The surface urban heat island and its manifestation in the urban structure of Mexico City
DOI:
https://doi.org/10.37636/recit.v5n3e227Keywords:
Surface-urban-heat-island, Urban-structure, Remote-sensingAbstract
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.
Downloads
References
T. R. Oke, "Towards better scientific communication in urban climate," Theor. Appl. Climatol., vol. 84, no. 1-3, pp. 179-190, 2006. https://doi.org/10.1007/s00704-005-0153-0. DOI: https://doi.org/10.1007/s00704-005-0153-0
O. R. García-Cueto, E. Jáuregui-Ostos, D. Toudert, and A. Tejeda-Martinez, "Detection of the urban heat island in Mexicali, B. C., México and its relationship with land use," Atmósfera, vol. 20, no. 2, pp. 111-131, 2007. http://scielo.unam.mx/pdf//atm/v20n2/v20n2a1.pdf
J. A. Voogt and T. R. Oke, "Thermal remote sensing of urban climates," Remote Sens. Environ., vol. 86, pp. 370-384, 2003. https://doi.org/10.1016/S0034-4257(03)00079-8. DOI: https://doi.org/10.1016/S0034-4257(03)00079-8
W. Zhou, G. Huang, and M. L. Cadenasso, "Does spatial configuration matter? Understanding the effects of land cover pattern on land surface temperature in urban landscapes," Landsc. Urban Plan., vol. 102, no. 1, pp. 54-63, 2011. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2011.03.009 DOI: https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2011.03.009
C. Yin, M. Yuan, Y. Lu, Y. Huang, and Y. Liu, "Effects of urban form on the urban heat island effect based on spatial regression model," Sci. Total Environ., vol. 634, pp. 696-704, 2018. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.03.350 DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.03.350
B. Zhou, D. Rybski, and J. P. Kropp, "The role of city size and urban form in the surface urban heat island," Sci. Rep., vol. 7, no. 1, p. 4791, 2017. https://doi.org/10.1038/s41598-017-04242-2 DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-017-04242-2
Felipe Fernández García, Fernando Allende Álvarez, Domingo Rasilla Álvarez, Alberto Martilli, and Jorge Alcaide Muñoz, Estudio de detalle del clima urbano de Madrid. Madrid: Ayuntamiento de Madrid, 2016. https://www.divulgameteo.es/fotos/meteoroteca/Estudio-clima-urbano-Madrid.pdf
T. R. Oke, Boundary Layer Climates, 2nd ed. Taylor & Francis e-Library, 1987.
M. C. Moreno-García, "Intensity and form of the urban heat island in Barcelona," Int. J. Climatol., vol. 14, no. 6, pp. 705-710, 1994. https://doi.org/10.1002/joc.3370140609 DOI: https://doi.org/10.1002/joc.3370140609
P. Lin, S. S. Y. Lau, H. Qin, and Z. Gou, "Effects of urban planning indicators on urban heat island: a case study of pocket parks in a high-rise high-density environment," Landsc. Urban Plan., vol. 168, pp. 48-60, Dec. 2017. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2017.09.024 DOI: https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2017.09.024
A. J. Arnfield, "Two decades of urban climate research: A review of turbulence, exchanges of energy and water, and the urban heat island," Int. J. Climatol., vol. 23, no. 1, pp. 1-26, 2003. https://doi.org/10.1002/joc.859 DOI: https://doi.org/10.1002/joc.859
T. R. Oke, "City size and the urban heat island," Atmos. Environ., 1973. https://doi.org/10.1016/0004-6981(73)90140-6 DOI: https://doi.org/10.1016/0004-6981(73)90140-6
H. Tran, D. Uchihama, S. Ochi, and Y. Yasuoka, "Assessment with satellite data of the urban heat island effects in Asian mega cities," Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinf., vol. 8, no. 1, pp. 34-48, 2006. https://doi.org/10.1016/j.jag.2005.05.003 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jag.2005.05.003
M. L. Imhoff, P. Zhang, R. E. Wolfe, and L. Bounoua, "Remote Sensing of Environment Remote sensing of the urban heat island effect across biomes in the continental USA," Remote Sens. Environ., vol. 114, no. 3, pp. 504-513, 2010. https://doi.org/10.1016/j.rse.2009.10.008 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rse.2009.10.008
S. Peng et al., "Surface urban heat island across 419 global big cities.," Environ. Sci. Technol., vol. 46, no. 2, pp. 696-703, Jan. 2012.
https://doi.org/10.1021/es2030438 DOI: https://doi.org/10.1021/es2030438
K. W. Oleson, G. B. Bonan, and J. Feddema, "Effects of white roofs on the urban temperature in a global climate model," Geophys. Res. Lett., vol. 37, no. 3, 2010. https://doi.org/10.1029/2009GL042194 DOI: https://doi.org/10.1029/2009GL042194
J. Peng, Y. Hu, J. Dong, Q. Liu, and Y. Liu, "Quantifying spatial morphology and connectivity of urban heat islands in a megacity: A radius approach," Sci. Total Environ., vol. 714, p. 136792, 2020. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.136792 DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.136792
L. W. A. van Hove, C. M. J. Jacobs, B. G. Heusinkveld, J. A. Elbers, B. L. van Driel, and A. A. M. Holtslag, "Temporal and spatial variability of urban heat island and thermal comfort within the Rotterdam agglomeration," Build. Environ., vol. 83, pp. 91-103, Jan. 2015.
