Blanca Arellano, CPSV-UPC

“Morfologia urbana versus canvi climàtic”
El verd urbà com illa de fred dins l’illa de calor urbana
Blanca Arellano Ramos
CPSV - UPC
Barcelona, 3 de desembre de 2020
Gerència de Serveis
d’Habitatge, Urbanisme i Activitats
Gerència de Serveis de Salut Pública i Consum

Canvi climàtic
Illa de Calor Urbana
Onades de calor i efectes
Temperatures nocturnes i salut
La gran escala:
Projecte Urban- CLIMPLAN
Metodologia
Temperatura de superfície
Índex de vegetació
Qualificació de sòl versus LST de dia (estiu)
Cobertes de sòl versus LST de nit
La petita escala: morfologia urbana i espai públic
1. Parc Central i Coll Favà a Sant Cugat del
Vallès
2. Selecció de parcs en el continu urbà de
Viladecans, Gavà i Castelldefels
Conclusions i recomanacions:
Conclusions Generals
Principis a considerar per l‘adaptació al canvi
climàtic de les ciutats
Futurs projectes i Formació
Estructura de la presentació

Protagonisme de les ciutats en el Canvi Climàtic
Morfologia urbana versus canvi climàtic Blanca Arellano
Les ciutats son protagonistes en el context de canvi climàtic. Segons el Centre for Human Settlements (UN-
HABITAT) les ciutats són responsables del 75% del consum global d'energia, així com el 80% de les emissions
GEH
La contribució de la urbanització al canvi climàtic és de doble naturalesa:
• Generació urbana de GEH, factor que contribueix de manera determinant a l'escalfament global del planeta
• Radiació generada per la superfície del sòl urbanitzat, la qual determina un acusat flux de calor sensible i
latent en virtut del tipus de cobertes urbanes, així com al seu grau d'humitat

Increment del dies d’estiu degut al increment de les temperatures
• L’estiu ara és gairebé cinc setmanes
més llarg que als anys 80’s.
• A més a més, amb temperatures més
altes.
Increment del dies d’estiu per dècada
degut al increment de les temperatures
Font: Aemet, 2019
Font: Elaboració propia a partir de BD d’Aemet
Increment del dies d’estiu (1951-2018)

L’illa de calor urbana
Source: EPA
Malgrat que el clima de les ciutats depèn
fonamentalment de factors de caràcter globals i
regionals, els condicionants locals i de micro-escala,
com les diferents característiques de l'estructura
urbana, la topografia i superfície de les cobertes de
sòl, la vegetació, així com el calor antropogènic
generat pel metabolisme urbà, entre d'altres factors,
poden modificar el clima regional a l'escala urbana
Hi ha diferències significatives entre el clima de les
àrees urbanes i rurals: l'illa de calor urbana (UHI)
descriu la influència de les superfícies urbanes en els
patrons de temperatura de les àrees urbanes en
contraposició a les àrees circumdants, així com la falta
de capacitat de refredament nocturn a causa de les
seves característiques morfològiques, materials i la
impermeabilització del sòl

Onades de calor (esdeveniments extrems associats al canvi climàtic)
Escalfament important de l'aire, o invasió
d'aire molt calent, sobre una zona extensa;
sol durar d'uns dies a unes setmanes i que a
l’illa de calor es veuen increments els efectes
negatius de la mateixa
L'AEMET la defineix com un episodi de,
almenys, tres dies consecutius en el qual
com a mínim el 10% de les estacions
considerades registren màximes per sobre
del percentil del 95% de la seva sèrie de
temperatures màximes diàries dels mesos
de juliol i agost del període 1971-2000.

