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Analisis de la relacion entre temperaturas superficiales y tejidos urbanos como insumo para la planificacion urbana. El caso Temuco-Padre Las Casas, 2013.

Analysis of the Relationship between Urban Surface Temperatures as a Means for Urban Planning. A case study for Temuca- Padre Las Casas, 2013

Introduccion

Durante los ultimos treinta anos un tema que ha emergido con fuerza es el de los cambios globales asociados con sistemas naturales y, en particular, la relacion entre estos cambios y las influencias antropicas. En este sentido, las ciudades representan una de las mayores expresiones de la transformacion del medio natural por la accion humana, generandose importantes impactos ambientales, entre los que destaca las alteracion de las condiciones climaticas locales, al introducir variaciones en los parametros meteorologicos mas ligados a las condiciones de la superficie subyacente (Farina, 2001). Precisamente esta afectacion modificadora de las condiciones previas del territorio sobre el que se implanta hace que la ciudad tenga la propiedad de ser, en gran medida, productora de sus propias condiciones medioambientales (Carreras, Marin, Martin, Moreno y Sabi, 1990). Las transformaciones recientes--resultado de una ocupacion explosiva del territorio--, han producido la dispersion de la ciudad y, con ella, la insularizacion de los espacios naturales de borde con la consiguiente perdida de biodiversidad; la impermeabilizacion y el sellado de superficie;, la distorsion del ciclo hidrico; un excesivo consumo de materiales, de agua y de energia y, con ello, una alta emision de contaminantes atmosfericos. Una de las caracteristicas mas relevantes de los procesos de urbanizacion, es la diferencia de temperatura que se produce entre la ciudad y su entorno rural inmediato, fenomeno conocido como isla de calor (Azocar, Sanhueza y Henriquez, 2003).

Los cambios climaticos en las ciudades son resultado de los procesos de crecimiento espacial no controlado de las superficies urbanas, y del desaparecimiento desaprensivo de las areas verdes y cultivadas, que se ubicaban previamente en los terrenos que han transformado sus usos y coberturas de los suelos (Romero, Salgado y Smith, 2010). Los desafios y las oportunidades del cambio climatico en el futuro, a largo, mediano y corto plazo, estan reconocidos como elementos fundamentales en la planificacion estrategica para el siglo XXI, y la forma de abarcarlos y planificar es a traves de la mitigacion y la adaptacion (Barton, 2006). Estos cambios son un fenomeno aun en desarrollo y su acentuacion depende del acoplamiento entre la generacion de islas de calor urbano y los procesos globales de calentamiento atmosferico. En contrapartida, la reduccion del calor urbano se lograria con acciones de mitigacion y adaptacion, muchas de las cuales deberian formar parte de la planificacion ecologica de las ciudades, asi como del diseno de sus construcciones e infraestructura urbana (Romero et al., 2010). En este sentido, cobra gran relevancia que la planificacion urbana se oriente hacia una planificacion estrategica de las ciudades, como herramienta para mitigar las influencias antropicas y adaptarse a los impactos que ya estan en curso (Barton, 2009). Por ello, el rol de las ciudades en el proceso de adaptacion requiere precision e insercion en la planificacion sectorial y territorial (Barton, 2009). Anticipar los cambios y planificar en torno a ellos en elementos como infraestructura y vivienda es clave para reducir los riesgos asociados.

La constatacion de la existencia de las anomalias termicas que producen las ciudades es relativamente temprana. Se verifico por primera vez en la ciudad de Londres por el climatologo ingles Luke Howard en 1818. Estudios posteriores en Paris y en Viena confirmaron el mismo fenomeno, que en 1958 fue denominado por Manley como actualmente la conocemos: isla de calor urbana (Jauregui, 2005). Consiste en el exceso de calor generado en un ambiente urbano, e indica que las ciudades son, en general, mas calidas que su periferia. Esto es producto de un nucleo calido que se origina tanto por las emisiones de la ciudad, como tambien por los materiales que la componen por consecuencia de la impermeabilizacion y urbanizacion de los suelos (Capelli de Steffens, Piccolo, Hernandez y Navarrete, 2001). La hipotesis general senala que una superficie urbanizada eleva su temperatura como resultado de la reduccion de la cobertura vegetal, la reflectividad y el contenido de humedad del suelo (Pena, 2006). Algunas de las principales causas de este fenomeno son las diferencias en el balance de energia entre los distintos componentes de la ciudad, la reduccion de la evaporacion --producto de la disminucion de la vegetacion--, el incremento del almacenamiento de calor por parte de la ciudad, asi como la generacion de calor antropogenico, producto de la actividad humana (Gartland, 2009). La sustitucion del suelo natural por superficies impermeables--asfalto, pavimento--sumado al sistema de drenaje artificial, impide transformar la energia solar a traves de los procesos de fotosintesis o evaporacion del agua, lo que contribuye a la acumulacion de calor (Oke, 1987). De forma menos frecuente, las islas de calor tambien pueden originarse sobre superficies no urbanizadas, escasamente vegetadas y con bajo contenido de humedad que--al igual que los materiales de construccion urbanos--pueden tener un comportamiento termico favorable para su recalentamiento (Pena, 2006), lo que puede implicar que zonas sin urbanizar puedan presentar mayores temperaturas superficiales que algunas zonas urbanizadas.

La mayoria de las investigaciones sobre el fenomeno de las islas termicas urbanas se han realizado en paises de latitudes subtropicales. Sin embargo, en la ultima decada, han comenzado a surgir trabajos sobre ciudades latinoamericanas que han contribuido a ampliar el conocimiento de este fenomeno. Al respecto, Angel, Ramirez y Dominguez (2010), evidenciaron en Bogota la presencia de una isla de calor que se extiende por la mayor parte de la ciudad, y que supera en cerca de 3 [grados]C a la temperatura media de la periferia, al analizar datos de estaciones meteorologicas. En Caracas, mediante la utilizacion de Imagenes Satelitales, Cordova (2011) observo variaciones en los patrones de la temperatura superficial urbana, y determino la intensidad y extension de anomalias termicas superficiales.

