Puntos críticos de calor urbano

CONCEPTOS CLAVE

• Alrededor del 80% de la población de los EE. UU. vive en ciudades, donde el efecto de isla de calor urbano puede empeorar los extremos de calor.

• Climate Central analizó cómo varía la intensidad de la isla de calor urbano dentro de 44 grandes ciudades de los EE. UU. que juntas representan casi una cuarta parte de la población total de los EE. UU.

• Este análisis calcula el índice de isla de calor urbano (UHI, por sus siglas en inglés) para cada área de censo dentro de una ciudad para estimar cuánto más cálidas están estas zonas debido a las características del entorno construido.

• Los mapas muestran los puntos críticos de calor urbano dentro de cada ciudad, ya sea concentrado en el núcleo urbano (por ejemplo, Indianápolis) o extendiéndose a través de una vasta área desarrollada (por ejemplo, Detroit).

• En las 44 ciudades, la población total que vive en áreas de censo con un índice UHI de 8 °F o más es de 41 millones, o aproximadamente el 55% de los 74 millones de personas incluidas en este análisis. 

• Nueve ciudades tuvieron al menos 1 millón de personas expuestas a un índice UHI de 8 °F o más, lo que significa que las personas en esas áreas de censo sienten al menos 8 °F más calor debido al entorno urbanizado local.

• El índice UHI promedio per cápita fue más bajo en Wichita (7,2 °F) y más alto en Nueva York (9,5 °F), San Francisco (8,8 °F), Chicago y Miami (8,3 °F) y Seattle (8,2 °F). 

• El índice UHI promedio por área varió de 5,8 °F en Las Vegas a 8,6 °F en Nueva York.

• Plantar árboles en las calles e instalar techos y pavimentos frescos son algunas de las formas de reducir las islas de calor local.

Descargue datos (.xlsx) para explorar los hallazgos de las áreas de censo, las ciudades y la exposición de la población.

Descargue versiones .kml de mapas de intensidad de la isla de calor urbano para cada ciudad.

Ciudades más calientes, mayores riesgos de calor

Más de la mitad de la población mundial y alrededor del 80% de la población estadounidense vive en ciudades. Las poblaciones urbanas tienden a experimentar temperaturas promedio más altas y extremos de calor más intensos que las personas en áreas menos desarrolladas.

Esto se debe a que, además del calentamiento primario de la contaminación por carbono, las ciudades también experimentan un aumento adicional de la temperatura debido al efecto de isla de calor urbano. 

Durante eventos de calor extremo como las implacables olas de calor en el sur de los EE. UU.  de este verano, el efecto de isla de calor urbano puede empeorar el estrés por calor y las enfermedades relacionadas para millones de personas, poner en riesgo a las poblaciones vulnerables y generar facturas de energía más altas y redes eléctricas sobrecargadas durante los picos en la demanda de enfriamiento. 

Según la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU., 

"El efecto de isla de calor urbano es un aumento medible en la temperatura del aire ambiente urbano que resulta principalmente del reemplazo de la vegetación con edificios, carreteras y otra infraestructura que absorbe el calor. El efecto isla de calor puede resultar en diferencias significativas de temperatura entre las áreas rurales y urbanas.”

La mayor parte del planeta se está calentando debido al cambio climático causado por la mano del hombre, pero el entorno urbanizado en las ciudades amplifica tanto las temperaturas promedio como el calor extremo. El calor extremo es el peligro natural más mortífero en los EE.UU. Los niños y adultos mayores de 65 años se encuentran entre los más vulnerables a los males relacionados con el calor.

Estimando la intensidad del calor urbano

Climate Central analizó el índice de isla de calor urbano (UHI) en 18.945 áreas de censo que comprenden 44 grandes ciudades de los EE. UU. para comprender dónde el calor urbano es más intenso dentro de cada ciudad. La población combinada de las 44 ciudades analizadas es de más de 74 millones, aproximadamente el 22% de la población total de los EE. UU. 

El índice UHI en este análisis se basa en un estudio, Sangiorgio et al. (2020) , que cuantifica los factores que hacen que las áreas desarrolladas se calienten. Climate Central adaptó el enfoque de modelado en  Sangiorgio et al. (2020) utilizando datos sobre la distribución de los tipos de cubierta terrestre en cada  ciudad (desde espacios verdes hasta áreas pavimentadas), así como la altura de los edificios y la densidad de población, para estimar cómo varía la intensidad de la isla de calor urbano dentro de cada una de las 44 ciudades incluidas en este análisis. Consulte Metodología a continuación para obtener más detalles. 

