Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 5 (3): e227. Julio-Septiembre, 2022. https://doi.org/10.37636/recit.v5n3e227.
1 ISSN: 2594-1925
Artículo de investigación
La isla de calor urbano superficial y su manifestación en la estructura
urbana de la Ciudad de México
The surface urban heat island and its manifestation in the urban structure of
Mexico City
Itzia Gabriela Barrera Alarcón , Camilo Alberto Caudillo Cos , Sandra Lizbeth Medina Fernández
Felipe Gerardo Ávila Jiménez , Jorge Alberto Montejano Escamilla
Centro de Investigacion en Ciencias de Información Geoespacial, Contoy 137, Col. Lomas de Padierna,
Alcaldía Tlalpan, CP. 14240, Ciudad de México, México
Autor de correspondencia: Itzia Gabriela Barrera Alarcón, Centro de Investigación en Ciencias de Información Geoespacial, Contoy
137, Col. Lomas de Padierna, Alcaldía Tlalpan, CP. 14240, Ciudad de México, México, E-mail: ibarrera@centrogeo.edu.mx, ORCID:
0000-0002-5561-7177.
Recibido: 21 de Junio del 2022 Aceptado: 28 de Septiembre del 2022 Publicado: 30 de Septiembre del 2022
Resumen. - A partir del procesamiento de imágenes satelitales de alta y baja resolución (Landsat y Modis), el desarrollo de correlaciones
bivariadas entre Temperaturas de Superficie Terrestre diurnas, nocturnas y 27 métricas asociadas a la estructura urbana y localización, este
trabajo ha analizado la intensidad del fenómeno de la Isla de Calor Urbano en La Ciudad de México en uno de los meses más cálidos del año
2018. Esto ha permitido identificar las zonas más vulnerables ante dicho fenómeno y su asociación con las características de estructura urbana
de la misma. En este sentido, se identificó que las temperaturas nocturnas más altas se encuentran a una menor distancia del centro de la
Ciudad, es decir, en la zona más consolidada de la misma. La población de 65 o más años, que es la más vulnerable a sufrir problemas de
salud asociados a las altas temperaturas por un problema de termorregulación corporal, se localizan en zonas de la ciudad donde se
concentran las temperaturas nocturnas más altas. Asimismo, aunque en menor medida, se tiene una correlación directa con las altas
temperaturas y las zonas de mayor densidad de vivienda, mayor superficie de calles pavimentadas y mayor concentración de unidades
económicas por hectárea. Por el contrario, las zonas con las temperaturas nocturnas más bajas identificadas dentro de la Ciudad se
localizaron en las zonas con mayores alturas sobre el nivel del mar, sobre pendientes más pronunciadas y con mayor superficie de áreas libres.
Asimismo, la población de 0 a 14 años identificada también dentro del rango de vulnerabilidad a las altas temperaturas se localiza
principalmente en las zonas con temperaturas moderadas y/o bajas en las zonas periurbanas principalmente. Por otro lado, para identificar
las variaciones térmicas diurnas y nocturnas, tanto en suelo artificial como en suelo con cobertura natural, se generaron perfiles térmicos con
mediciones a cada 1000 m, identificando también el uso de suelo. Este perfil térmico ha permitido observar oscilaciones térmicas más
pronunciadas durante el día, localizando las temperaturas más altas en las áreas de cultivo, suelo habitacional y de uso mixto. Por el contrario,
las temperaturas nocturnas se estabilizan y manifiestan el fenómeno de la Isla de Calor Urbano en el cual se muestra que las temperaturas
más altas se concentran en la zona más densa de la ciudad (Alcaldía Cuauhtémoc y Alcaldía Benito Juárez), que han almacenado una mayor
cantidad de calor debido a las características de los materiales y composición del entorno urbano, y las zonas con cobertura natural bajan
debido a la facilidad para disipar el calor.
Palabras clave: Isla de calor urbano superficial; Estructura urbana; Percepción remota.
