Las observaciones basadas en los satélites ayudan a disminuir los efectos de olas de calor en zonas urbanas

Una campaña de la ESA acaba de finalizar para analizar si un sensor infrarrojo térmico espacial podría ayudar a los responsables políticos y a los planificadores de las ciudades a reducir el número de muertes cuando se elevan las temperaturas.

Durante la década pasada, las olas de calor han aumentado en número y ha generado una mayor muerte entre los ancianos, particularmente en el sur de Europa. La ola de calor que golpeó a Europa en 2003, por ejemplo, se estima haber causado más de 15.000 muertes solamente en Francia, cerca del 70% de las muertes ocurren en personas de más de 75 años de edad.

Figura 1. En las ciudades densamente construidas, el bajo porcentaje de vegetación y agua,  hacen que las temperaturas en el corazón de la ciudad,  y en algunos casos, sean más cálidas, hasta 10 ºC más, que las zonas circundantes de campo.

Los períodos prolongados de temperaturas altas también tensan los recursos médicos y añaden un coste financiero adicional a la sociedad en conjunto.

Las áreas densamente urbanizadas atrapan el calor, especialmente en la noche, causando las llamadas islas de calor urbanas (Urban Heat Islands, UHI) en las cuales el centro de la ciudad suele estar más cálido que las zonas rurales de alrededor, hasta más de 10ºC. Otra consecuencia de las UHI es que el consumo de energía se eleva con el uso creciente de los acondicionadores de aire y de las máquinas de refrigeración.

Mientras que el pobre aislamiento mantiene los edificios cálidos en verano, también permite que el calor se escape en los meses de invierno - otros factores están asociados al consumo de energía y a la pobre eficacia aislante. Con los costes sociales y financieros, las UHI traen también a la mente el cambio climático. Muchos ayuntamientos han adoptado ya una gama de políticas de rendimiento energético para valorar y para supervisar el consumo de energía.

Figura 2. Durante la campaña DESIREX 2008, dos líneas del vuelo a lo largo del eje urbano  NW-SE y N-S, se han hecho tres veces del día (alrededor de salida del sol, del mediodía y de la medianoche) para caracterizar  los procesos de calentamiento/enfriamiento de las zonas urbanas. Algunos de los vuelos de DESIREX 2008 se han organizado junto con el paso del ASTER sobre la ciudad de Madrid. Esta imagen muestra las dos líneas del vuelo y la huella de un área del AHS observada de la temperatura superficial sobrepuesta en una imagen basada en los satélites del ASTER de la ciudad de Madrid. Créditos: Universidad de Valencia, INTA y Jet Propulsion Laboratory (ASTER).

La ESA ha puesto en marcha recientemente un conjunto de actividades para la ayuda de toma de decisiones y  ayuda a los responsables políticos para atenuar los efectos de  las UHI, con los sistemas de alerta apropiados, y en términos de reducción de riesgo - con el planteamiento urbano mejorado.

En el marco de las actividades propuestas para la Reorientación de la fase de consolidación de Fuegosat, que cae bajo el programa específico de observación de la Tierra de la ESA,  se está usando la capacidad de teledetección infrarroja térmica de alta resolución como elemento  necesario para cubrir las necesidades de Europa en el medio y el largo plazo.

Además de las áreas originales de aplicación relacionadas con el fuego, las observaciones infrarrojas tienen el potencial de contribuir a reducir los efectos de las UHI. Con este fin, un proyecto del ESA llamó Urban Heat Islands and Urban Thermography o Termografía urbana e Islas de Calor Urbanas, es actualmente el tema de una oferta abierta y competitiva, que será iniciada en septiembre de 2008 con la participación de 10 ciudades europeas.

Por dicho motivo, la ESA organizó una campaña dedicada – DESIREX 2008, que implicaba la toma de medidas aerotransportadas y de tierra con los sensores infrarrojos. El objetivo era producir un conjunto de datos térmicos para apoyar los estudios cercanos y para realizar un análisis de misión preliminar para un sensor dedicado basado en satélites para la disposición de las observaciones de la temperatura sobre ciudades europeas.