Efectes de l’illa de Calor en la salut de les persones
L'illa de calor urbana (UHI) té un impacte
en la salut i el benestar dels ciutadans
especialment preocupant quan es
produeixen episodis extrems com les
onades de calor.
En els últims anys podem destacar
l'episodi d'Agost de 2003 a Europa
occidental, en la qual es van produir
entre 22.000 i 45.000 morts
relacionades amb el fenomen
Efectes directes en la salut directa com:
• cop de calor
• problemes de respiració
• problemes del cor i la pressió
sanguínia

Canvi Climàtic, temperatures nocturnes i salut
“Nit tropical o càlida”:
nits en la qual la temperatura no baixa dels 20 °C.
“Nit tòrrida”:
nits on la temperatura mínima és de 25 °C o més.
Un estudi que va analitzar l'onada de
calor de 2003 a Europa va trobar que
les altes temperatures nocturnes eren
un indicador clau del risc per a la salut
Les altes temperatures nocturnes
pertorben el somni. Sense alleujament
de la calor, el cos sofreix molt estrès i
provoca problemes de salut

La gran escala: Projecte Urban- CLIMPLAN
Objectiu general:
Estudiar com afecta els usos de sòl i el
disseny urbà en la generació de l’illa de
Calor Urbana (UHI), així com el
microclima urbà en general, utilitzant
tècniques d’anàlisi de teledetecció i
mesuraments in situ, en
L'illa de calor urbana i el canvi climàtic:
Modelatge per desenvolupar estratègies
de planejament i polítiques urbanes que
permetin incrementar la resiliència dels
sistemes urbans al canvi climàtic.
Aplicació a la Regió Metropolitana de
Barcelona

1. En primer lloc s’obtindrà la LST de dia i nit a partir de LANDSAT i MODIS, amb diferents
escales de resolució (30 metres/píxel i 1 km² respectivament). També es fa servir la imatge
del ICGC amb millor resolució.
2. La informació anterior es completarà amb l’obtenció de dades de camp de la LST, tant de
dia com de nit, a les dues zones d’estudi. Aquesta segona aproximació permetrà, a mes de
contrastar els resultats de l’anàlisi anterior amb un major nivell de detall, conèixer el
comportament de la LST nocturna
3. De forma paral·lela, es prendran mesures de la LSAT, tant de dia com de nit, de les dues
zones d’estudi. Aquesta informació permetrà, si s’escau, confirmar la hipòtesi de l’efecte del
disseny de l’espai públic en la UHI
4. Finalment s’analitzarà la LST (de dia i nit) en funció del tipus de coberta del sòl
Metodologia Projecte Urban- CLIMPLAN

Land Surface Temperature (LST)
• La temperatura de la superfície terrestre (LST) ocupa un paper fonamental en la generació de la Illa
de Calor Urbana (UHI), en representar un factor determinant de la radiació de la superfície i
l'intercanvi d'energia, així com del control de la distribució de calor entre la superfície i l'atmosfera
• Les cobertes de sòl és un dels principals factors que influeixen en la LST, en particular el percentatge
de cada tipus de coberta (o ús) del sòl que ocupa l'àrea urbanitzada
• L'àrea construïda així com la superfície permeable, ocupada per zones proveïdes de vegetació, i
impermeable, de les zones pavimentades i edificades tenen un impacte significatiu en la generació de
la UHI
• La disminució de vegetació influeix no només l'augment de la LST, sinó també a la disminució de la
precipitació i l'evapotranspiració. Està especialment ben documentada la relació existent entre la LST
amb les cobertes verdes i el Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)

Tot i que els sensors tèrmics instal·lats a avions i satèl·lits permeten mesurar amb facilitat la LST, la UHI ha
estat estudiada a través de la temperatura de l'aire a la capa superficial atmosfèrica, usualment, a una
alçada de 2 m sobre el sòl (land air surface temperature, LSAT). La temperatura de l'aire, mesurada en les
estacions meteorològiques, és una de les observacions més freqüentment registrada, amb gran precisió i
resolució temporal
No obstant això, les dades obtingudes
de les estacions meteorològiques tenen
un caràcter massa puntual, el que
significa que, en general, no
representen eficaçment la variació
espacial de la temperatura de l'aire,
especialment a la petita escala, a nivell
intramunicipal o de barri.
A la RMB només hi ha 33 estacions
meteorològiques!
De la LST a LSAT

L’illa de Calor Urbana a la RMB

Qualificació de sòl versus temperatura de sòl (estiu)

LST dia i nit
CLC LST (DIA) LST (NIT) DIF
Compacte 30,35 17,63 12,72
Altres usos urbans 29,72 17,05 12,66
Industrial 31,21 16,52 14,69
Dispers 28,80 16,17 12,63
Altres usos rurals 28,35 15,32 13,02
Forestal 26,93 15,23 11,70
Agrari 30,06 15,06 15,01