Los principales factores que influyen en las estimaciones del índice UHI en este análisis son, en orden de influencia: albedo, porcentaje de espacios verdes y densidad de población. Otras características del entorno construido, incluido el ancho de las calles, la orientación de los cañones urbanos y las alturas de los edificios, tienen una influencia relativa menor en las estimaciones del índice UHI. Vea Por qué hace más calor en la ciudad a continuación para obtener más información sobre cada factor.

De todos estos factores, el albedo generalmente tiene el mayor efecto sobre los valores del índice UHI. 

• El albedo es la proporción de luz solar entrante (radiación solar) reflejada por una superficie. 

• Las carreteras, aceras, edificios y estacionamientos tienen un albedo bajo, lo que significa que estas superficies urbanas comunes absorben más luz solar y la irradian de vuelta a la ciudad en forma de calor. 

• Los cuerpos de agua también tienen bajo albedo; en las ciudades costeras, los cuerpos de agua de bajo albedo pueden generar valores más altos del índice UHI, como se ve en Seattle, Nueva Orleans y Miami, entre otros. 

Los valores del índice UHI (en °F) en este análisis son estimaciones de cuánto aumenta la temperatura el entorno urbano construido en un área de censo. El índice UHI es una estimación del calor adicional que los factores locales de uso de la tierra contribuyen a las áreas urbanas.

• Por ejemplo, en un día de 95 °F en el norte rural de Texas, las personas que viven o trabajan en un área del centro de Dallas con un valor de índice UHI de 9 °F experimentarían temperaturas de al menos 104 °F. 

Este análisis difiere de un análisis de Climate Central de 2021 en metodología y ámbito. El objetivo principal de este análisis es evaluar cómo varía la intensidad del calor urbano dentro de 44 grandes ciudades de los EE. UU. Por el contrario, el análisis de 2021 determinó un único valor promedio del índice UHI para cada una de las 158 ciudades de los EE. UU., pero no evaluó la intensidad relativa del calor de diferentes áreas dentro de cada ciudad. 

Mapeando puntos críticos de calor en 44 ciudades

La intensidad del calor urbano y los patrones de alta exposición al calor varían dentro y entre las 44 ciudades analizadas. 

Los mapas de cada ciudad revelan cómo el uso de la tierra y los patrones de crecimiento urbano influyen en la distribución de los puntos críticos de calor en las áreas de censo, ya sea concentrado en un pequeño núcleo urbano o en una vasta área. 

En algunas ciudades, la intensidad del calor se concentra en un núcleo urbano distinto. Estas ciudades tienen un contraste aparente extremo en los valores del índice UHI entre el núcleo urbano y las áreas circundantes menos desarrolladas:

• Albuquerque, Bakersfield, Colorado Springs, Fresno, Indianápolis, Jacksonville, Las Vegas, Oklahoma City, Filadelfia, Sacramento, San Antonio, San José, Tulsa y Wichita.

Otras ciudades tienen zonas más difusas de intensidad de calor, con una diferencia relativa menor en los valores del índice UHI entre las áreas de censo en el núcleo urbano y las áreas periféricas. Estos patrones son evidentes en:

• Atlanta, Baltimore, Boston, Chicago, Denver, Milwaukee y San Diego.

Otras ciudades están dominadas por una intensidad de calor generalizada. En estas ciudades, los valores altos del índice UHI no se concentran en un núcleo central, sino que se extienden por una vasta área de tierra desarrollada:

• Dallas, Detroit, Houston, Los Ángeles, Memphis, Miami, Newark, Nueva Orleans, Nueva York, Omaha, Phoenix, Portland, Seattle y Washington, D.C.

¿Cuántas personas experimentan calor urbano extremo?

Los valores del índice UHI para áreas de censo individuales variaron de 4,7 °F (en Denver) a 13,2 °F (en Nueva York).

El 25% más extremo de todas las 18.945 áreas de censo analizadas tenían valores de índice UHI de 8,1 °F y más.

Con el fin de evaluar cuántas personas viven en áreas con valores extremos del índice UHI, Climate Central analizó la población urbana total que vive en áreas de censo a 8 °F y más. 

• Descargue datos para explorar la exposición de la población en un rango de otros umbrales del índice UHI. 

En las 44 ciudades, la población total que vive en secciones censales con un índice UHI de 8 ° F o más es de 41 millones, o aproximadamente el 55% de los 74 millones de personas incluidas en este análisis. 

• En otras palabras, la población urbana incluida en este análisis se concentra en secciones censales con una intensidad de calor urbano sobre el promedio. 

Más de dos tercios de los residentes en las siguientes ciudades experimentan al menos 8 °F más de calor debido al efecto de isla de calor urbano: Detroit (86%), Nueva York (78%), Dallas (75%), Nueva Orleans (74%), Houston (73%), Portland (67%), San Antonio (67%) y Omaha (66%).

