Valencia: Repercusión de las acciones para el cambio climático a través de la evolución de la temperatura

octubre 22, 2018

Comunicación presentada al IV Congreso Ciudades Inteligentes

Autores

Alejandro Carbonell Martínez, CEO, Green Urban Data
José Miguel Ferrer Gisbert, CTO, Green Urban Data

Resumen

Las ciudades de todo el mundo se enfrentan a dos retos importantes: la superpoblación y el aumento de temperatura como consecuencia del cambio climático. Con relación a las temperaturas, las ciudades, en general, presentan importantes diferencias debido, principalmente, a la heterogeneidad espacial y material, así como de otros factores como la vegetación, tipología de edificios y contaminación atmosférica, entre otros. El presente estudio y herramienta de análisis de la ciudad de Valencia analiza diferentes zonas de la urbe y localiza los puntos más vulnerables para diseñar estrategias y medidas más precisas para la corrección del impacto asociado al incremento de las altas temperaturas derivadas del cambio climático.

Palabras clave

Ciudades Inteligentes, Monitorización Ambiental, Temperatura, Big Data, Teledetección, Cambio Cimático, Valencia

Introducción

Las ciudades, en general, presentan importantes diferencias en la distribución de las temperaturas, debido principalmente a la heterogeneidad espacial y material, junto con un conjunto de factores como: la impermeabilización del suelo, la vegetación, el albedo (% radiación reflejada por las superficies respecto a la que incide sobre ellas) de edificios y espacios públicos, las tipologías de edificios y la forma urbana, el viento, la humedad, la contaminación atmosférica. Todos ellos influyen en la formación de un complejo mosaico de microclimas urbanos que afectan a la calidad ambiental y de vida de sus habitantes.

El presente estudio y herramienta de análisis se ha desarrollado para el periodo comprendido entre los años 2009-2017. La elección de este periodo se justifica porque Valencia, en el año 2009, firmó su adhesión al Pacto de los Alcaldes y Alcaldesas y, desde entonces viene trabajando en la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Posteriormente, en octubre de 2014, se adhirió a la iniciativa Mayors Adapt, que impulsa la adaptación al cambio climático a nivel europeo. Actualmente, ambas iniciativas se han unificado formando una única iniciativa a nivel global: Pacto de los Alcaldes para el Clima y la Energía.

A principios de 2017 se publicó el Plan de Adaptación al Cambio Climático de Valencia, en el que se establecieron cuatro objetivos estratégicos principales. Prácticamente todas las metas y líneas de actuación tienen una relación con el indicador de temperatura. Entre ellas, por tener una mayor aplicación con el estudio y herramienta desarrollados, se destacan las siguientes:

Aumentar la resiliencia de la ciudadanía y del casco urbano.
Fomentar la innovación en relación con la adaptación al cambio climático.
Adecuar la planificación urbanística a las nuevas situaciones climáticas previstas.
Mejorar la coordinación intra-institucional para hacer frente al cambio climático.

Finalmente, cabe citar que esta herramienta trata de avanzar en el desarrollo de herramientas más ágiles y precisas para estudiar los escenarios de cambio climático a escala local. Esta es una demanda de mejora señalada por diferentes organismos de referencia en materia de cambio climático (IPCC, Pacto de los Alcaldes y la Oficina Española de Cambio Climático) para conocer con mayor precisión los impactos y vulnerabilidades frente a los efectos del cambio climático, y de este modo poder definir acciones de mitigación y adaptación a escala local más eficientes y sostenibles.

Metodología

La metodología seguida para el desarrollo del presente estudio de temperaturas y la herramienta de consulta interactiva desarrollada, se basa en diversos estudios científicos de reconocida divulgación a nivel internacional para el estudio de temperaturas a escala urbana.

En todos ellos, de manera general, se emplea el indicador de temperatura de la superficie terrestre (TST) como parámetro reconocido y utilizado por distintas comunidades de investigación, como las de investigación sobre el clima, desarrollo de modelos numéricos y escenarios de cambio climático.

TST es la temperatura de la superficie radiante de la superficie terrestre. Esta se estima a partir de las temperaturas de brillo de la parte superior de la atmósfera de los canales espectrales infrarrojos, que se obtienen desde los sensores térmicos instalados en los satélites geoestacionarios. Los valores de TST dependen también de la influencia del albedo, la cubierta vegetal y la humedad del suelo.