Els casos d’estudi son els àmbits
de planejament derivat de Parc
Central i Coll Favà, situats
ambdós en el municipi de Sant
Cugat del Vallés
La petita escala: Morfologia urbana i espai públic.
1. Parc Central i Coll Favà

Digital Terrain Model (DTM) de Sant Cugat del Vallès

Superfície de 32,47 Ha, amb una
superfície edificada privada de 277.447
m2st, el que representa una edificabilitat
bruta de 0,85 m2st/ m2s
La superfície de sòl públic (sistemes)
abasta 192.449 m2s, un 59,27% de
l’àmbit
La superfície de l’espai obert abasta un
total de 173.248 m2s, un 53,36%
D’aquesta superfície es permeable un
37,26%
La zona verda sobre rasant d’usuari es de
74.547 m2s, mentre que la zona verda
per sota la rasant d’usuari es de 64.146
Font: Batlle i Roig Arquitectes
Parc Central

Superfície de 56,79 Ha, amb
una superfície edificada
privada de 348.900 m2st,
edificabilitat bruta de 0,61
m2st/ m2s
La superfície de sòl públic
(sistemes) abasta 374.029
m2s, un 65,87% de l’àmbit
La superfície de l’espai obert
abasta un total de 336.213
m2s, un 59,21%, essent
permeable un 53,99% de la
mateixa
La zona verda sobre rasant
d’usuari es de 64.878 m2s,
mentre que la zona verda per
sota la rasant d’usuari es de
176.856 m2s
Font: Batlle i Roig Arquitectes
Coll Favà

Edificabilitat de Coll
Favà (0,61) es més
baixa que en Parc
Central (0,85)
Sòl públic (sistemes)
ocupa un major % de
l’àmbit (65,87%
respecte 59,27%)
Percentatge d’espai
obert (vials + zones
verdes) es també més
elevat a Coll Favà
(59,21%) que a Parc
Central (53,36%)
I també el percentatge
de sòl permeable
(53,99% respecte
37,26%)
La comparació entre ambdós àmbits de planejament atorga, per regla general, una millor avaluació dels
paràmetres urbanístics clàssics a Coll Favà
Superfície Sòl Públic Sòl Privat % Públic Sup. Construïda Edif. Bruta Edif. Neta
Parc Central 324.696 192.449 132.247 0,5927 277.447 0,8545 2,0979
Coll Favà 567.861 374.029 193.832 0,6587 348.900 0,6144 1,8000
Espai Obert % Espai Obert Permeable Impervious % Permeable
Sup.Verda
sobre rasant
Sup. Verda
sota rasant
Ratio
Parc Central 173.248 0,5336 64.546 108.702 0,3726 74.547 64.146 1,1621
Coll Favà 336.213 0,5921 181.512 154.701 0,5399 64.878 176.856 0,3668
Només un indicador, la ràtio entre superfície verda sobre rasant /sota rasant de l’usuari, atorga primacia a
Parc Central.
Comparació dels casos de estudi: de Parc Central i Coll Favà

Per a l’obtenció de la LST i la
LSAT mitjançant mesures “in
situ” s’han realitzat
recorreguts en horari diürn i
nocturn durant l’estiu,
S’ha utilitzat la càmera
termogràfica Flir E60 per a
la toma de temperatures de
superfície i el Skywatch
Windoo per mesurar la
temperatura de l’aire,
humitat relativa i velocitat
del vent.
Informació de camp

Informació de camp
També es va utilitzar Extech Bulb
Negre per la presa de mesures
de temperatura d’aire i
temperatura de bulb negre
(temperatura radiant)

LSTCollFavà
LSTParcCentral
LST in situ

• L’anàlisi de les temperatures de dia segon cobertes de sòl confirma el millor comportament tèrmic
de Parc Central
• Totes les cobertes obtenen una LST més baixa a Parc Central que a Coll Favà. Obtenen unes
diferències més acusades la terra nua (13,2°C) i l’asfalt (10,3°C). En un nivell intermedi es situen
les zones pavimentades dels parcs (8,5°C) i les voravies (8,2°C). I amb una diferència tèrmica més
petita està la gespa, 4,7°C més fresca al Parc Central que a Coll Favà
LST in situ de dia
Asfalt - Gespa - Terra - Zones pavimentades - Voravies Asfalt - Gespa - Terra - Zones pavimentades - Voravies