Nueve ciudades incluidas en este análisis tuvieron al menos 1 millón de personas expuestas a un índice UHI de 8 °F o más, lo que significa que en un día en que las temperaturas en un parque fuera de la ciudad son de 90 °F, se siente como 98 °F o más para al menos 1 millón de personas en la ciudad. 

Ranking del calor urbano en ciudades enteras

Los valores del índice UHI para las áreas de censo individuales se promediaron por el área total y la población de cada ciudad para determinar los valores promedio del índice UHI para las 44 ciudades. 

Las ciudades con los valores promedio más altos del índice UHI se distribuyen en la mayoría de las regiones climáticas de los EE. UU., con la excepción del Suroeste y las Montañas Rocosas y Llanuras del Norte. 

El índice UHI promedio de ciudad entera por área varió de 5,8 °F en Las Vegas a 8,6 °F en Nueva York.

El índice UHI promedio per cápita fue más bajo en Wichita (7,2 °F) y más alto en Nueva York (9,5 °F), San Francisco (8,8 °F), Chicago y Miami (8,3 °F) y Seattle (8,2 °F). 

En 39 de las 44 ciudades analizadas, los valores promedio del índice UHI contrapesado por la población fueron más altos (de 0,1 a 1,6 °F) que su índice UHI promedio equilibrado por área. 

¿Quién vive en los puntos críticos de calor urbano?

Las desigualdades estructurales pueden conducir a una mayor exposición al calor urbano en algunas comunidades. Según un estudio de 2021, las personas de color y las que viven por debajo del umbral de pobreza están desproporcionadamente expuestas a la intensidad de la isla de calor urbano en 169 de las ciudades más grandes de los EE. UU.

Del mismo modo, un informe de 2021 de la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (EPA) encontró que, con el calentamiento climático continuo, varias poblaciones enfrentan una exposición desproporcionada al calor extremo en 49 grandes ciudades de los EE. UU. La EPA encontró que "las personas negras y afroamericanas tienen un 40% más de probabilidades que las personas no negras y no afroamericanas de vivir en áreas con los mayores aumentos proyectados en la mortalidad relacionada con la temperatura extrema con 2 °C de calentamiento global". 

El mismo análisis también encontró una exposición desproporcionada al calor extremo entre las poblaciones de bajos ingresos (+11%) e hispanas o latinas (+ 1%) en relación con las poblaciones de referencia (por ejemplo, de ingresos no bajos). 

Por qué hace más calor en la ciudad

Varios factores clave que impulsan el calor extremo en las ciudades se incluyeron en el índice UHI: 

Millas de superficies duras y oscuras absorben y luego irradian calor a las ciudades. El albedo es la proporción de luz solar entrante (radiación solar) reflejada por una superficie. De todos los factores utilizados para calcular los valores del índice UHI, el albedo generalmente tiene la mayor influencia. 

La densidad de población importa. Las emisiones de calor pueden provenir de muchos aspectos de la vida urbana, incluido el transporte, las instalaciones industriales y el calentamiento y enfriamiento de los edificios. Durante una ola de calor de verano, el aire acondicionado de los edificios urbanos puede agregar un 20% más de calor al aire exterior.

Menos vegetación significa menos enfriamiento evaporativo. Parcialmente a través de un proceso llamado evapotranspiración, las plantas ayudan a enfriar el aire. Los árboles y las plantas pueden ayudar a reducir las temperaturas máximas de verano en 2-9 °F en las áreas urbanas. Más información: El poder de los árboles urbanos.

La forma y la altura de los edificios pueden afectar el flujo de aire. El tamaño y las dimensiones de los edificios influyen en cómo el aire se mueve a través de una ciudad durante el día, desempeñando un papel importante en la captura o disipación del calor.

Soluciones al calor urbano

Hay una serie de soluciones a corto y largo plazo para adaptarse a un futuro cada vez más cálido y para mitigar el estrés por calor urbano y las enfermedades relacionadas. Las soluciones a corto plazo consisten principalmente en sacar a las personas de niveles extremos o peligrosos de calor y garantizar su salud y seguridad. 

También hay formas de reducir los efectos de isla de calor urbano a largo plazo, tales como:

• Plantar árboles, especialmente a lo largo de calles pavimentadas. 

• Un techo verde, o jardín en la azotea, es una capa vegetativa cultivada en una azotea que puede proporcionar sombra y reducir las temperaturas de la azotea. 

• Techos frescos están hechos de materiales altamente reflectantes (es decir, alto albedo) y emisivos que permanecen más frescos que los materiales tradicionales y ayudan a reducir el uso de energía. 