Abstract.- From the processing of high- and low-resolution satellite images (Landsat and Modis), the development of bivariate correlations
between daytime and nighttime land surface temperatures, and 27 metrics associated with urban structure and location, this work has analyzed
the intensity of the phenomenon of Urban Heat Island manifested in Mexico City in one of the warmest months of the year 2018 to identify the
most vulnerable areas to this phenomenon and their urban structure characteristics. Thus, the highest temperatures are found at a shorter
distance from the inner city, as the most consolidated area. The population aged 65 or over, which is the most vulnerable to health problems
associated with high temperatures and body thermoregulation, is located in areas of the city where the highest night temperatures are
concentrated. Likewise, to a lesser extent, there is a direct correlation between high temperatures and areas with higher housing density, a
greater surface area of paved streets, and a greater concentration of economic units per hectare. On the contrary, the zones with the lowest
temperatures identified within the city were located in areas with the greatest heights above sea level, on steeper slopes, and with a greater
surface of open areas. Likewise, the population aged 0 to 14 years, also identified within the range of vulnerability to high temperatures, is
located mainly in areas with moderate and/or low temperatures. On the other hand, to identify the diurnal and nocturnal thermal variations,
both in artificial and natural cover soil and their land use, thermal profiles were generated with measurements at every 1000 meters. This has
allowed it to observe more pronounced thermal oscillations during the day, with the highest temperatures in the cultivation areas, residential
land, and mixed-use. On the contrary, night temperatures stabilize and manifest the phenomenon of the Urban Heat Island in which it is shown
that the highest temperatures are concentrated in the densest area of the city (Alcaldía Cuauhtémoc and Alcaldía Benito Juárez), which have
stored a greater amount of heat due to the characteristics of the materials and composition of the urban environment, and the areas with a
natural cover go down due to the ease of dissipating heat.
Keywords: Surface urban heat island; Urban structure; Remote sensing.
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1. Introducción
El fenómeno de la Isla de Calor Urbana se ha
definido como la diferencia térmica entre el área
urbana y sus alrededores, siendo esta una clara
manifestación del impacto de las actividades
antropogénicas y el espacio para desarrollarlas.
Se entiende que emerge como resultado de dos
procesos diferentes pero asociados entre sí. El
primero se refiere a la alteración de la cobertura
del suelo, que pasa de ser suelo natural a suelo
artificial, cuyos materiales normalmente poseen
mayor inercia térmica. De tal manera que a mayor
superficie construida, mayor es la alteración de
los parámetros climáticos que contribuyen a
regular el clima local [1].
El segundo proceso, se refiere a las actividades
antropogénicas que se desarrollan en las ciudades
asociadas, por una parte, a la generación y
consumo energético [2]. Por tanto, la
combinación de los efectos de dicho fenómeno, el
crecimiento de la población urbana y las
actividades inherentes a su desarrollo, así como la
necesidad espacial para llevarlas a cabo están
minando la seguridad de las ciudades [3].
A partir de su medición, las Islas de Calor Urbano
pueden clasificarse en dos: i) las atmosféricas
(ICUA), que se identifican a partir de la
temperatura del aire localizada entre la capa dosel
y la capa límite de la ICU; y ii) las superficiales
(ICUS), que se evalúan a partir de las
Temperaturas de Superficie Terrestre obtenidas
mediante percepción remota. Sin embargo,
aunque ambas poseen patrones espaciales
similares, las ICUA suelen manifestar una mayor
diferencia térmica durante la noche, mientras que
las ICUS lo hacen en el día [3-5].
Asimismo, la intensidad de la ICU de una ciudad
está sujeta a las métricas empíricas e indicadores
utilizados para cuantificar el fenómeno. De tal
manera que al analizar su esencia física, está
determinada por una variedad de factores que se
pueden clasificar a grandes rasgos en [6]:
Externos: incluyen la ubicación
(lat./lon.), el clima (en particular el
viento), la proximidad a los cuerpos de
agua (asociados con la circulación de la
brisa del mar o lago), vegetación, etc.
Intrínsecos: representan
características específicas de la ciudad
(por ejemplo, tamaño de la ciudad,
fracciones de la cubierta terrestre,
emisiones de calor antropogénicas, su
estructura funcional, etc.
Sin embargo, ambas están ampliamente
relacionadas a los usos de suelo y la morfología
urbana, provocando contrastes térmicos en
zonas expuestas a la radiación solar y otras al
sombreamiento generado por las edificaciones
[7].
Así, la manifestación de este fenómeno ha sido
estudiado en diversas ciudades con distintas
variaciones en cuestión de cantidad,
temporalidad, tamaño, características de suelo
(tipos de revestimiento en calles y carreteras,
materiales de construcción, tipos de laminados,
cantidad de áreas verdes y cuerpos de agua),
procesos de planeación y estructura urbana,
climatología [8-11], entre otros. Esto ha
permitido vislumbrar estrategias que
posibiliten la mejora de condiciones térmicas
dentro de las ciudades, haciendo uso de una
gran variedad de modelos numéricos diseñados
para simular los procesos clave que rigen el
intercambio de calor, humedad e impulso de la
cubierta urbana.
