investigación final " presentación de carteles. Es una clase de servicio (los estudiantes acogen un evento de servicio además de realizar investigaciones financiadas por UCF Land Management " Natural Resources y UCF Arboretum). Uno de los proyectos de investigación en curso ejecutados por la clase es el Estudio Urbano de la Isla del Calor, como se muestra en esta presentación de agosto de 2015, y esta presentación de noviembre de 2015 Archivado 2019-11-16 en la Máquina Wayback. La investigación es utilizada por los desarrolladores del campus para garantizar la eficiencia y sostenibilidad en el campus a medida que el campus crece en la asistencia y área, y el efecto UHI es reconocido y discutido brevemente en el Plan Forestal Urbano de la UCF 2015 Archivado 2019-11-16 en el Wayback Machine (página 11).

Ordenanzas de protección de árboles

• Una variedad de gobiernos locales han implementado ordenanzas de árboles y paisajes, que ayudarán a las comunidades proporcionando sombra durante el verano. La protección del árbol es una ordenanza que no permite a alguien prune o quitar árboles sin permiso de ciudad. Un ejemplo es la ciudad de Glendale, California: A través de la Ordenanza del Árbol Indígena, la ciudad de Glendale protege las siguientes especies de árboles, el sycamore de California, la costa en vivo en roble, mesa en roble, valle en roble, bahía de California. Cualquiera que esté planeando quitar o recortar los árboles tiene que obtener un permiso de árbol indígena. Dentro del permiso tienen que proporcionar información detallada sobre el número de árboles afectados, diámetro del tronco y la salud del árbol mismo. También tienen que enviar fotografías del sitio, y un esquema del plan del sitio.
• Otro ejemplo es la ciudad de Berkeley, California. La ordenanza de protección de los árboles prohíbe la eliminación de los robles vivos de la costa y también está prohibida toda poda excesiva que pueda causar daño al árbol. La única excepción es si el árbol es un peligro para la vida o la extremidad y el peligro para la propiedad.
• La ciudad de Visalia, California, ha implementado una ordenanza de árboles callejeros destinada a promover y regular la plantación, mantenimiento y protección de árboles callejeros dentro de la ciudad. Su ordenanza no permite que los árboles callejeros sean alterados, podados o eliminados. Los árboles callejeros también están protegidos durante la construcción.

Co-beneficios de las estrategias de mitigación

Carril de tranvía en Belgrado, Serbia

Árboles y jardines ayudan a la salud mental

• Un gran porcentaje de personas que viven en zonas urbanas tienen acceso a parques y jardines en sus zonas, que probablemente son las únicas conexiones que tienen con la naturaleza. Un estudio muestra que tener contacto con la naturaleza ayuda a promover nuestra salud y bienestar. Se encontró que las personas que tenían acceso a jardines o parques eran más saludables que los que no lo hacían.
• Otro estudio realizado investigando si la visualización de paisajes naturales puede influir en las recuperaciones de personas que sufren cirugías, encontró que las personas que tenían una ventana con una vista panorámica tenían estancias hospitalarias más cortas y menos comentarios negativos de enfermeras.

Plantar árboles como construcción comunitaria

• Los Angeles TreePeople, es un ejemplo de cómo la plantación de árboles puede empoderar a una comunidad. La gente de los árboles brinda la oportunidad para que la gente se reúna, desarrolle capacidad, orgullo comunitario y la oportunidad de colaborar y establecer redes entre sí.

Los techos verdes como producción de alimentos

• La producción de alimentos en los tejados podría ser una opción para las comunidades de rápido crecimiento. Las plantas populares cultivadas para alimentos incluyen, chives, orégano y lavanda, estas plantas son adecuadas para techos verdes porque están evolucionadamente equipadas para el clima mediterráneo.

