La isla de calor urbana es una de las formas más conocidas de contaminación térmica. Esta contaminación afecta la carga de calor humana y las personas experimentan un desconfort térmico (estrés térmico) que afecta notablemente su productividad principalmente en el ciclo primavera-verano. En la actualidad se han implementado sistemas de aire acondicionado para combatir este tipo de contaminación con un consumo extra de energía (principalmente eléctrica). Estos sistemas que tienen una muy baja eficiencia "sacan" el calor de los edificios y lo "ponen" en el exterior produciendo una retroalimentación en la que se incrementa la contaminación térmica y el consumo de energía. El aumento de la temperatura en una ciudad se debe a la redistribución de la energía, y explicado de una forma gruesa es porque el flujo de calor latente (QL) disminuye debido a la placa impermeable de cemento y asfalto y a la poca dotación de áreas verdes, por ello el flujo de calor sensible (QH) se incrementa y con ello la temperatura del aire (Ta), que por ejemplo, en Ciudad de México puede ser hasta 10 °C mayor en el centro que en sus alrededores. Por ello, es necesario estudiar la redistribución de la energía en la ciudad y como afecta a Ta, tomando al balance de energía como marco de referencia e implementando modelos lineales que relacionen Ta con QH, y con el confort térmico (índice de Fanger). Posteriormente, se realizarán simulaciones computacionales con árboles de diferentes especies y diferentes tasas de transpiración para determinar como esta función fisiológica pueda mitigar la contaminación térmica al modular QH, Ta y el índice de Fanger. Esta información dará la pauta para el establecimiento de normas mexicanas para la medición, análisis, valores máximos permisibles y mitigación o atenuación de este tipo de contaminación.

La isla de calor urbana es una de las formas más conocidas de contaminación térmica. Este fenómeno se presenta por la capa de cemento y asfalto que al impermeabilizar la ciudad generan una temperatura y una humedad del aire más alta y más baja, respectivamente, que a sus alrededores afectando directamente la carga de calor humana y las personas experimentan un desconfort térmico (estrés térmico, índices de confort bioclimático) que afecta notablemente su productividad principalmente en el ciclo primavera-verano. En la actualidad se han implementado sistemas de aire acondicionado para combatir este tipo de contaminación con un consumo extra de energía (principalmente eléctrica). Estos sistemas que tienen una muy baja eficiencia “sacan” el calor de los edificios y lo “ponen” en el exterior produciendo una retroalimentación en la que se incrementa la contaminación térmica y el consumo de energía. Por ejemplo, en la Ciudad de México, en 1996 la venta de energía eléctrica al sector doméstico por la Comisión Federal de Electricidad fue de 28,400 GW/h, 23.4% del consumo total (121,579 GW/h). De esta energía consumida por el sector doméstico, 20% se requirió para acondicionar el ambiente en el interior de edificaciones (aire acondicionado, enfriamiento evaporativo, ventiladores) (Ramos, 1998), y 30% en edificios comerciales y de servicios de la zona metropolitana. Por ello, la Comisión Nacional de Ahorro de Energía de la Secretaria de Energía y el Fideicomiso de ahorro de Energía promueven proyectos y normas que propicien un uso más eficiente de la energía. Como se apuntó anteriormente la energía destinada a climatizar esos elementos urbanos representa una retroalimentación que resalta el efecto de isla de calor. Por ello es indispensable en la planeación urbana considerar muy formalmente la mitigación de la isla de calor mediante la ubicación adecuada de los diferentes elementos urbanos. Así al mitigar la isla térmica no solo se ganará en ahorro de energía, sino que indirectamente se disminuirá la cantidad de gases invernadero depositados en la atmósfera y con ello un menor calentamiento global. Los ahorros de energía y la mitigación de los efectos de la isla de calor se pueden alcanzar mediante estrategias que involucren a la reforestación y posiblemente el incremento en el albedo de los materiales superficiales. En un ambiente urbano, es bien conocido que las plantas en general y los árboles en particular, al transpirar, redistribuyen la energía con un resultado de menor caldeamiento del aire, formando las llamadas islas “frías” que reducen la temperatura del aire no solo en el sitio donde se encuentran sino hasta dos o tres veces más el tamaño del área verde (Barradas, 1991; 1998; 1999; 2000). Sin embargo, el uso de albedos altos es una técnica que permanece durante todo el año, ya que consiste por ejemplo de pintar las superficies de los elementos urbanos de blanco o de instalar vidrieras espejo en las ventanas. En ciudades tropicales donde la altitud modifica el clima, y que por ello prevalece un clima templado, la manipulación del albedo probablemente no es una técnica adecuada, ya que la isla de calor puede ser benéfica en el periodo otoño-invierno disminuyendo el uso de calefacción con una reducción en el consumo de energía Utilizar la vegetación (árboles, arbustos, etc., elementos agrícolas) para mitigar la isla de calor podría implicar el diseño de una red de parques distribuidos estratégicamente en el área urbana. No obstante, es un hecho indiscutible que en las ciudades existe una reducción drástica de los espacios abiertos adecuados para la construcción de parques debido principalmente a las prioridades urbanas como la habitación y el tránsito vehicular. Tan solo en Ciudad de México se pierde anualmente cerca del 1.5% de las áreas verdes urbanas con el fin de optimizar el tránsito vehicular (Ezcurra, 1995). En estas circunstancias, es necesario concebir otras estrategias de reforestación urbana. En la ciudad existen sitios como las áreas de comercio e industriales, que pueden contener grandes parques urbanos y espacios abiertos. Instituciones como escuelas, hospitales, e incluso cementerios, comprenden grandes superficies adecuadas para la reforestación; patios, jardines y baldíos privados, inclusive los techos de algunos edificios ofrecen potencialmente la incorporación de plantas. Por otro lado, también es posible diseñar corredores con vegetación en las calles y avenidas (camellones y banquetas), que podrán servir como interconexiones entre las diferentes áreas verdes y áreas rurales circundantes, sirviendo también como eslabones de vida silvestre entre el campo y el hábitat urbano (Barradas, 1988; 1997). El aumento de la temperatura en una ciudad se debe principalmente a la redistribución de la energía, y explicado de una forma gruesa es porque el flujo de calor latente (QL) disminuye debido a la placa impermeable de cemento y asfalto y a la poca dotación de áreas verdes, por ello el flujo de calor sensible (QH) se incrementa y con ello la temperatura del aire (Ta), que actualmente en Ciudad de México la diferencia entre el centro y sus alrededores, puede ser hasta de 10 °C, ya que Jáuregui en 1996 reportó una diferencia de temperatura de 7.8 °C. Esta redistribución de la energía se debe en gran parte al uso del suelo en el sitio en estudio (Cervantes, 2001). Por ello, es necesario estudiar la redistribución de la energía en la ciudad y como afecta a Ta, tomando al balance de energía como marco de referencia e implementando modelos lineales que relacionen Ta con QH, y con el confort térmico (índices de confort bioclimático). Posteriormente, se realizarán simulaciones computacionales con árboles de diferentes especies y diferentes tasas de transpiración para determinar como esta función fisiológica pueda mitigar la contaminación térmica al modular QH, Ta y el índice de confort. La información obtenida dará la pauta para el establecimiento de normas mexicanas para la medición, análisis, valores máximos permisibles y mitigación o atenuación de este tipo de contaminación. Por otro lado, la metodología implementada en este proyecto servirá de base para la determinación de la contaminación térmica, su mitigación y su efecto en el confort bioclimático humano en cualquier otra ciudad de la República Mexicana.