Tambien han desarrollado estudios en el cono sur, donde de Schiller (2000) se evalua la presencia de islas de calor en dos ciudades argentinas. Primero se analiza Buenos Aires, donde sus resultados muestran diferencias de temperatura de 2-3 [grados]C entre al area urbana y su entorno inmediato. Adicionalmente, realizaron estudios de la isla de calor en Rio Gallegos, ciudad de menor tamano y poblacion donde, a pesar de las condiciones climaticas, la intensidad de la isla de calor registro una diferencia de 4 [grados]C.

En el caso de Chile, estudios realizados mediante la utilizacion de imagenes satelitales Landsat y otras tecnicas en la metropoli de Santiago, ciudades grandes como Valparaiso, y ciudades intermedias como Chillan, Rancagua, Los Angeles y Temuco, concluyen que se han desarrollado islas de calor urbano asociados a los cambios de usos y coberturas de los suelos causados por el rapido, continuo y persistente proceso de urbanizacion (Henriquez, Azocar y Sanhueza, 2002; Romero et al., 2010). Sarricolea, Aliste, Castro y Escobedo, (2008) analizan la maxima intensidad de la Isla de calor urbana de Rancagua a partir de mediciones de las temperaturas con transectos moviles y estaciones meteorologicas fijas, ademas de la utilizacion de imagenes Landsat, determinando que la maxima intensidad de la isla de calor urbana de Rancagua bordea los 6 [grados]C en verano y primavera, y 3 [grados]C para invierno y otono. Capelli de Steffens et al. (2001) analizan la isla de calor urbana estival en la ciudad de Temuco, para lo que efectuaron mediciones de temperatura del aire y humedad a traves de la ciudad para determinar la forma y la intensidad de la isla de calor urbano. Concluyen que la ciudad presenta un comportamiento termico diferenciado a lo largo del dia, generandose una isla de calor que responde en lineas generales al modelo ideal de calentamiento urbano.

Las caracteristicas fisicas de los materiales en la ciudad muy distintas a los del medio natural provocan grandes diferencias en el albedo, siendo este en terminos generales menor en la superficie urbana, por lo que hay gran retencion de calor (Alarcon, 2009). Sin embargo, la ciudad posee diferencias en la distribucion de los valores termicos dentro de ella, debido a que las coberturas de suelo urbano presentan una gran variabilidad. Por la existencia de zonas con diferentes usos y coberturas de suelos, densidades de construcciones y disenos urbanos, existe un complejo patron espacial y temporal de las islas de calor. Esto se traduce en que sus diferentes elementos constituyentes como los edificios, calzadas, techos y cubiertas vegetales, muestren un comportamiento desigual en cuanto a sus indices de reflexion de la radiacion solar, determinando asi una diferenciacion espacial en las perdidas y ganancias de calor. Como consecuencia de esto, al interior de la ciudad se establece una variacion termica intraurbana, que se manifiesta como archipielagos termicos donde se observan islas de calor y frio (Romero y Molina, 2007). El albedo urbano influye notablemente en la reflectividad y la absorcion de energia solar por parte de las cubiertas terrestres. Un mayor albedo implica una menor acumulacion de calor, y por consiguiente, una merma las islas de calor.

Al respecto Romero et al. (2010), cita a Lowry (1977), quien sostiene que el estudio de las diferencias entre zonas urbanas y rurales es poco efectivo para identificar los efectos de la urbanizacion sobre variables climaticas, como la temperatura, por lo que propone clasificar y analizar subzonas urbanas integrando el paisaje local y las caracteristicas especificas del lugar. Tambien plantea que Withford, Ennos y Handley (2001) establecieron una diferencia de hasta 7 [grados]C de temperatura de emision superficial entre zonas con 15% y 50% de area verde.

Para evidenciar este fenomeno, es necesario contar con informacion que permita diferenciar las temperaturas superficiales al interior de la ciudad. Las tecnicas tradicionales empleadas para medir parametros climaticos, han sido la utilizacion de datos provenientes de estaciones meteorologicas fijas y de transectos moviles (Romero et al., 2010; Capelli de Steffens et al., 2001). Sin embargo, estas tecnicas presentan algunos inconvenientes que dificultan su utilizacion. Las estaciones meteorologicas convencionales, por lo general, se encuentran ubicadas en los aeropuertos -situados fuera de la ciudad-, o bien lo hacen sobre paisajes estandarizados que justamente evitan el efecto de los factores urbanos locales (Romero et al., 2010). Por otro lado, en algunas ciudades la densidad de estaciones no es suficiente para poder establecer certeramente la variabilidad espacial del parametro medido a una escala intraurbana, lo que tiende a homogeneizar la distribucion espacial de la variable, impidiendo la diferenciacion. Respecto a los transectos moviles, la mayor dificultad radica en el despliegue operativo que requieren, lo que limita enormemente su utilizacion para hacer un monitoreo sistematico, dado el alto costo de implementacion y la logistica en terreno requerida.

Ante este escenario, la teledeteccion satelital se establece como una tecnica muy apropiada para ser utilizada en los estudios de clima urbano, especificamente en el monitoreo de la variabilidad termica intraurbana. Esto debido a que los sensores situados en satelites captan la temperatura radiante de las superficies urbanas que codifican la radiacion emitida por la superficie terrestre en la dimension del infrarrojo termico del espectro electromagnetico -temperaturas superficiales-, empleandose el concepto de isla de calor de superficie para referirse a la elevacion de la temperatura superficial de un area en relacion con la de su entorno (Arnfield, 2003; Stone y Rodgers, 2001; Voogt, 2003) lo que permite un analisis detallado de la distribucion espacial de la misma y su correlacion con variables urbanas (Fernandez y Moreno, 2004). Por lo general, las temperaturas superficiales de las coberturas del suelo presentan una alta correlacion con las temperaturas atmosfericas, principalmente aquellas medidas en el volumen de aire proximo a la superficie urbana, lo que valida el empleo de imagenes satelitales termicas como fuentes de datos fiables para inferir las caracteristicas de la isla de calor (Arnfield, 2003; Stone y Rodgers, 2001).