Sobre la base de datos provenientes de imágenes satelitales, se han descargado imágenes de la serie de satélites Landsat 5, 7 y 8. Aprovechando la mayor resolución y calidad de cada uno de ellos para cubrir el periodo de estudio 2009-2017.

En total se han descargado 150 imágenes de satélite y se han procesado y generado 153 imágenes de temperatura con periodicidad mensual, estacional (trimestral) y anual.

Para el cálculo de las temperaturas superficiales se utiliza la base de imágenes asociadas al Índice de Vegetación Normalizado (NDVI). Estas imágenes están tomadas aprox. a las 10:00h con una frecuencia aproximada de una imagen cada quince días. La resolución espacial de las mismas varía en función del sensor térmico incorporado en cada uno de los satélites Landsat (120x120m para Landsat 5, 60x60m para Landsat 7 y 100x100m para Landsat 8).

Sobre las imágenes descargadas se realiza la corrección geométrica y radiométrica mediante el software de código libre QGIS.

La base de imágenes y datos generados se carga en el servidor GeoServer de código abierto para compartir y editar datos geoespaciales. Desde las herramientas que proporciona este servidor, junto con otras herramientas de código abierto, se realizan diversos cálculos estadísticos, destacando los valores de temperatura superficial media de la ciudad, con periodicidad mensual, estacionales (trimestrales) y anuales.

Además, la herramienta recoge los datos de las estaciones meteorológicas fijas de la red de Aemet (2 estaciones, Aeropuerto y Viveros) y de la red de Avamet (19 estaciones), aunque de esta última existen algunos años sin información para algunas estaciones.

Por último, se desarrolla un visor web, mediante lenguajes javascript y html principalmente, que permite ofrecer una innovadora herramienta interactiva de análisis y monitoreo de la temperatura urbana.

Funcionalidades

Las principales funcionalidades desarrolladas e integradas en esta herramienta interactiva son:

Visualizar los mapas de temperaturas de la ciudad para cada mes/estación/año y su evolución histórica para el periodo 2009-2017.
Localizar áreas de mayor y de menor temperatura, islas de calor y de frío, identificando los valores máximos y mínimos alcanzados.
Realizar consultas de valor de la temperatura para cada punto/píxel (100x100m) deseado.
Realizar consultas de valor medio de temperatura para cada zona/polígono seleccionado.
Realizar consultas de valor medio de un punto/polígono comparado con otra área equidistante a una distancia determinada respecto del punto/polígono inicial.
Obtener gráficas comparativas de temperatura por píxel/zona comparado con la media superficial y ambiental de la ciudad, así como su evolución en el periodo 2009-2017.
Descargar fichas de evolución de temperatura por punto/ polígono.
Evaluar la superficie de edificios y zonas verdes impactadas por olas de calor.
Cuantificar la población afectada por olas de calor para cada estación de verano 2009-2017.
Consultar la evolución del impacto por olas de calor y su vulnerabilidad.
Visualizar tablas resumen de las temperaturas medias y eventos extremos de estaciones meteorológicas de la red de Aemet y Avamet.
Ordenar de mayor a menor o viceversa y visualizar los parámetros recogidos de las diferentes estaciones.

Resultados

El presente estudio se centra en la evolución de las temperaturas en la ciudad de Valencia en los años comprendidos entre 2009 y 2017 y recoge el análisis del conjunto de la ciudad y de grandes áreas, así como la afección de las altas temperaturas (olas de calor) en la población. Cabe citar que, una de las características más innovadoras de esta herramienta es que permite a cualquier usuario realizar sus propias consultas definiendo el polígono que se desee y permitiendo obtener una ficha con un resumen de la evolución de temperaturas del área seleccionada.

Evolución en el periodo 2009-2017 en Valencia Ciudad en conjunto

En la serie de mapas de los años 2009 a 2017 se representan los mapas de medias anuales de temperatura superficial de la ciudad y en las gráficas de las imágenes superiores se representa la evolución de temperatura ambiental (azul) y de temperatura media superficial (naranja).

Destacan como zonas más calientes las áreas industriales y algunos equipamientos de infraestructuras y comerciales, principalmente. Como zonas frías destacan los parques y jardines, en especial el Jardín del Turia, Viveros y el Botánico. La diferencia superficial de las zonas calientes a las frías es de 6ºC.