Cubiertas verdes y biodiversidad de vida silvestre

• Los techos verdes son importantes para la vida silvestre porque permiten a los organismos habitar el nuevo jardín. Para maximizar las oportunidades de atraer la vida silvestre a un techo verde, uno debe ayudar al jardín a ser tan diverso como sea posible en las plantas que se agregan. Al plantar una amplia variedad de plantas, diferentes tipos de especies invertebradas podrán colonizarse, se les proporcionará fuentes de forraje y oportunidades de hábitat.

Bosques urbanos y una atmósfera más limpia

• Los árboles proporcionan beneficios como la absorción de dióxido de carbono y otros contaminantes. Los árboles también proporcionan sombra y reducen las emisiones de ozono de los vehículos. Al tener muchos árboles, podemos enfriar el calor de la ciudad en aproximadamente 10 grados a 20 grados, lo que ayudará a reducir el ozono y ayudar a las comunidades que son más afectadas por los efectos del cambio climático y las islas de calor urbanas.

Estrategia de desarrollo de bajo impacto y ciudad esponja

• Desarrollo de bajo impacto, ciudad esponja, es una oportunidad para mitigar técnicamente el fenómeno UHI con mayores compatibilidades en pavimento fresco e infraestructuras verdes. Aunque hay algunas discrepancias intrínsecas entre los entendimientos de la ciudad de esponja y la mitigación de UHI hacia la infraestructura azul, la piscina osmótica, estanque húmedo y estanque regulador son suplementos esenciales para los cuerpos urbanos de agua, desempeñando su papel en la vegetación nutritiva y evaporarse para enfriar en la mitigación UHI. Los proyectos piloto de la ciudad esponja ya han proporcionado la base financiera para seguir tomando la mitigación UHI. Es un intento para que las personas de diferentes disciplinas piensen sinérgicamente en cómo mitigar los efectos del UHI, lo que conduce a la generación de políticas, directrices y regulaciones holísticas. Además, la inclusión de la mitigación UHI puede ser un impulsor de la participación pública en la construcción de ciudades esponjas, que puede consolidar el modelo PPP para más fondos. Los pesos de las distintas autoridades también pueden redistribuirse para promover las transiciones institucionales.

Programas de construcción ecológica

Los programas voluntarios de construcción ecológica han estado promoviendo la mitigación del efecto isla de calor durante años. Por ejemplo, una de las formas en que un sitio puede ganar puntos bajo el Sistema de Calificación de Edificios Ecológicos de Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental (LEED) del Consejo de Construcción Ecológica de EE. UU. (USGBC) es tomar medidas que reduzcan las islas de calor, minimizando los impactos. sobre microclimas y hábitats humanos y de vida silvestre. Los créditos asociados con techos reflectantes o techos plantados pueden ayudar a que un edificio obtenga la certificación LEED. Los edificios también reciben créditos al proporcionar sombra. De manera similar, el programa Green Globes de The Green Building Initiative otorga puntos a los sitios que toman medidas para disminuir el consumo de energía de un edificio y reducir el efecto de isla de calor. Se pueden otorgar hasta 10 puntos a sitios con techo cubierto de vegetación, materiales altamente reflectantes o una combinación de ambos.

Además, algunos académicos abogan por que se incluya la moderación del microclima para fomentar, o al menos ser inofensivo, los objetivos iniciales de GB en la reducción del consumo de energía, la reducción de las emisiones de carbono y la calidad ambiental interior. En base a esto, argumentan que la próxima generación de edificios ecológicos debería ser un sistema de mitigación UHI basado en GB, o 'edificio de impacto UHI cero', o 'edificio de calor cero' o 'edificio de microclima neutral', con el objetivo de lograr el calor cero. impacto en los entornos circundantes mediante el diseño y la operación razonables de los edificios, o dependiendo de técnicas innovadoras para eliminar el calor excesivo, sobre la base de los objetivos de GB.