El aumento en la demanda de energia en las areas urbanas, causado por la actividad industrial, el uso de vehiculos, las calefacciones y otras actividades humanas, favorecen el aumento de la contaminacion ambiental, causada por las emisiones de material particulado de diferentes tamanos (Romero et al., 2010). Como consecuencia de esto, la atmosfera urbana suele contener gran cantidad y variedad de particulas en suspension, algunas de ellas contaminantes. Asi se puede llegar a producir episodios que alteren la calidad de vida de sus habitantes (Capelli de Steffens et al., 2001).

Uno de los contaminantes de mayor presencia en las ciudades es el material particulado PM10, el que esta constituido por una mezcla heterogenea de sustancias quimicas y particulas de tamano menor a 10 micrones emitidas directamente al aire y totalmente respirables. La poblacion esta regularmente expuestaa ella y las concentraciones de PM10 han sido correlacionadas con la ocurrencia de enfermedades y muertes, causadas especialmente por problemas respiratorios y cardiovasculares (Ostro, Valdes y Sanchez, 1998). Este material particulado presenta una gran variabilidad en su distribucion espacial, dado que hay ciertos factores que contribuyen a su concentracion en sectores especificos. La isla de calor es uno de estos factores, ya que genera una convergencia del aire superficial desde zonas de menor temperatura hacia zonas de mayor temperatura. Este flujo convergente tiende a reducir la ventilacion dentro de la ciudad, lo que contribuye a dificultar la dispersion de los contaminantes. Esto favorece su concentracion sobre las zonas mas calidas y origina la tipica formacion urbana denominada cupula de contaminantes, que se ve incrementada por situaciones anticiclonicas y que solo puede ser eliminada por la llegada de frentes frios que aporten vientos y lluvias a la ciudad (Oke, 1997).

La totalidad de las ciudades chilenas estan sometidas a episodios de inversiones termicas que tornan altamente vulnerables sus condiciones atmosfericas, por lo que la planificacion ambiental urbana debe controlar especialmente el crecimiento de las fuentes de contaminacion y la generacion de areas calidas hacia las cuales se dirijan las masas de aire contaminadas, como sucede con las islas de calor (Romero et al., 2010), como establecen algunos autores al plantear que la introduccion de nuevas superficies construidas aumentan los niveles de contaminacion atmosferica que se relacionan directamente con el incremento de las temperaturas (Pauleit, Ennos y Golding, 2005; Whithford et al., 2001; Oke, 1998).

Dado que la urbanizacion es uno de los principales factores de incremento de la temperatura a escala local, el control y manejo de los climas urbanos se establece como una tarea relevante para la planificacion y gestion ambiental de las ciudades (Oke, 1987), mediante la optimizacion de los usos de suelo urbano para minimizar las cargas ambientales sobre el sistema (Haber, 1999). Dado que en Chile la planificacion urbana se entiende como el proceso que se efectua para orientar y regular el desarrollo de los centros urbanos (Ministerio de Vivienda y Urbanismo [Minvu], 2005), para que este proceso sea ambientalmente sustentable y contribuya a mejor la calidad de vida de la poblacion que habita en las ciudades, es necesario que se elaboren evaluaciones ambientales urbanas que aporten conocimientos que se integren como parte de los planes y programas de planificacion y gestion urbana (Opazo, 2010).

En las ultimas decadas, en las ciudades chilenas han ocurrido importantes procesos de expansion urbana impulsados por las transformaciones economicas, sociales, culturales y ambientales que han experimentado (Romero y Molina, 2007). Esto se ha reflejado en complejos patrones de ocupacion del suelo que se expresan en un mosaico de diversas tipologias de ocupacion (Salinas y Perez, 2011).

En particular, la ciudad de Temuco ha experimentado un significativo cambio en su estructura urbana, producto de un acelerado y continuo proceso de crecimiento poblacional, el que se acentuo a partir de la decada del sesenta. En ese momento comenzo a constituirse en un polo de atraccion para los diferentes habitantes de las ciudades del sur del pais y de la misma region (Romero, Toledo, Ordenes y Vasquez, 2001). En este escenario, el rol urbano de la ciudad ha ido gradualmente absorbiendo las otras funciones del territorio comunal. La tendencia ha sido disminuir la poblacion rural y propiciar la especializacion del territorio en actividades relacionadas a los servicios y comercio, aumentando a su vez la poblacion y superficie urbana (Minvu, 2007). Este explosivo crecimiento de la superficie urbanizada del area urbana de Temuco y Padre Las Casas, ha traido aparejado una serie de impactos ambientales, entre los que destaca el serio deterioro de la calidad del aire urbano. Durante el periodo otono-invierno de cada ano, la poblacion esta expuesta a niveles peligrosos de contaminantes atmosfericos, principalmente material particulado respirable PM10. Las principales fuentes de contaminacion son las estufas y cocinas a lena (Sanhueza et al., 2006).

En el mes de marzo del ano 2005, estas comunas fueron declaradas zonas saturadas de PM10. A partir de esta declaracion, se dio inicio a la estructuracion del Plan de descontaminacion de dichas comunas, el cual establece medidas tendientes a recuperar la calidad del aire de Temuco y Padre Las Casas. En terminos generales las medidas que se han tomado en el marco de este plan han puesto enfasis en la reduccion de emisiones provenientes de la combustion residencial de lena, complementado tambien con medidas de control de las fuentes industriales, transporte y agricolas (Comision Nacional del Medio Ambiente [Conama], 2005).

