Análisis espacial de islas de calor en la ciudad de Bogotá: los efectos de la urbanización, un estudio desde la teledetección. (2019)
El cambio climático representa uno de los mayores retos de la humanidad en la actualidad exigiendo cambios en conductas sociales, económica y ambientales. Las ciudades como hogar de la mayor parte de la población mundial y siendo grandes centros de consumo, demandadores de cantidades desmesuradas de recursos naturales y servicios las convierte posiblemente en los agentes que mayor contaminación y amenaza ambiental están generando para el planeta. Actualmente en el mundo se están investigando los efectos del cambio climático en el contexto urbano, pues bien, la ciudad es el lugar al que el cambio climático y el desarrollo sostenible le han puesto el mayor reto; optar por un crecimiento ambiental y socialmente viable o estará la ciudad moderna en riesgo por su propio desarrollo. Dentro del contexto de cambio climático surge un fenómeno local de variación de temperatura conocido como islas de calor, el cual parece tener un comportamiento inherente a los procesos de urbanización en una ciudad y unido a un cambio climático global podría poner en riesgo la calidad de vida de los habitantes de un centro urbano, se conoce que desde un par de décadas atrás la temperatura terrestre ha tenido un aumento por actividades humanas, ahora el fenómeno de islas de calor puede se generador de un microclima urbano con aumentos de la temperatura de superficie en relación con cambios del uso del suelo y una no muy oportuna configuración espacial de la ciudad. Bogotá como una de las ciudades más pobladas de América Latina y con una historia particular de desarrollo urbanístico, no es ajena a este fenómeno. Desde el Jardín Botánico José Celestino Mutis de Bogotá surge la necesidad de monitorear este fenómeno y desde el semillero de investigación GRSS se formula esta investigación en la cual se realiza un análisis multitemporal en la ciudad de Bogotá del cambio del uso del suelo de los últimos 30 años, usando herramientas de la teledetección como la clasificación supervisada orientada a objetos o el cálculo de índices espectrales se logra extraer información de la superficie y la variación del suelo en el tiempo. A partir de la clasificación supervisada se determina un aumento del 18% en la urbanización y una disminución del 57% de las áreas verdes de la ciudad en los últimos 29 años, lo cual presenta una alta correlación con el aumento de la temperatura del suelo. Monitoreando la temperatura de la ciudad a partir de los datos Landsat se encuentra un aumento de la temperatura del suelo en áreas con alta densidad de urbanización, esto hecho se comprobó realizando un análisis exploratorio, demostrando por un lado que la temperatura de la ciudad no se distribuye aleatoriamente sino que presenta patrones de temperatura conocidos como islas de calor, por otro lado también estadísticamente mediante el índice de Moran Bivariado local se logra corroborar que el suelo urbano incide en el aumento de la temperatura de superficie mientras que las zonas verdes pueden actuar como factor mitigador. Con el fin de cuantificar el efecto de la vegetación y el suelo urbano se realizó un modelo espacial SARAR usando la temperatura de superficie como variable respuesta y los índices espectrales NDVI y NDBI como variables independientes, los resultados confirmaron la teoría y complementan los procesos desarrollados en esta investigación determinando que el suelo urbano puede aumentar la temperatura del suelo en 20º C y que la vegetación podría disminuirla en 13º C, es así como en esta investigación se confirma la presencia de islas de calor en la ciudad de Bogotá y se cuantifican las alteraciones que pueden generar las cubiertas urbanas en la variación de la temperatura del suelo. Desde la plataforma de Google Earth Engine se calculó la temperatura de superficie de 14 imágenes satelitales, con un periodo de tiempo que fue desde 1985 a 2018, corrigiendo lo gaps de las imágenes ETM+. Esto permitió tener una serie temporal de datos de temperatura muy valiosos, al cual se le calcularon los valores de media, moda de temperatura, estos fueron correlacionados con los datos que describen el fenómeno Niña y Niño. Usando el coeficiente de Pearson para esta correlación se encontró que estos datos tienen relación de -0.30 lo cual quiere decir que la temperatura del suelo tiene una baja relación con el clima regional, este resultado demuestra que en la ciudad de Bogotá se está conformando un micro clima urbano, influenciado por procesos de urbanización que están calentando el suelo y formando patrones de islas de calor. Esta investigación fue desarrollada en dos fases generales; la primera fase consistió en la extracción de información del suelo desde las imágenes satelitales, procesos como la clasificación supervisada, cálculo de índices espectrales y de temperatura del suelo fueron los datos para realizar el análisis estadístico, siendo esta la segunda fase, la cual consistió en analizar los clusters espaciales de temperatura y los asociados a la relación de la temperatura con parámetros de vegetación y suelo urbano, de manera confirmatoria se calculó un modelo espacial para cuantificar los efectos del cambio del uso del suelo. Esta investigación muestra que desde datos de teledetección es posible monitorear un fenómeno climático urbano como las islas de calor que actualmente es un tema de gran relevancia para la planeación urbana.