Memoria para optar al título de Geógrafo / En las últimas décadas las ciudades chilenas han experimentado un acelerado proceso de crecimiento espacial, que ha significado sustituir usos y coberturas de suelo naturales y agrícolas por áreas urbanas (Romero et al., 2010). Dicho crecimiento ha provocado que las áreas urbanizadas sean mucho más cálidas que sus entornos no urbanos, conformando las llamadas islas de calor urbano. Así como la ciudad genera fenómenos de islas de calor, también lo hace respecto a la generación de islas o islotes de frescor, que son paisajes que registran temperaturas menores dentro de las islas de calor urbano (Moreno, 1999). Los estudios sobre las islas de calor urbano han tomado cada vez más fuerza en el ámbito de la Geografía. La ciudad de Londres fue la primera en atraer la atención de este tipo de investigaciones, ya desde principios del siglo XIX. La mayoría de las investigaciones se concentran en ciudades de climas templados o mediterráneos, siendo escasos los estudios que se enfocan en ciudades de climas áridos. En estos medio ambientes, es posible esperar que existan diferencias o particularidades propias en la totalidad de los atributos de sus climas urbanos, especialmente en sus islas de calor y frescor, debido especialmente a la sequedad de la atmósfera, ausencia de vegetación y humedad en los suelos, mayor transparencia atmosférica y con ello balances de radiación diarios negativos y altas oscilaciones térmicas diarias. Para Oke (1978) la forma e intensidad de estos fenómenos varía con el tiempo y el espacio, siendo el resultado de las características meteorológicas, geográficas y urbanas. Esta investigación analiza el comportamiento espacial y temporal de la intensidad de las temperaturas atmosféricas de la ciudad de Copiapó, localizada en el borde sur del Desierto de Atacama, uno de los más áridos del mundo, buscando identificar la generación de islas de calor y frescor urbano. Además analiza las diferencias de temperaturas atmosféricas y el origen de las islas de calor y frescor urbano entre las zonas climáticas locales. Como las islas de calor han sido consideradas causas de estrés térmico sobre los habitantes de las ciudades, que amenazan con expandirse en la medida que se concreten los pronósticos de calentamiento global, es relevante proponer medidas para paliar sus efectos negativos e incrementar y consolidar las islas de frescor. La investigación se divide en tres partes: la primera tiene como objetivo analizar el comportamiento de las temperaturas atmosféricas e islas de calor y frescor urbano. Para ello se utilizaron once estaciones fijas distribuidas en la ciudad, de las cuales nueve pertenecen al proyecto FONDECYT N°1130305 y las dos restantes a una red de alcance nacional denominada Red Agroclima. Mientras las primeras son de carácter experimental y se localizan sobre paisajes urbanos específicos y diferentes entre si, la segunda constituye una fuente de información sistemática sobre los climas y por ello sigue los estándares de instalación y funcionamiento propios de los servicios meteorológicos. La segunda parte divide la ciudad en zonas morfológicas y de similares usos y coberturas de los suelos denominadas zonas climáticas locales (ZCL), a las cuales se les atribuyen temperaturas atmosféricas e intensidad de las islas de calor y frescor urbanos. Para estimar el valor de las diferencias entre zonas, se empleó el test de Kruskal-Wallis y como prueba posterior para comparaciones pareadas, el test de C Dunett. Por úlltimo, en una tercera etapa, para poder formular lineamientos para la mitigación de islas de calor y consolidación de islas de frescor urbano, se realizó una revisión blibiográfica que interpretase los resultados empíricos anteriomente mencionados. La Ciudad de Copiapó revela que en periodo estival, la isla de calor urbano es más intensa en las horas de la mañana, mientras que por la tarde se aprecia el efecto “oasis” o desarrollo de menores temperaturas al interior de la ciudad como consecuencia de los efectos de sombra y de la vegetación urbana. En invierno, la ciudad tanto en la mañana como en la tarde se comporta como una isla de frescor, pero durante la noche se observan islas de calor de alta intensidad. En la época estival es cuando las diferencias son estadísticamente más significativas entre las temperaturas atmosféricas de las ZCL, que se intensifican, en comparación a lo observado en invierno. Además se comprueba que en verano las ZCL de alta y baja densidad de baja altura se asocian estrechamente a la generación de las islas de calor, es decir, las series construidas o urbanizadas están asociadas a mayores intensidades de islas de calor. Por otro lado las zonas “extensiva de baja altura” y de “cobertura vegetal rasante” se relacionan al origen de islas de frescor urbano.

Geógrafo / No autorizada para ser publicada en el Portal de Tesis Electrónicas de la U. de Chile.