• Pavimentos frescos son una alternativa a las aceras y carreteras convencionales de concreto o asfalto, que pueden alcanzar temperaturas máximas de verano de 120-150 °F e irradiar ese calor contribuyendo al efecto de isla de calor urbano nocturno. Los pavimentos frescos son materiales reflectantes y/o permeables que ayudan a reducir las temperaturas de la superficie. Hay investigaciones en curso sobre los tipos de pavimentos frescos y sus beneficios o aspectos negativos.

ÁNGULOS LOCALES PARA LA NOTICIA

¿Cómo afecta el calor extremo a la salud pública cerca de usted?

El Rastreador de Calor y Salud de los Centros de Control y Prevención de Enfermedades mapea las enfermedades relacionadas con el calor a nivel de área de censo en tiempo real. Use el Mapeador de Equidad de Calor del Sistema Nacional Integrado de Información sobre Salud cuando hay Calor (NIHHIS, por sus siglas en inglés) para encontrar áreas de censo en su área con la mayor carga de calor. Consulte el Pronóstico de Clima y Salud mensual del Departamento de Salud y Servicios Humanos de los EE. UU. para conocer las perspectivas de calor extremo en su región durante todo el verano. 

¿Cómo protegen los funcionarios locales a las personas del calor extremo?

Los informes de las campañas de mapeo de islas de calor urbano de la NOAA cubren estrategias locales de reducción de riesgos y adaptación en 60+ ciudades de los EE. UU. El NIHHIS proporciona recursos de preparación y planificación para el calor. Encuentre la agencia de manejo de emergencias de su estado para obtener más información sobre los planes de acción contra el calor en su área. Consulte con los funcionarios locales para conocer los centros de enfriamiento disponibles. El Programa de Asistencia de Energía para Hogares de Bajos Ingresos (LIHEAP, por sus siglas en inglés) tiene como objetivo aliviar el estrés por calor extremo para las poblaciones vulnerables. Explore los datos y las herramientas de mapeo de LIHEAP para ver cómo y dónde se han asignado los fondos históricos. 

CONTACTE EXPERTOS

Angel Hsu, PhD
Profesora Asistente
Universidad de Carolina del Norte
Experiencia relevante: exposición a islas de calor urbanas
Contacto: angel.hsu@unc.edu

Vivek Shandas, PhD (él)
Profesor
Universidad Estatal de Portland
Experiencia relacionada: exposición al calor intraurbano, dinámica de la contaminación del aire y el calor, impactos en la salud, evaluaciones de vulnerabilidad social y de infraestructura, política pública sobre el cambio climático
Contacto: vshandas@pdx.edu

Diego Manya
Investigador Asociado
Data-Driven EnviroLab
Experiencia relacionada: Inequidades urbanas en islas de calor en ciudades de EE. UU.
Contacto: dcmg2005@gmail.com 
*Disponible para entrevistas en español e inglés

Daniel J. Vecellio, PhD
Investigador Postdoctoral, Centro Climático de Virginia
Universidad George Mason
Experiencia relacionada: Calor extremo e impactos en la salud humana
Contacto: dvecelli@gmu.edu 

ENCUENTRE EXPERTOS

Envíe una solicitud a SciLine de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia o a la Base de Datos Climáticos de la Universidad de Columbia. Estos servicios gratuitos conectan rápidamente a periodistas con expertos científicos relevantes.

Explore mapas de expertos y servicios climáticos en las oficinas regionales de NOAA, USDA y el Departamento del Interior.

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Comuníquese con su Oficina de Climatología Estatal o con la Universidad de Concesión de Tierras más cercana para conectarse con científicos, educadores y personal de extensión en su área local.

METODOLOGÍA

Climate Central analizó el índice de isla de calor urbano (UHI) en 18.945 áreas de censo que comprenden 44 grandes ciudades de los EE. UU. para comprender dónde el calor urbano es más intenso dentro de cada ciudad. 

Climate Central adaptó el enfoque de modelado de Sangiorgio et al. (2020)  para calcular los valores del índice UHI para cada área de censo en función de la prevalencia de diferentes tipos de cubierta terrestre y parámetros del entorno urbanizado en cada área. Los tipos de cubierta terrestre incluidos en este análisis cubren un rango de seis entornos naturales (excluyendo aguas abiertas) y diez entornos construidos, según lo clasificado por Demuzere et al. (2020). Climate Central aplicó el modelo desarrollado por Sangiorgio et al. (2020)  para contrapesar los tipos de cobertura del suelo de cada área de censo y los parámetros del entorno construido y calcular el índice UHI para esa área, como se describe en la metodología detallada disponible aquí. 

Las estimaciones de exposición de la población a los valores del índice UHI de varios umbrales se basan en los datos del Censo 2020 a nivel de área de censo. Los valores del índice UHI para ciudades enteras son promedios de todas las áreas de censo dentro de cada ciudad, equilibrados por el área total o por la población total.