Sin embargo, la problematica de la contaminacion atmosferica no ha sido abordada desde la optica de la planificacion urbana, que deberia incorporar en sus instrumentos lineamientos que orienten el desarrollo de la ciudad, mediante el diseno de alternativas de crecimiento sustentable que reduzcan o mitiguen la formacion de islas de calor. Se deberia buscar, por ejemplo, contribuir a reducir la concentracion de contaminantes en el area urbana, traves de la planificacion del crecimiento urbano

En este sentido, el proposito del presente trabajo es analizar el patron de distribucion espacial de las temperaturas de emision superficial al interior del area urbana, estableciendo ciertos paralelos entre esto y las tipologias de ocupacion del suelo. Esto servira para luego identificar los parametros que podrian explicar dichos paralelos, tales como la morfologia del tejido urbano, la compacidad (que expresa la idea de proximidad urbana, aumentando el contacto y la posibilidad de interconexion entre los ciudadanos) de este, su cobertura vegetal o reflectividad. Finalmente, el trabajo discute como estas caracteristicas pueden incidir en la distribucion de material particulado al interior del area urbana. Para lo anterior, la investigacion establece una hipotesis operativa, la cual da cuenta que pese a que la literatura plantea que existe una relacion entre la ciudad, en tanto hecho construido, y el aumento de la temperatura superficial en relacion a su contexto inmediato, no siempre es posible establecer una relacion clara entre la morfologia de los tejidos urbanos y la variacion que pueda registrar la temperatura superficial, ya que pueden existir otras variables que expliquen de mejor forma el fenomeno distributivo de las temperaturas superficiales. Con esto se espera contribuir a una planificacion urbana ambientalmente sustentable del area urbana consolidada de Temuco--Padre Las Casas.

Metodologia

Area de estudio

El sistema urbano Temuco-Padre Las Casas es la cabecera administrativa de La Araucania, donde su jerarquia funcional y demografica supera ampliamente a las otras ciudades mayores como Angol y Villarrica, en la Region o Valdivia y Los Angeles en las regiones vecinas.

Este estudio se llevo a cabo en el area urbana consolidada de la conurbacion TemucoPadre Las Casas en el ano 2013 (Figura 1). Esta se encuentra localizada en el centro sur de Chile (38[grados] 45' S y 72[grados] 40' W). El sitio de emplazamiento morfologicamente corresponde a terrazas fluviales del rio Cautin que se desarrollan en forma encajonada entre los cerros Nielol (350 m.) y Conunhueno (360 m.). Climaticamente, corresponde a la region mediterranea chilena de depresion intermedia, con clima subtropical en transicion a templado humedo. A traves del ano se alternan las influencias anticiclonicas y ciclonicas, con un periodo seco estival corto si se lo compara con el de Santiago u otras ciudades intermedias (Capelli de Steffens et al., 1997).

En cuanto a la poblacion, el area urbana de Temuco-Padre las Casas ha mantenido entre periodos intercensales una variacion porcentual sobre la media nacional de 2,87%, y particularmente en el sector de Padre las Casas, que debido al fuerte crecimiento experimentado en los ultimo veinte anos se ha constituido como una nueva comuna. En terminos de poblacion, si bien la Region de la Araucania presenta un crecimiento por debajo del promedio nacional, la conurbacion formada por las comunas de Temuco y Padre las Casas mostro una tendencia diferente. En particular, la comuna de Padre las Casas registro crecimiento de 3,03%, aumentando en 41,66% el numero total de viviendas para el periodo 2002- 2012 (Figueroa, 2013).

El rapido crecimiento demografico experimentado por la conurbacion TemucoPadre Las Casas se ha traducido en una acelerada expansion fisica, producto de una fuerte inmigracion. Esto ha reforzado la primacia de Temuco, consolidando su gravitacion en un area de influencia que supera a la Region de la Araucania y ha generado una demanda habitacional que no se cubre dentro de la ciudad. Es asi que en los ultimos anos la expansion ha sido absorbida en parte por localidades vecinas, como las cercanas Cajon y Labranza, creandose una estructura de centros urbanos con distintos niveles de gravitacion (Minvu, 2007).

Delimitacion del area urbana y clasificacion topologica

El area urbana consolidada fue delimitada mediante fotointerpretacion y digitalizacion sobre una imagen GeoEye del ano 2013, a una escala de 1:25.000, para lo cual se emplearon criterios de discriminacion como textura, forma, patron y tonalidad para diferenciar el espacio urbano del rural. El proceso fue realizado considerando el area urbana consolidada de la conurbacion Temuco-Padre Las Casas en el ano 2013. Esto implica que no se consideraron zonas que si bien pueden estar dentro del limite urbano establecido en los instrumentos de planificacion territorial de cada comuna, no presentan un uso urbano caracteristico. Se excluyeron areas de proteccion y areas de restriccion, ademas de zonas residenciales especiales de muy baja densidad que se encuentran fuera del area consolidada.

Para realizar la clasificacion de tipologias urbana en el area consolidada, se tomo como base la clasificacion propuesta por Salinas y Perez (2011), adaptada del proyecto Corine Land Cover, puesto que esta categorizacion se centra especificamente en las superficies artificiales o construidas. Se incorporaron dos tipologias mas a las tipologias originales y se reagruparon algunas, a modo de ajustarse a la configuracion urbana presente en el area de estudio.

Temperatura superficial del area urbana consolidada y relacion con parametros explicativos

Las temperaturas de emision del area urbana consolidada se obtuvieron a partir del procesamiento digital de la banda 6L de la subescena satelital Landsat ETM de parte de la Region de la Araucania, adquirida el 8 de agosto de 2013 a las 14:43 PM, hora local, con una resolucion espacial de 60 metros. La fecha de la imagen obedece a que se busco relacionar la temperatura superficial del area urbana con las emisiones de material particulado, y como estas tienen su pico en los meses de invierno, se utilizo una imagen correspondiente a ese periodo, que contuviera un porcentaje de nubosidad inferior al 10%.

Dado que se pretendia transformar los niveles digitales de los pixeles de la imagen a un parametro fisico como la temperatura, fue necesario realizar la correccion radiometrica de la imagen. Para ello se utilizo el modelo de sustraccion de objetos oscuros, tambien conocido como metodo de Chaves, mediante el modulo Atmos de Idrisi Selva. En el mismo programa se realizo la conversion de los niveles digitales de la imagen a temperatura en grados Celsius, para lo que se empleo el modulo Thermal, en el cual se incluyeron todos los parametros necesarios para la conversion. Posteriormente la imagen resultante fue exportada a ArcGIS 10, donde fue recortada para dejar la imagen de temperatura superficial solo para el area de interes del trabajo. Para analizar el patron de distribucion espacial de la variable en cuestion, se realizo un analisis de la distribucion de los datos de temperatura y un analisis exploratorio para ver el grado de autocorrelacion entre ellos, utilizando el Indice de Moran en Idrisi mediante el modulo spatial autocorrelation de Idrisi.