Proyecto FONDECYT N°1161809 ; Beca Conicyt Magister Nacional (CONICYTPFCHA/MagísterNacional/2017 – 22170563) / Tesis para optar al Grado de Magíster en Urbanismo / La urbanización trae consigo la expansión urbana y la densificación, y con ello, importantes cambios que implican consecuencias ambientales significativas. El impacto de la ciudad no sólo se remite a la modificación del suelo, sino también a las condiciones climáticas y ambientales, pudiendo elevar las temperaturas, afectar los patrones de las precipitaciones y de los vientos, generando un mosaico de paisajes climáticos al interior de una urbe. Es por esta razón, que el estudio de los vínculos existentes entre clima y ciudad se muestra como una forma de buscar relaciones para hacer frente a las preocupaciones referidas al cambio climático y al crecimiento poblacional, siendo importante el entenderlas para poder construir mejores ciudades que provean calidad de vida para sus habitantes. En ese sentido, la planificación podría jugar un rol importante en el establecimiento de criterios normativos que permitan propiciar mejores climas locales, intentando reconciliar el bienestar social, el crecimiento urbano y la protección de los recursos ambientales. Actualmente, la ciudad de Melipilla pertenece a la provincia menos poblada de la Región Metropolitana y la que dispone de más recursos naturales y agrícolas. Paralelamente, proyectos de desarrollo territorial configuran a esta urbe como un enclave importante que podría significar un aumento en la demanda de suelo. Esta situación configura una oportunidad de desarrollar mejores instrumentos de planificación que equilibren lo urbanizado con el entorno. En ese sentido, la tesis propuesta tiene como objetivo la simulación de edificación máxima permitida en las manzanas urbanas en base a los criterios normativos del Plan Regulador Comunal, específicamente altura máxima, ancho de vías y porcentaje de ocupación de suelo, y con ello la clasificación de las zonas de acuerdo con la metodología de Stewart y Oke (2012) sobre Zonas Climáticas Locales o Local Climate Zones. Mediante el uso de compendios climáticos, imágenes satelitales y la metodología de Zonas Climáticas Locales, se realizó una previsualización de los efectos climáticos del Plan Regulador Comunal. Los principales resultados indican que para los usos de suelo de Vivienda y Equipamiento gran parte de la ciudad estará configurada con una tipología ZCL2, alta densidad de media altura, seguido de ZCL3, alta densidad de baja altura. Por tanto, el actual instrumento promoverá altas densidades con un fuerte predominio de medias alturas. Con estas zonificaciones es posible disponer de información climática urbana que permita a los futuros creadores de ciudad tener un marco de referencia para hacer ciudades más sustentables y más resilientes.

Se ha sintetizado la información de las temperaturas de emisión superficial obtenidas mediante 53 imágenes del satélite Terra MODIS, aplicando para ello promedios anuales y estacionales de las temperaturas estandarizadas, y reducción de las imágenes a factores complejos de los patrones espaciales usando Análisis de Componentes Principales (ACP); finalmente, se han realizado mapas de diferencias térmicas para conocer la intensidad de la isla de calor urbana de superficie (ICUs) estacional y anual. Los resultados muestran que la isla de calor tiende a localizar el máximo térmico en las comunas de Santiago, Providencia, Las Condes, Ñuñoa y Vitacura, conformando un núcleo cálido asociado a la mayor densidad construida; además, las comunas de Huechuraba y Quilicura conforman otro núcleo cálido, el que está asociado a viviendas de alto nivel de ingresos en el primer caso e industrias en el caso de Quilicura. El ACP revela cuatro patrones típicos, que explican el 90,6% de las situaciones, a saber: ICUs consolidada (44,5%), ICUs del piedmont y cuña de altos ingresos (22,3%), un tipo sin isla de calor urbana (20,2%) e ICUs más intensa al sur (3,6%). Finalmente, la intensidad de la isla de calor urbana de superficie es de mayor magnitud durante el otoño (7,4ºC), seguida de verano (5,9ºC), primavera (5,4ºC) e invierno (5,0ºC); incluso en verano y otoño supera los 7ºC en la zona oriente de la ciudad. De las situaciones sin isla de calor, se ha sugerido la hipótesis de efecto sumidero de calor o «urban heat sink», asociado a fuerte brisa de la Cordillera de Los Andes, que barre la ICUs y la desplaza al poniente de la ciudad, lo que en días de contaminación por material particulado (PM10) tendría efectos nocivos sobre la salud de la población de esa parte de la ciudad. Además, se modela la isla de calor urbana de superficie (ICUs) en función de una serie de variables geográficas y urbanas, con el propósito de plantear alternativas para la mitigación de los efectos negativos que las ICUs provocan a los habitantes de la ciudad de Santiago. Además, se entregan algunas directrices para una planificación territorial más sostenible. En total se utilizaron 42 mapas de isla de calor del año 2010, los cuales se generaron con imágenes satelitales Terra MODIS. Ellos fueron sintetizados en cinco cartografías, un mapa anual y cuatro correspondientes a las estaciones del año. Las variables explicativas para predecir la isla de calor fueron nueve: densidad de población y construida, elevación topográfica, NDVI, albedo, radiación solar y las distancias euclidianas al centro, la costa y los ríos y esteros. Los resultados de los modelos de regresión lineal múltiple por pasos indican coeficientes de determinación entre 47,39% y 80,08% (invierno y verano respectivamente). Las variables explicativas más influyentes son el albedo y el NDVI (relación negativa), y la densidad construida (relación positiva). Al modificar las variables que explican la ICUs se podría variar la intensidad de ella, por ejemplo: al aumentar de 10.000 m2 a 20.000 m2 construidos por hectárea la temperatura deberá aumentar entre 1ºC y 2ºC; implementando de áreas verdes un espacio sin vegetación, la isla de calor se verá reducida entre 1,2ºC y 5,5ºC; y al modificar el albedo de la ciudad desde un 10% a un 20% se consigue una reducción de la ICUs entre 1,1ºC y 2,7ºC.