Análisis de costes

Cada año en los EE. UU., el 15 % de la energía se destina al aire acondicionado de los edificios en estas islas de calor urbanas. Según Rosenfeld et al., "la demanda de aire acondicionado ha aumentado un 10 % en los últimos 40 años". Tanto los dueños de casas como los de negocios pueden beneficiarse al construir una comunidad genial. Una disminución en el uso de energía se correlaciona directamente con la rentabilidad. Se ha demostrado que las áreas con vegetación sustancial y materiales de superficie reflectante utilizados para techos de casas, pavimento y caminos son más efectivos y rentables.

En un estudio de caso de la cuenca de Los Ángeles, las simulaciones demostraron que incluso cuando los árboles no están ubicados estratégicamente en estas islas de calor urbanas, aún pueden ayudar a minimizar los contaminantes y la reducción de energía. Se estima que con esta implementación a gran escala, la ciudad de Los Ángeles puede ahorrar anualmente $ 100 millones y la mayoría de los ahorros provienen de techos frescos, pavimento de colores más claros y la plantación de árboles. Con una implementación en toda la ciudad, los beneficios adicionales de la reducción del nivel de smog darían como resultado un ahorro de al menos mil millones de dólares por año.

La rentabilidad de los techos verdes es bastante alta debido a varias razones. Según Carter, "un techo convencional se estima en $83,78/m² mientras que un techo verde se estimó en $158,82/m²." Por un lado, los techos verdes tienen más del doble de vida útil que un techo convencional, lo que reduce efectivamente la cantidad de reemplazos de techos cada año. Además de la vida útil del techo, los techos verdes agregan gestión de aguas pluviales que reducen las tarifas de los servicios públicos. El costo de los techos verdes es mayor al principio, pero con el tiempo, su eficiencia brinda beneficios financieros y de salud.

En Análisis de Capital E' conclusiones de los beneficios financieros de los edificios verdes, se determinó que los techos verdes redujeron con éxito el uso de energía y aumentaron los beneficios para la salud. Por cada pie cuadrado de techo verde utilizado en un estudio, los ahorros ascendieron a $5.80 en términos de energía. También se observaron ahorros en las categorías de emisiones, agua y mantenimiento. En general, los ahorros ascendieron a $52,90–$71,30 en promedio, mientras que el costo de volverse ecológico ascendió a -$3,00–$5,00.

Cambio climático

La urbanización ha empeorado los efectos del cambio climático en las ciudades.

IPCC AR6 dice:

La diferencia en las tendencias observadas de calentamiento entre ciudades y sus alrededores puede atribuirse en parte a la urbanización

y

En comparación con el día actual, se esperan grandes implicaciones a partir de la combinación del futuro desarrollo urbano y la ocurrencia más frecuente de fenómenos climáticos extremos, como ondas de calor, con días más calientes y noches cálidas que agregan estrés térmico en las ciudades.

Un estudio que investigó 13.115 ciudades encontró que la exposición al calor extremo de una temperatura de globo de bulbo húmedo superior a 30 °C se triplicó entre 1983 y 2016. Aumentó en ~50% si no se tiene en cuenta el crecimiento de la población en estas ciudades.

Isla fría urbana

La misma área urbana que es más calurosa durante el día puede ser más fría que las áreas rurales circundantes a nivel del suelo por la noche, lo que lleva al nuevo término isla urbana fría. La capa de nieve en las zonas rurales, por ejemplo, aísla las plantas. Este fue un descubrimiento inesperado al estudiar la respuesta de las plantas a los entornos urbanos. El efecto de isla fría urbana se produce a primera hora de la mañana porque los edificios dentro de las ciudades bloquean la radiación solar del sol, así como la velocidad del viento dentro del centro urbano. Tanto el efecto de isla de calor urbano como el de isla de frío urbano son más intensos en momentos de condiciones meteorológicas estables. Varios otros estudios han observado la isla fresca urbana en regiones semiáridas o áridas. La razón de este fenómeno es la disponibilidad de agua y vegetación en la región urbana en comparación con los alrededores.