Gráficos que muestran la evolución de la temperatura

Este análisis revela que la evolución de la ciudad (con escaso desarrollo en estos años 2009-2017 por la crisis inmobiliaria) necesita de más y mejores acciones de adaptación al impacto generado por el aumento de temperaturas derivado de los efectos del Cambio Climático a escala local, en especial para la reducción de sobrecalentamiento de los materiales que recubren las superficies de edificios, calles, equipamientos, zonas verdes y resto de espacios públicos.

Impacto por ola de calor

En este caso se han analizado las estaciones de verano (julio, agosto y septiembre), para una temperatura umbral superior a 31,6ºC.

Los impactos por ola de calor se han obtenido estableciendo una correlación entre las medias de temperatura ambiental y superficial de la ciudad. Sobre esta base se han identificado las zonas en las que se ha superado la temperatura umbral de 31,6ºC en la estación de verano.

Esta capa de información se ha cruzado con la densidad de habitantes de cada manzana y parcela (obtenida del portal de datos abiertos del Ayuntamiento de Valencia) de manera que se eliminan aquellas áreas donde se supera la temperatura umbral, pero tienen muy baja densidad, por lo que se refrescarían rápidamente por efecto del viento y las brisas.

Conclusiones y recomendaciones

La tendencia creciente de temperaturas en la ciudad ha aumentado un 2,7% respecto al año de referencia (2009) pasando de 18,6ºC en 2009 a 19,1ºC en 2017.

Las zonas más vulnerables a las altas temperaturas se localizan en áreas de alta densidad edificatoria, con escasez de vegetación y espacios libres y ordenación urbana en retícula o manzanas cerradas, en especial si los patios de manzana están ocupados al 100%. Por el contrario, las zonas más frescas se sitúan en áreas próximas al antiguo cauce del Turia, que destaca por su papel primordial como regulador térmico y ambiental de la ciudad.

El crecimiento de temperatura superficial es más pronunciado que la temperatura ambiental lo que, por otra parte, también pone de manifiesto que es muy importante desarrollar acciones que corrijan el impacto por sobrecalentamiento que producen las superficies de edificios, calles y plazas. Y que en general muestran un paisaje urbano antropizado en exceso que necesita naturalizarse.

Esto se ve reflejado también en el aumento de episodios climáticos extremos, en especial noches tropicales y altas temperaturas con máximas muy elevadas, aumentando las necesidades de control de estos efectos y de sus consecuencias para la calidad de vida de los ciudadanos.

Se proponen las siguientes recomendaciones para la ciudad de Valencia:

Aumentar las zonas verdes existentes (nueva infraestructura verde y mejora sostenible de los parques y jardines existentes).
Aumentar la permeabilidad del suelo (reducir pavimentos impermeables e implementar estrategias de drenaje sostenible).
Aumentar la humedad del suelo y favorecer la evapotranspiración de la vegetación.
Reducir el sobrecalentamiento de las superficies de los materiales de construcción en edificios y urbanizaciones, con criterios de eficiencia, resiliencia y sostenibilidad.
Diseñar estrategias para la mejora del soleamiento/sombreamiento de los espacios públicos.
Diseñar operaciones de regeneración urbana incluyendo estrategias de eficiencia energética e implantación de energías renovables.
Favorecer el flujo de corrientes de aire, mediante operaciones de regeneración urbana y el uso adecuado de la vegetación.

Referencias

AEMET, 2015, Olas de calor en España desde 1975. Área de Climatología y Aplicaciones Operativas.
Blumberg, G., 2014, Evaluación del impacto potencial de las olas de calor en las ciudades: implicaciones para la preparación y planificación de riesgos. Procedia Econ. Financ.
Fernández García et. al, 2016, Estudio de Clima Urbano de la Ciudad de Madrid. Área de Gobierno de Medio Ambiente y Movilidad. Ayuntamiento de Madrid.
Sobrino JA et. al, 2013, Evaluation of the surface urban heat island effect in the city of Madrid by thermal remote sensing. International Journal Remote Sensing 34: 3177-3192.
García-Santos et. al, 2010, eterminación de la temperatura superficial mediante teledetección, Departamento de Física de la Tierra y Termodinámica, Universidad de Valencia.