Así, una de las recomendaciones para estos
estudios de acuerdo T.R. Oke [12], es realizar
trabajos comparativos entre ciudades con las
mismas características haciendo referencia a la
topografía, cuerpos de agua, clima (misma
latitud, región climática y condiciones de
nubosidad), tiempo (mismos días y periodos),
e instrumentación de medición, ya que se ha
demostrado la relación existente entre el
tamaño de una aldea, pueblo o ciudad y la
magnitud de la isla de calor urbano que esta
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produce, siendo la población el parámetro más
representativo para identificar el nivel de
urbanización.
Por citar algunos ejemplos de casos de estudio,
se encuentra el realizado por H. Tran [13] que
a partir de imágenes MODIS reportaron 18
mega ciudades asiáticas donde correlacionaron
la isla de calor urbano con la población de la
ciudad, densidad de urbanización y cubierta
vegetal. Por otra parte, M.L. Imhoff [14]
también indicó que hay un ciclo diurno y
estacional de la isla de calor urbano superficial
mostrando que la isla de calor urbano
superficial de verano (4.3°C) es más intensa
que la isla de calor urbano de superficie de
invierno (1.3° C) sobre las 38 ciudades con
mayor población en todo Estados Unidos
utilizando MODIS LST. Otro estudio a escala
mundial [15] intenta representar la variación
estacional de la intensidad de la isla de calor
urbano superficial (SUHII) en 419 ciudades,
evaluando diversos factores biofísicos y
socioeconómicos a partir de la utilización de
imágenes MODIS diurnas y nocturnas. La
investigación demuestra que existe una
correlación positiva con el albedo y la luz
nocturna entre las áreas urbanas y sus
alrededores con respecto a la Intensidad de la
Isla de Calor Urbano Superficial (SUHII),
mientras que la SUHII diurna presenta altas
correlaciones negativas con respecto a la
cantidad de cobertura natural y el tipo de
actividades que se desarrollan en las zonas
urbanas y suburbanas. Oleson por su lado [16],
emplea un esquema urbano dentro de un
Modelo Climático Global (GCM) para
cuantificar el impacto potencial de los techos
blancos como una estrategia de mitigación del
clima.
Las diferentes manifestaciones de la SUHII
durante ciertos periodos de tiempo en un
espacio determinado, son otros de los aspectos
que se evalúan para entender los diferentes
procesos urbanos que afectan dicho fenómeno.
Un ejemplo es el estudio realizado por J. Peng
[17] en la ciudad de Beijing el cual evalúa la
manifestación de la ICU a partir de los cambios
morfológicos y sistemas de conectividad del
año 2000 al 2015. Los resultados muestran que
estos procesos incidieron en el incremento de
la superficie asociada a la conectividad y las
altas temperaturas, generando así un gran
archipiélago de calor urbano que ha llegado a
ocupar hasta el 79.85% de la superficie de la
ciudad. Otro trabajo desarrollado en la ciudad
de Rotterdam por L. Van Hove et al [18],
integra al estudio de la variación espacio
temporal 2010-2012, en este caso, a la isla de
calor urbano atmosférica, los parámetros del
confort térmico viéndose afectado
principalmente en las zonas donde se
manifiesta más intensamente la ICUA en los
meses de verano.
Por otro lado, en México se han desarrollado
diversos trabajos en torno al estudio de la Isla
de Calor Urbana tanto atmosférica como
superficial [19-25].
Aquellas que han analizado dicho fenómeno en
ciudades de clima templado o cálido-húmedo,
han determinado que las temperaturas más
altas se presentan en las zonas céntricas y de
mayor densidad edificatoria, principalmente
por el tipo de materiales utilizados en las
superficies, el uso de suelo, la falta de
vegetación, y el empleo excesivo de sistemas
de refrigeración al interior de las edificaciones.
Por el contrario, aunque han sido más escasos,
aquellos estudios realizados en ciudades con
clima cálido-seco, demuestran que las zonas
más densas de la ciudad se manifiestan como
Islas Urbanas de Frío, siendo las periferias y las