https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2014.08.029 DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2014.08.029
L. Barradas, J. Cervantes, and G. Balderas, "UHI analysis in Puebla, Mexico, a high altitude tropical city." 2012. https://www.researchgate.net/publication/270050127_UHI_analysis_in_Puebla_Mexico_a_high_altitude_tropical_city
I. Barrera, "Metodología de evaluación de la sostenibilidad urbana a partir del análisis de las características climáticas y del medio físico construido.," Universitat Politècnica de Catalunya, 2018. 10.13140/RG.2.2.32151.44961
V. Barrandas, "La isla de calor urbana y la vegetación arbórea," Oikos, vol. 7, pp. 16-19, 2013. https://www.researchgate.net/publication/265905412_La_isla_de_calor_urbana_y_la_vegetacion_arborea
A. S. Díaz and E. P. Ruiz, "Uso De Percepcion Remota Y Sistemas De Informacion Geografica Para La Determinacion De Islas De Calor Urbano En Ciudad Juarez , Chihuahua," Memorias de resúmenes en extenso SELPER-XXI-México-UACJ-2015. Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Ciudad Juárez, Chihuahua, México, 2015. https://1library.co/document/zgwm1l3n-percepcion-remota-sistemas-informacion-geografica-determinacion-urbano-chihuahua.html
M. Méndez, C. Constantino, M. Uribe, G. Becerril, and L. Alejandra, "Isla de calor en Toluca, Méxcio," Cienc. ergo sum, vol. 14-3, pp. 307-316, 2007. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=10414308
M. B. Oseguera and V. L. Barradas, "The Actual Urban Heat Island in Mexico City," 8th International Conference on Urban Climate, vol. W5.222, no. August. pp. 10-11, 2012. 10.13140/2.1.3669.4081
J. Villanueva-Solis, A. Ranfla, and A. Quintanilla-Montoya, "Isla de Calor Urbana: Modelación Dinámica y Evauación de medidas de Mitigación en Ciudades de Clima Árido Extremo," SciELO, 2017. doi: 10.4067/S0718-07642013000100003 DOI: https://doi.org/10.4067/S0718-07642013000100003
L. Mercado and I. Marincic, "Morfología de Isla de Calor urbana en Hermosillo, Sonora y su aporte hacia una ciudad sustentable.," Biotecnia, vol. XIX, pp. 26-33, 2017. https://doi.org/10.18633/biotecnia.v19i0.407 DOI: https://doi.org/10.18633/biotecnia.v19i0.407
J. Navarro-Estupiñan, A. Robles-Morua, R. Díaz-Caravantes, and E. R. Vivoni, "Heat risk mapping through spatial analysis of remotely-sensed data and socioeconomic vulnerability in Hermosillo, México," Urban Clim., vol. 31, Mar. 2020. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2019.100576 DOI: https://doi.org/10.1016/j.uclim.2019.100576
INEGI. Instituto Nacional de Estadística y Geografía, "México en cifras," 2020. [Online]. Available: https://www.inegi.org.mx/app/areasgeograficas/?ag=09#collapse-Resumen.
CentroGeo, "Plataforma de Información Geoespacial," 2022. [Online]. Available: https://idegeo.centrogeo.org.mx.
INEGI. Instituto Nacional de Estadística y Geografía, "Aspectos Geográficos. CDMX," 2018.
M. Stathopoulou and C. Cartalis, "Downscaling AVHRR land surface temperatures for improved surface urban heat island intensity estimation," Remote Sens. Environ., vol. 113, no. 12, pp. 2592-2605, 2009. https://doi.org/10.1016/j.rse.2009.07.017 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rse.2009.07.017
Q. Weng, P. Fu, and F. Gao, "Generating daily land surface temperature at Landsat resolution by fusing Landsat and MODIS data," Remote Sens. Environ., vol. 145, pp. 55-67, 2014. https://doi.org/10.1016/j.rse.2014.02.003 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rse.2014.02.003
A. Karnieli, M. Bayasgalan, Y. Bayarjargal, N. Agam, S. Khudulmur, and C. J. Tucker, "Comments on the use of the Vegetation Health Index over Mongolia," Int. J. Remote Sens., vol. 27, no. 10, pp. 2017-2024, 2006. https://doi.org/10.1080/01431160500121727 DOI: https://doi.org/10.1080/01431160500121727
USGS, "United States Geological Survey," 2020. [Online]. Available: https://www.usgs.gov.
N. Agam, W. P. Kustas, M. C. Anderson, F. Li, and C. M. U. Neale, "A vegetation index based technique for spatial sharpening of thermal imagery," Remote Sens. Environ., vol. 107, no. 4, pp. 545-558, 2007. https://doi.org/10.1016/j.rse.2006.10.006 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rse.2006.10.006
J. Montejano et al., "Urban form and productivity in México 1995-2015," Eur. J. Sustain. Dev., vol. 9, no. 1, pp. 300-316, 2020. https://doi.org/10.14207/ejsd.2020.v9n1p300 DOI: https://doi.org/10.14207/ejsd.2020.v9n1p300
Published
How to Cite
License
Copyright (c) 2022 Itzia Gabriela Barrera Alarcón, Camilo Alberto Caudillo Cos, Sandra Lizbeth Medina Fernández, Felipe Gerardo Ávila Jiménez, Jorge Alberto Montejano Escamilla
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
The authors who publish in this journal accept the following conditions:
The authors retain the copyright and assign to the journal the right of the first publication, with the work registered with the Creative Commons Attribution license 4.0, which allows third parties to use what is published as long as they mention the authorship of the work and the first publication in this magazine.
Authors may make other independent and additional contractual agreements for the non-exclusive distribution of the version of the article published in this journal (eg, include it in an institutional repository or publish it in a book) as long as they clearly indicate that the work it was first published in this magazine.
Authors are allowed and encouraged to share their work online (for example: in institutional repositories or personal web pages) before and during the manuscript submission process, as it can lead to productive exchanges, greater and more quick citation of published work (see The Effect of Open Access).