La reflectividad y contenido de humedad del suelo fueron obtenidos a partir de una transformacion ortogonal (tasseledcap) en Idrisi (Eastman, 2003), que realiza una combinacion de bandas, lo que se sustenta en la alta correlacion que existe entre las bandas reflectivas (visible, infrarrojo cercano y medio) (Huang, Wylie, Yang, Homer y Zylstra, 2001). Como resultado de esta transformacion se tomaron dos de las imagenes resultantes que representan los valores tematicos requeridos: brillo para la reflectividad y verdor para la vegetacion. Una vez obtenidos los parametros se aplico el metodo de regresion lineal entre la temperatura superficial como variable dependiente y la cobertura vegetal y la reflectividad como variables independientes, utilizando el modulo Regress de Idrisi.

Distritos de emision

El mapa de emisiones de material particulado por zonas se genero utilizando como base la informacion del estudio <<Actualizacion del inventario de Emisiones Atmosfericas en las Comunas de Temuco y Padre Las Casas>>, elaborado por el Dictuc en 2009. Se utiliza esta fuente de informacion, por ser la mas actualizada. El plan de descontaminacion de Temuco y Padre Las Casas establece que al menos cada cinco anos se actualizara un inventario de emisiones de los principales contaminantes atmosfericos. Sin embargo, hasta la fecha no hay una nueva actualizacion disponible, por lo que se utilizo esta fuente. Los datos de emision por distrito se tabularon y se representaron en ArcGIS 10, generandose un mapa de graduacion de color que representa los niveles de emision por cada distrito censal.

Para relacionar la emision por distritos con las temperaturas superficiales, se realizo un procedimiento de analisis espacial a traves de la superposicion de ambas capas tematicas. Para ello se llevo a cabo un proceso de re-escalamiento de la capa de temperatura superficial, mediante el calculo del promedio de los valores de temperatura de los pixeles pertenecientes a cada distrito.

Resultados

Clasificacion Tipologica del Area Urbana Consolidada

El area urbana consolidada de la conurbacion Temuco-Padre Las Casas alcanzo una superficie de 3780,44 hectareas para el ano 2013, sin considerar areas de proteccion y areas de restriccion, ni zonas residenciales especiales de muy baja densidad que se encuentran fuera del area consolidada.

La informacion sobre tipologias de ocupacion urbana para el ano 2013 se sintetiza en la tabla 1 y se representa espacialmente en la Figura 2, en la que se observa el total de superficie ocupada por cada tipologia para el ano en estudio. A nivel de la intercomuna se observa como tipologia predominante el tejido residencial continuo de mediana densidad con un 61,6%, que se distribuye en forma homogenea por toda el area de estudio. La siguiente tipologia con mayor presencia es la de tejido residencial continuo denso, que ocupa un 15,8% de la superficie total. Esta se concentra en el sector central del area urbana tanto de Temuco como de Padre Las Casas. La tercera tipologia con mayor presencia corresponde al tejido residencial discontinuo de baja densidad con un 8,8%, que se concentra exclusivamente en el limite poniente del area urbana de Temuco. Posteriormente se encuentran las areas industriales y galpones que ocupan un 6,6% del area de estudio, y se situan en tres areas bien definidas. Estas corresponden a los sectores surponiente y nororiente del area urbana de Temuco, y al sector poniente del area urbana de Padre Las Casas. Por su parte, la tipologia de espacios abiertos ocupa un 5,5% del area total, presentando un patron de distribucion espacial bastante diferenciado entre ambas comunas. En el caso de Temuco, estos espacios se distribuyen en forma de parches aislados, concentrandose fundamentalmente en el sector sur poniente. En tanto en Padre Las Casas, la tipologia de espacio abierto se presenta como un continuo que separa el nucleo central de urbanizaciones mas recientes que se han establecido en el sector sur.

Se encuentran el resto de las tipologias identificadas con una superficie ocupada bastante menor. El tejido residencial discontinuo en bloques ocupa un 0,8% de la superficie y se concentra mayoritariamente en el sector norponiente del area urbana de Temuco, teniendo una representacion menor en Padre Las Casas. Posteriormente se encuentra la tipologia cementerio que corresponde al 0,4% del area, que esta representada por el respectivo cementerio de cada comuna. Finalmente, con un 0,3% se encuentra la tipologia de areas comerciales, que se localizan en el sector central del area urbana de Temuco, y con un 0,2% se encuentra el tejido residencial discontinuo disperso que se localiza en la zona norponiente del area urbana de Temuco. Cabe destacar que la suma total de usos residenciales para el area de estudio alcanza mas de 87% del total, quedando escasamente representadas las tipologias comerciales e industriales, lo que evidencia la fuerte vocacion residencial de la conurbacion.

Patron de distribucion de las temperaturas superficiales

El mapa de temperaturas superficiales (figura 3) permite apreciar el patron que sigue la distribucion de la variable sobre el area de estudio. Se observa una alta autocorrelacion entre los datos, lo que espacialmente se evidencia por agrupamientos de los valores de temperatura que establecen unidades territoriales claramente diferenciables. Esto se corrobora con el analisis del I de Moran, ya que arroja un valor de 0,95, indicando una elevada concentracion de los datos.

