Cómo los autos conectados pueden mapear islas de calor urbanas

Una mañana de mayo de 1927, el investigador Wilhelm Schmidt colocó un termómetro de mercurio en la puerta de su automóvil y condujo por Viena durante tres horas, registrando las temperaturas. Sus mapas térmicos resultantes mostraban áreas más cálidas que coincidían con «partes estrechamente construidas del centro de la ciudad» y contornos más fríos que trazaban parches boscosos, parques cubiertos de hierba y vías fluviales. Los esfuerzos de Schmidt fueron los primeros en cartografiar las “islas” de calor de una ciudad en un “mar” de entorno de temperatura más baja.

Durante la ola de calor de 2003 en Europa, estas islas se relacionaron con aproximadamente el 50 por ciento de las muertes relacionadas con el calor en partes de Inglaterra y con un aumento de las muertes entre los ancianos en París. La Agencia de Protección Ambiental cita estas zonas como un contribuyente destacado a las 702 muertes relacionadas con el calor reportadas en los EE. UU. en promedio cada año entre 2004 y 2018. Más de la mitad de la población mundial ahora vive en ciudades, lo que exacerba los efectos locales del aumento temperaturas globales—y el sufrimiento está empeorando.

La investigadora de meteorología de la Universidad de Toulouse, Eva Marques, y sus colegas ahora están actualizando la técnica del automóvil de Schmidt con una metodología moderna para trazar zonas de calor peligrosas. Su enfoque utiliza termómetros en automóviles personales conectados a Internet para mapear cómo las temperaturas pueden variar en unas pocas cuadras de la ciudad; dichos datos podrían ayudar a los planificadores urbanos a desarrollar políticas de mitigación del calor en lugares sin acceso a instrumentación sofisticada.

Las islas de calor urbanas ocurren cuando la cobertura natural del suelo se reemplaza con asfalto, concreto, acero u otros materiales que absorben y retienen más calor que su entorno. Esto mantiene estas áreas más cálidas, especialmente durante la noche. Las islas de calor también afectan la calidad del aire de una ciudad al influir en la humedad y en cómo se distribuyen los contaminantes en la atmósfera. “Con el aumento de eventos extremos como las olas de calor, los urbanistas deben repensar cómo se diseñan los espacios urbanos”, dice Marques.

Muchas ciudades carecen de redes de estaciones meteorológicas que puedan monitorear las islas de calor de manera integral, por lo que Marques y sus colegas aprovecharon los sensores conectados a Internet que se están convirtiendo cada vez más en equipos estándar en los automóviles. Primero, los investigadores recopilaron mediciones de los sensores de temperatura de los automóviles en la ciudad francesa de Toulouse, que tiene estaciones meteorológicas de alta resolución para comparar, y examinaron cómo factores como el flujo de aire afectaban la precisión de los termómetros montados en los automóviles. A continuación, los científicos crearon mapas de temperatura en varias ciudades de Europa occidental utilizando una base de datos que comprende millones de mediciones de sensores de automóviles que los fabricantes habían recopilado con fines de seguros entre 2016 y 2018.

Los investigadores descubrieron que podían estimar de manera confiable las variaciones de temperatura para espacios tan pequeños como 200 por 200 metros con datos detallados recopilados en intervalos de 10 segundos. Este método les permitió evaluar el calor a nivel de la calle, donde las temperaturas varían localmente según la actividad humana, la geometría urbana tridimensional y los flujos de aire. Su trabajo fue detallado en el Boletín de la Sociedad Meteorológica Americana.

«Las observaciones de vehículos conectados relacionadas con el clima son una fuente infrautilizada de observaciones a microescala», dice Amanda Siems-Anderson, científica investigadora del Centro Nacional de Investigación Atmosférica de EE. UU. (NCAR), que no participó en el estudio. «Este trabajo demuestra un uso novedoso para estos datos». Iain Stewart, investigador en climatología urbana de la Universidad de Toronto, que tampoco participó en el estudio, agrega que el trabajo “es provocativo y apunta a futuras posibilidades para la recuperación de datos en las ciudades”.

Los sensores instalados de fábrica en los vehículos pueden proporcionar una gran cantidad de datos relacionados con el tiempo y el clima, dice Siems-Anderson. El desafío es garantizar la consistencia y la calidad de los datos, así como construir una infraestructura sólida para extraer esos datos de suficientes vehículos. Por ejemplo, NCAR ya recopila datos de vehículos para complementar las previsiones meteorológicas mediante un sistema que se actualiza cada cinco minutos. Pero tales proyectos “usualmente usan de 10 a varios cientos [dedicated] vehículos, que no brindan una cobertura adecuada a menos que estén en un área muy confinada”, dice Siems-Anderson. Ir más allá de los estudios piloto requeriría una ampliación espectacular. Además, el control de calidad es crucial para los conjuntos de datos oportunistas recopilados por automóviles que simplemente se encuentran en un área.

Las autoridades están trabajando para lograr esas capacidades. Las iniciativas locales, estatales y nacionales en los EE. UU. tienen como objetivo instalar y operar infraestructura que pueda recopilar y procesar datos de vehículos conectados y mejorar la precisión de la investigación climática urbana impulsada por la comunidad. El Departamento de Transporte de EE. UU., por ejemplo, ha implementado programas piloto en lugares como Nueva York y Wyoming que monitorean el tráfico y el clima. Dichos datos podrían eventualmente llenar los vacíos entre las estaciones meteorológicas fijas para aplicaciones que incluyen mapeo y monitoreo de islas de calor urbanas.

“Nuestros mapas podrían ayudar a los investigadores a mejorar su comprensión de cómo los cinturones verdes, los nuevos edificios y las masas de agua afectan las variaciones térmicas locales”, dice Marques. Su objetivo es hacer que los datos sobre el clima urbano estén disponibles para los procesos de formulación de políticas. Por ejemplo, su equipo colabora con los funcionarios municipales de Toulouse para hacer que los patios de las escuelas sean más ecológicos y dar prioridad a los vecindarios para realizar mejoras a fin de enfriar los edificios de manera más eficiente, aunque todavía no utilizan los mapas recopilados por ella. Y algunas pequeñas ciudades francesas que carecen de redes sofisticadas de estaciones meteorológicas quieren usar mapas de calor para evaluar las condiciones urbanas, dice Marques. “Los datos de crowdsourcing son una nueva esperanza para producir y compartir mapas con estos municipios en los próximos años”, agrega.

Según Stewart, es difícil crear mapas de temperatura de calidad suficiente para la planificación de la ciudad, y el crowdsourcing de los datos necesarios se encuentra en las primeras etapas. Idealmente, los mapas también incorporarían lugares fuera de la carretera donde se congrega la gente. Pero eventualmente, dice Stewart, «las ciudades calurosas y abarrotadas en las regiones de bajos ingresos del mundo se beneficiarán más» de los mapas térmicos de colaboración colectiva. Históricamente, las ciudades de bajos ingresos en las regiones tropicales han sido poco estudiadas en climatología urbana, y muchas aún no tienen acceso a los instrumentos que benefician a otras partes del mundo; sin embargo, se encuentran entre las más vulnerables a la calefacción urbana.

Mapas más detallados de estas ciudades podrían ayudar a los planificadores a diseñar estrategias de mitigación y adaptación climática para abordar puntos problemáticos dentro de islas de calor individuales. “La ventaja de desarrollar este enfoque es que los autos están en todas partes”, dice Stewart. “Así que tienes el mundo entero al alcance de tu mano”.