Madrid, España, fue elegida como lugar de pruebas para la campaña pues es una de las ciudades en Europa que sufren muchas olas de calor con temperaturas del aire que alcanzan a veces los  50º C (Nota de la RAM: Ésta es la temperatura que aparece en el artículo originario en inglés).

Más de 60 investigadores de 14 diversos institutos llegaron en Madrid para participar en la campaña de dos semanas de campo, que terminó el 4 de julio. La campaña intensiva, organizada en colaboración estrecha con el Ayuntamiento de Madrid, implicó instrumentos de  múltiples satelitarios, aviones e instrumentos de campo.

Ana Botella, que es la responsable de asuntos ambientales en el Ayuntamiento  de Madrid dijo: "El Ayuntamiento de Madrid considera que su participación en el proyecto DESIREX-2008 proporcionará resultados de elevada importancia para el planteamiento urbano futuro y hacia un desarrollo más sostenible de la ciudad."

La campaña generó con éxito un grupo de datos térmicos representativos que permitirá que el equipo del proyecto analice los requisitos de observación para una mejor valoración y análisis de UHIs en Madrid.

Las bases de datos producidos durante la campaña DESIREX 2008 servirán para estudias la termografía urbana y las islas de calor urbana de la ESA, explicó el profesor José Antonio Sobrino de la universidad de Valencia, investigador principal para DESIREX-2008.

"El análisis de tal base de datos tan comprensivo permitirá que entendamos mejor la variabilidad espacial y temporal de las islas urbanas del calor en la ciudad de Madrid, y debe ayudarnos a definir cuál sería la mejor misión basada en los satélites para la supervisión eficiente de ciudades europeas durante del verano."

El instrumento principal usado durante la campaña era Airborne Hyperspectral Scanner (AHS), que es un radiómetro de línea de exploración de imágenes, instalado en un CASA-212 200, series de aviones españoles del Instituto Nacional de Técnicas Aeroespacial (INTA). El AHS tiene 80 canales espectrales disponibles en el infrarrojo cercano y de onda corta, y visible. Treinta líneas del vuelo de adquisición de datos (15 vuelos en total) fueron realizados sobre Madrid con las resoluciones espaciales que variaban desde los 2.5 a 6.8 metros.

Figura 3. Mapa de la observación del Airborne Hyperspectral Scanner (AHS) relativo a las temperaturas de un área de Madrid, en la noche: zonas frías en azul oscuro, cálidas en rojo. Detalles: Zona: Paseo de la Castellana. Imagen: 1 julio 2008, en la noche, resolución espacial: 3 m/píxel.  Créditos: Universidad de Valencia.

Las instrumentaciones múltiples de campo, operados por los socios en la campaña de DESIREX 2008, han proporcionado medidas de tierra extremadamente detalladas, tales como medidas radiométricas usadas para la calibración y la validación de los parámetros extraídos del sensor aerotransportado AHS, de las medidas para caracterizar las UHI, tal como el aire y las temperaturas radiométricas en diversas terrazas de edificios.

Cuatro coches, que llevaban la instrumentación, siguieron las trayectorias de vuelo y analizaban el efecto y la evolución de  UHI durante el experimento.

Muchas medidas fueron tomadas durante la campaña desde una gama de sensores basados en satélites,  Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) y Advanced Along Track Scanning Radiometer (AATSR) a bordo de Envisat, the Spinning Enhanced Visible and InfraRed Imager (SEVIRI) instrumento a bordo del MSG-1 (Meteosat de Segunda Generación) y del Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) y Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) a bordo del satélite Terra.

Un análisis extenso de todos los datos de DESIREX-2008 recogidos de observaciones de aviones, satélites y de tierra dará los primeros resultados esperados en noviembre de 2008.