La distribucion de la temperatura de emision superficial al interior de la conurbacion (tabla 1) indica que predominan las zonas con valores comprendidos entre los 10,21 y 12,90 [grados]C con un 44% de la superficie, localizandose en el sector central del area urbana de Temuco y en la periferia del area urbana de Pade Las Casas. Con un 24% siguen las areas con valores comprendidos entre los 7,60 y 10,20 [grados]C que se presentan en casi toda la periferia de area urbana de Temuco, y en la zona central del area urbana de Padre Las

Los resultados del analisis de la relacion estadistica entre las temperaturas superficiales y los parametros explicativos se muestran en la tabla 2. Se aprecia un debil coeficiente de regresion negativo de -0,004 entre temperatura superficial y cobertura de vegetacion, con un coeficiente de correlacion de -0,013 que indica una muy baja asociatividad entre ambas variables. Para el parametro reflectividad, el coeficiente de regresion es de -0,087 y el coeficiente de correlacion es de -0,496 denotando este parametro una mayor asociatividad con la temperatura superficial del area de estudio.

Mediante el analisis de superposicion se aprecia que en el caso de Temuco las temperaturas mas altas se concentran mayoritariamente en zonas correspondientes a tejido residencial discontinuo de baja densidad, y en menor medida a zonas correspondiente a areas industriales y galpones. En el caso de Padre las Casas las mayores temperaturas se encuentran en las zonas con tejido industrial y galpones, tejido residencial discontinuo de mediana densidad y espacios abiertos. Por otra parte, las menores temperaturas en Temuco se encuentran en zonas con tejido residencial continuo de mediana densidad, y en Padre Las Casas en zonas con tejido residencial continuo denso.

Relacion entre la emision de material particulado y las temperaturas superficiales

La figura 5 muestra las emisiones de material particulado PM10 para cada uno de los distritos censales del area urbana consolidada de la intercomuna. Espacialmente se distinguen dos areas que concentran la mayor cantidad de emisiones a la atmosfera. La primera esta en el sector poniente de Temuco, compuesta por los distritos de Javiera Carrera, Av. Alemania y Universidad con un total de 744,89 ha, los tres distritos con emisiones por sobre las 1000 ton/ano. Las temperaturas superficiales presentes en estos distritos muestran que un 45,6% corresponde al rango comprendido entre 10, 21 y 12,90 [grados]C y un 34,3% corresponde al rango comprendido entre 12, 91 y 15, 54 [grados]C. Esto indica que la mayor parte de esta zona con altas emisiones de material particulado presenta ademas elevadas temperaturas de emision superficial en el periodo de invierno. Esta condicion permite hipotetizar que sobre esta zona se puede estar produciendo una mayor concentracion del material particulado que en el resto de la ciudad, debido a que las mayores temperaturas que este sector presenta con respecto al resto del area urbana consolidada podria estar produciendo un flujo de aire convergente hacia este sector. Esto contribuiria a dificultar la dispersion de los contaminantes, favoreciendo su concentracion sobre esta zona.

El segundo sector con altas emisiones corresponde al que se compone por los distritos de Pueblo Nuevo y Santa Rosa, con un total de 526,67 ha, ambos tambien con emisiones por sobre los 1000 ton/ano. En el caso de esta area hay menor presencia de altas temperaturas de emision, puesto que los rangos mas altos comprendidos entre 12, 91 y 15, 54 [grados]C y entre 10, 21 y 12, 90 [grados]C representan un 7% y un 21% respectivamente. En contrapartida, las areas comprendidas entre los dos rangos de menor temperatura superficial (2, 27 y 4, 88 [grados]C y 4, 89 y 7, 59 [grados]C) corresponden a un 24% del area. A diferencia del area anteriormente descrita, en este sector es probable que, dadas sus menores temperaturas, exista una mejor dispersion de los contaminantes.

Discusion y conclusiones

Las temperaturas superficiales del area urbana consolidada de Temuco y Padre Las Casas, captadas por el sensor remoto, se presentan con marcados contrastes en cuanto a su distribucion espacial, evidenciando una alta heterogeneidad y un importante desarrollo de zonas con mayores temperaturas en sectores especificos.

Segun el analisis de los factores relevados, el mas relevante para explicar el patron que siguen las temperaturas superficiales--dada la escala en la cual se trabajo--, es la reflectividad de las superficies, no asi la morfologia de los tejidos o la compacidad de estos.

En este sentido, el color de los techos de las construcciones induce marcados contrastes en la distribucion de las temperaturas de emision del area de estudio. Sectores con techos de colores mas claros con un alto albedo coincidentemente son los que presentan las menores temperaturas. Eso ratifica lo planteado por Zinzi y Fasano (2009) respecto a que el albedo urbano influye notablemente en la reflectividad y la absorcion de energia solar por parte de las cubiertas terrestres. En Padre Las Casas estas zonas estan asociadas al tejido residencial continuo denso que se establece en el centro del area urbana. Esto explica que en general la zona central del area urbana de Padre Las Casas tenga menores temperaturas superficiales que la periferia urbana.

En el caso de las temperaturas mas altas, en Temuco, estas coinciden con el tejido residencial discontinuo de baja densidad, dado que la materialidad de estas viviendas, especialmente sus techos, estan construidos con materiales de muy bajo albedo que retienen el calor y contribuyen a aumentar la temperatura superficial. Lo mismo ocurre con las zonas industriales, puesto que presentan altas tasas de impermeabilizacion con materiales de bajo albedo. En Padre Las Casas, las mayores temperaturas se presentan en zonas con tejido residencial continuo de mediana densidad, tipologia que en esta comuna presenta techos con valores de albedo mas bajos. Esta situacion es coincidente con lo planteado por Alarcon en 2009.

Por su parte, el factor vegetacion no se presenta como un elemento relevante que condicione la distribucion de las temperaturas superficiales dentro del area de estudio -siempre considerando que este parametro ha sido tomado solo con referencia a la reflectividad-, asi como tampoco la morfologia o compacidad de los tejidos. Esto podria deberse a que existen diferencias poco significativas en cuanto a la distribucion de la vegetacion al interior del area urbana consolidada, a la escala en la cual se realizo el analisis. Esta relacione deberia profundizarse en estudios posteriores. No obstante, si se analiza mas en detalle, hay zonas especificas que poseen importante cantidad de vegetacion y que si muestran temperaturas mas bajas que areas circundantes con mayores niveles de impermeabilizacion. Sin embargo, en el analisis realizado las temperaturas mas bajas se relacionan mas con altos albedos de las superficies que con la presencia de vegetacion.

Una referencia particular merece el caso de la tipologia de espacios abiertos, que se presenta en la mayoria de los casos con altas temperaturas superficiales y solo en algunos casos presentan temperaturas menores que las zonas impermeabilizadas. La diferencia radica en el grado de cobertura vegetal efectiva que tengan estas areas. Mientras mayor vegetacion posean, menor es su temperatura superficial. En el caso particular del area urbana consolidada, muchos de estos espacios abiertos presentan un importante porcentaje de cobertura de suelos desnudos escasamente vegetados. Estos presentan un comportamiento termico que tiende al calentamiento de la superficie, situacion que ratifica lo esbozado por Pena (2009). El plantea que las islas de calor tambien pueden originarse sobre superficies no urbanizadas y escasamente vegetadas, que al igual que los materiales de construccion urbanos pueden tener un comportamiento termico favorable para su recalentamiento.

Con respecto a la relacion existente entre la temperatura y las emisiones de material particulado, es de esperar que a medida que transcurra el dia, las diferencias termicas antes analizadas puedan enfatizarse por la diferencia en el albedo de los materiales presentes en la superficie, dado que la imagen satelital utilizada para el analisis fue captada por el sensor a las 14:43 hora local. Esto implicaria que a la hora de mayor contaminacion, tambien se den las mayores diferencias termicas, lo que podria acentuar la concentracion de contaminantes en ciertos sectores especificos del area urbana. Oke (1997) plantea que la isla de calor genera una convergencia del aire superficial desde zonas de menor temperatura hacia zonas de mayor temperatura, lo que contribuye a dificultar la dispersion de los contaminantes. Eso favorece su concentracion sobre las zonas mas calidas y originando la tipica formacion urbana denominada cupula de contaminantes.

Cabe consignar que el inventario de emisiones utilizado para este analisis proporciona informacion referente a la cantidad de emisiones vertidas a la atmosfera en el area de estudio, identificando las fuentes emisoras y cuantificando sus respectivas emisiones. Sin embargo, no entrega informacion que permita saber en que sectores se esta concentrando la contaminacion, es decir, la inmision (Seoanez, 2002). Tras la emision, mecanismos de transporte y de difusion--o a veces de acumulacion--haran que la concentracion de contaminantes disminuya o se concentre, y que esto ocurra a una distancia del foco emisor menor o mayor. Por eso, para determinar la calidad del aire en un punto concreto, no basta con conocer el nivel de emision de una fuente contaminante; tambiense debe conocer el nivel de inmision, es decir, la cantidad de contaminante presente en el punto considerado en un periodo de tiempo determinado (Seoanez, 2002). En este sentido, si la emision es alta, pero los dispositivos de dispersion funcionan adecuadamente (chimeneas bien disenadas, direccion adecuada de los vientos dominantes, etc.), los niveles de inmision en zonas incluso proximas a la emision pueden ser bajos y aceptables. Con respecto a los factores que influyen en la dispersion se debe tener en cuenta las caracteristicas de las emisiones, las condiciones atmosfericas y las caracteristicas geograficas y topograficas del lugar estudiado (Seoanez, 2002). Tomando esto en consideracion, es importante senalar que bajo la idea de emision, particularmente la proveniente de fuentes fijas domiciliarias, la isla de calor del area urbana consolidada puede tener una arista positiva, ya que las zonas que se presentan con mayores temperaturas, en teoria, requeriran menor gasto energetico para calefaccionarse. Eso podria contribuir a reducir el consumo de lena, reduciendose asi las emisiones de material particulado hacia la atmosfera. En ciudades con estacionalidad marcada, las condiciones comparadas de confort urbano-rural en la epoca invernal, se decantan claramente hacia una mayor sensacion de bienestar en el medio urbano, por efecto de las islas de calor (Tornero, 2006).

A raiz de esto, es importante establecer que la estimacion que se hace en este trabajo sobre la relacion entre emisiones y temperatura superficial es una propuesta que busca complementar la informacion que se pueda obtener a partir de estaciones de monitoreo de calidad del aire. El objetivo es aproximarse a dar mas luces sobre la variabilidad intraurbana de los niveles de contaminacion de material particulado, la que muchas veces queda invisibilizada por la baja densidad de estaciones de monitoreo presentes al interior del area urbana, tal como plantean Romero et al. (2010). En este sentido, conocer la distribucion de las temperaturas intraurbanas y relacionarlas con la informacion sobre los niveles de emision en zonas mas pequenas que el area urbana -en este caso distritos-, puede ayudar a prever cuales seran los sectores con mayor probabilidad de concentrar la contaminacion. A su vez, eso contribuira a ampliar el conocimiento en esta materia, ante la imposibilidad economica de instalar estaciones de monitoreo en cada distrito.

Para contribuir a mejorar el problema de la contaminacion atmosferica se debe actuar desde diversos enfoques y uno de ellos es el de la planificacion urbana, puesto que el problema de la contaminacion atmosferica en las ciudades esta fuertemente asociado a la componente territorial por el crecimiento espacial no-controlado de las superficies urbanas. La forma en la que se estructura la ciudad, la densidad constructiva, los materiales que se utilicen, la cantidad de vegetacion presente son, entre otros, elementos que se deben manejar desde un enfoque de planificacion urbana ambientalmente sustentable para orientar el desarrollo de los centros urbanos hacia la mejora de su calidad ambiental, y contribuir asi a mejorar la calidad de vida de la poblacion que habita en estos espacios. Esto supone una politica urbana moderna, con sentido del territorio, que fortalezca la legislacion e incorpore las variables ambientales en los instrumentos de planificacion territorial (Barton, 2006).