Figura 4. Durante la campaña DESIREX, cuatro coches llevando instrumentación realizaron medidas, tres veces al día para tomar medidas radiométricas y meteorológicas.  Créditos: Universidad de Valencia

"La ciudad de Madrid se beneficiará grandemente de la campaña DESIREX-2008. Los resultados permitirán que tengamos información detallada sobre las islas urbanas del calor para la delineación de éstas - las áreas sensibles y delicadas y su incorporación en un planeamiento urbano más eficaz para la mitigación de la ola de calor, " dijo José Manuel Romero Cuadrado, jefe del departamento cartográfico del Ayuntamiento de Madrid.

"La disponibilidad de la información sobre clima urbano debe también ayudar a nuestro Ayuntamiento a optimizar el uso inteligente de la energía a nivel de los distritos de una ciudad pero también a nivel de edificio."

La actividad DESIREX-2008 fue financiada con la ESA a través de la Fase de consolidación de Fuegosat. Los participantes incluyeron a equipos españoles de universidades en Valencia (UVEG), Madrid (UAM, UCM) y Vigo (UVIGO), junto con los institutos nacionales (INTA, AEMET, CIEMAT, CECAF, AENA y LABEIN), los equipos franceses de la universidad de Estrasburgo y el Ayuntamiento de Madrid.

Texto y figuras de la ESA y Universidad de Valencia:

http://www.esa.int/

Comienza la campaña DESIREX2008, un estudio del efecto “isla de calor” en la ciudad de Madrid

Fuente: Universitat de València

El profesor José Antonio Sobrino, director de la Unidad de Cambio Global del Laboratorio de Procesamiento de Imágenes (LPI) de la Universitat de València, coordinará, del 23 de junio al 12 de julio, la campaña DESIREX2008 (Dual-use European Security IR Experiment 2008), financiada por la Agencia Espacial Europea (ESA) para realizar medidas en la ciudad de Madrid.

El objetivo de DESIREX es estudiar la modificación climática conocida por el nombre de isla térmica (IT) o isla de calor, representativa de las diferencias de temperatura que se registran como consecuencia de la existencia de la ciudad. Los factores más importantes que causan este efecto son la propia estructura de la ciudad, la emisión de calor producida por el hombre (normalmente asociado al transporte de calor del interior de las viviendas hacia el exterior), la emisión de vehículos y acondicionadores de aire, así como a varios procesos de combustión, entre otros. Madrid es una ciudad idónea para el estudio de isla térmica a causa de su extensión, su variada morfología urbana, las diferentes densidades de edificaciones y la distribución heterogénea de parques verdes.

DESIREX combinará medidas a bordo de un avión con medidas in situ, con la finalidad de generar una base de datos representativa para el estudio del efecto de isla térmica (Urban Heat Islands, UHI) y de la termografía urbana (Urban Thermography, UT). Durante la campaña, aviones del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) sobrevolarán la ciudad de Madrid a diferentes horas y alturas durante el día y la noche, en coincidencia con las medidas realizadas por el equipo de investigadores de la Unidad de Cambio Global con cámaras térmicas y radiómetros térmicos situados en diferentes edificios de la ciudad, pertenecientes al Ayuntamiento de Madrid, al CSIC, a la Universidad Complutense y a la Autónoma de Madrid. También se realizarán medidas con termómetros infrarrojos de precisión montados en plataformas móviles, que recorrerán diferentes itinerarios por las calles de Madrid.

Además de la Universitat de València, la campaña DESIREX 2008 cuenta con la participación de la Universidad Louis Pasteur de Estrasburgo, el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), las Universidades Autónoma y Complutense de Madrid, la Universidad de Vigo y el Centro Tecnológico LABEIN Tecnalia. Mención aparte merece la colaboración del Ayuntamiento de Madrid, del Centro Cartográfico y Fotográfico (CECAF) del ejército del Aire, y de Aeropuertos Españoles y Navegación.