Para responder a esto, la planificacion urbana deberia orientar sus esfuerzos hacia la generacion de espacios sustentables para habitar, ampliando el concepto de habitabilidad tradicional que hasta ahora en la normativa chilena esta restringido a normar aspectos propios de la edificacion de las viviendas. Esta situacion ha estado guiada, como plantea Caquimbo (2008), por el vertiginoso y desordenado crecimiento de las ciudades, la urgencia de soluciones y la escasez de recursos, lo que se tradujo en la concentracion de esfuerzos en la produccion de viviendas como objetos habitables, antes que en la construccion de espacios para habitar.

La planificacion deberia, a traves de sus instrumentos, garantizar un estandar minimo de confort ambiental al que puedan acceder todos los habitantes de la ciudad. Sin embargo, para poder tomar medidas que apunten a la mejora de las condiciones ambientales de las ciudades, es necesario conocer muy bien los procesos y las dinamicas que ocurren al interior de ellas. Si no se cuenta con este conocimiento sera imposible tomar las medidas adecuadas que permitan revertir las tendencias que arrastran a las ciudades hacia la no-sustentabilidad ambiental. Es evidente que esto implica complementar los metodos de evaluacion del desarrollo urbano tradicionales con nuevos metodos que brinden una perspectiva sobre aspectos de la sustentabilidad (Barton, 2006), y a partir de estas evaluaciones se deberian establecer los principios que orienten los procesos de planificacion.

Como plantea Gomez (2008), cualquier proceso de ordenamiento territorial--independientemente del enfoque que tenga--deberia incluir tres grandes fases: el analisis territorial, la planificacion territorial y la gestion territorial. Por lo tanto, no es posible pretender tener una planificacion y una gestion territorial adecuada si primero no se hace un analisis pertinente, que permita obtener el conocimiento necesario para orientar adecuadamente las intervenciones sobre el territorio, con el fin de revertir las tendencias negativas y potenciar las positivas.

Si bien el analisis realizado en este trabajo se llevo a cabo en el periodo de invierno --puesto que se busco relacionar la temperatura superficial del area urbana con las emisiones de material particulado--, es esperable que las diferencias termicas superficiales encontradas puedan intensificarse en el periodo estival. Por lo tanto, las medidas que se tomen desde la planificacion para reducir las islas de calor y evitar asi la concentracion de material particulado en invierno, tambien ayudaran a mitigar y reducir impactos potenciales del cambio climatico en la ciudad, reduciendo por ejemplo, el disconfort termico en los meses de verano.

https://doi.org/10.18800/espacioydesarrollo.201802.004

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Juan Pablo Frick Raggi

Universidad Catolica de Temuco (1)

jfrick@uct.cl

Fecha de recepcion: 26 de febrero de 2018

Fecha de aceptacion: 26 de octubre de 2018

(1) Departamento de Ciencias Ambientales.

Leyenda: Figura 1. Area de estudio

Leyenda: Figura 2. Clasificacion tipologica del area urbana consolidada de Temuco y Padre Las

Leyenda: Casas. Las zonas comprendidas entre los valores de temperatura de 12,91 y 15,54 [grados]C,

Leyenda: Figura 5. Emision de material particulado PM10 por distrito censal
Tabla 1. Clasificacion tipologica del area urbana consolidada

                                                 Imagen
Tipologia        Descripcion                     Represen-  Superficie
                                                 tativa        (Ha)

1. Tejido        Cara eterizado por                           598,77
residencial      una alta ocupacion,
continuo         conformado por una
denso            mezcla de edificacion
                 con predominio de
                 edificaciones colectivas
                 y adosadas v estructura de
                 calles regula. El
                 porcentaje de suelo
                 estimado es
                 sobre el 80%.

2. Tejido        Caracterizado por una                        2327,05
residencial      ocupacion media-alta.
continuo de      compuesto principalmente
mediana          por viviendas individuales
densidad         adosadas, con una
                 estructura de calles
                 regular y baja vegetacion.
                 El porcentaje de suelo
                 artificial estimado
                 es sobre el 80%.

3. Tejido        Compuesto por edificaciones                   30,00
residencial      individuales, una
discontinuo en   grandes dimensiones. Puede
bloques          presentar ocupacion
                 por vegetacion. El
                 porcentaje de suelo
                 artificial es
                 entre el 50% y el 80%.

4. Tejido        Compuesto por edificaciones                  332,08
residencial      individuales, una
discontinuo de   estructura de calles mas
baja densidad    irregular, y generalmente
                 algun grado de vegetacion.
                 El porcentaje de suelo
                 artificial es entre el
                 50% y el 80%.

5. Teiido        Compuesto por edificaaones                    8.03
residencial      individuales aisladas.
discontinuo      debil estructura de calles,
disperso         y generalmente mayor
                 presencia de vegetacion.
                 El porcentaje de suelo
                 artificial estimado es
                 entre el 15% v el 50%.

6. Areas         Formado por grandes                          248,26
industriales     edificaciones de formas
y galpones       simples y seriadas
                 y presencia
                 de zonas de acopio
                 y transporte.

7. Areas         Formada por grandes                           9,83
comerciales      edificaciones o conjuntos
                 de edificios yv zonas
                 de servicio, como
                 estacionamientos,
                 parques y otros.

8. Espacios      Superficies con bajo                         211,25
abiertos         porcentaje construido.
                 Parques urbanos,
                 universidades, colegios.

9. Cementerios   Terrenos desunados a                          15,17
                 la inhumacion.

Fuente: elaboracion propia a partir de Salinas y Perez (2011).

Tabla 2. Resultado de la bondad del ajuste de funciones lineales
estimadoras de la temperatura superficial

  Variable       Variable          Ecuacion de       Coeficiente de
 dependiente   independiente        regresion        correlacion (r)

 Temperatura   Cobertura de    Y = 138,22 - 0,004x       -0,013
 superficial    vegetacion

 Temperatura   Reflectividad   Y = 148,87 - 0,087x       -0,496
 superficial    superficial

  Variable    Numero de    Error
 dependiente   pixeles    estandar

 Temperatura    15590     0,00274
 superficial

 Temperatura    15590     0,00142
 superficial
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Author:Frick Raggi, Juan Pablo
Publication:Espacio y Desarrollo
Date:Jul 1, 2018
Words:9903
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