• L’anàlisi de les temperatures de nit segon cobertes de sòl, confirmen les temperatures més baixes
de Parc Central respecte Coll Favà
• La terra nua, es el tipus de coberta que manifesta una diferència més elevada de temperatura. En
sentit contrari la gespa i l’asfalt mostren un nivell de semblança més elevat entre els dos àmbits
LST in situ de nit

• La temperatura mitjana de dia de Parc Central va ser de 33,12°C
5,03° C més baixa que la de Coll Favà (38,14°C)
• La temperatura mitjana de nit també es més fresca a Parc Central
(25,78°C) que a Parc Central (27,05°C), encara que la diferència es
redueix a 1,27°C
• Aquesta reducció de les diferències es fruit del relativament
superior refredament de les cobertes de Coll Favà (en especial la
terra nua) en relació a Parc Central: 11,09°C vs. 7,33°C.
• Amb tot, la canícula nocturna de Coll Favà es molt considerable,
superant amb escreix la temperatura de màxima de confort (24-
26 °C)
Dia Nit Diferència
Parc Central 33,12 25,785 7,33
Coll Favà 38,14 27,05 11,09
Diferència 5,03 1,27
LSAT in situ: Parc Central es mes fresc que Coll Favà

Per a una superfície de parc urbà entre 5 i 10 Ha, composat principalment d'arbres i gespa l'Abast Tèrmic és
d'entre 150 i 200 m i pot arribar a tenir un efecte de refredament de fins a 2 o 4 graus durant la nit.
A més de la superfície del parc, la canopia o dosel arbori es un factor clau pel bon funcionament del parc, ja que
la canopia regula la temperatura de l'espai per sota del mateix.
Anàlisi de l’estructura del verd urbà
• Parc Central de 6,9 Ha
(repartida en 10 polígons
gairebé continus)
• Coll Favà, 19,05 Ha
(repartides en 23 polígons
dispersos en l’àmbit)
Parc Central és
potencialment susceptible
de tenir un abast tèrmic més
gran degut a la major
compacitat i concentració
del parc

Parc Central té un millor microclima degut a la major densitat, canòpia i diversitat del verd,
a diferència del de Coll Favà, molt mes pobre i despullat.
Diferències en l’estructura del verd urbà

L’anàlisi de l’NDVI denota una estructura molt distinta entre Coll Favà i Parc Central. Mentre que en
el primer les zones de vegetació més intensiva són marginals, ocupant els límits perimetrals est i
oest de l’àmbit, Parc Central destaca per una abundant vegetació en l’eix nuclear de l’actuació
La mitjana del NDVI de Coll Favà es 0,3435,
inferior al del Parc Central, que es de 0,4529,
el que significa que aquest últim té una
qualitat mitjana de la vegetació acusadament
millor que no pas Coll Favà.
Parc Central observa un NDVI molt proper a
mitjana del municipi, el qual té gairebé un
50% de sòl no urbanitzable (Collserola)
La gran diferència entre Coll Favà i Parc
Central es la qualitat de la vegetació, a més
de la diferent configuració de les zones verdes
Anàlisi del NDVI calculat a partir de les imatges LANDSAT 8

Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)
ICGC
L’anàlisi de l’NDVI a escala de detall
(ICGC) confirma la molt diferenciada
qualitat de la vegetació a ambdós
àmbits
La vegetació elevada (tree canopy) al
Parc Central té un protagonisme
fonamental, a diferència de Coll Favà
on les zones “verdes” estan
desproveïdes d’arbrat dens, en bona
part de l’actuació, fins i tot en
l’eix central del barri (Passeig de
Francesc Macià)

LandSat
NDVI > 0,3 LandSat

Font: ICGC
NDVI ICGC > 900 m²

EspaiverdCollFavà
Artificial turf

LST de dia
L’anàlisi de la LST obtinguda per mitjà de la imatge de LANDSAT 8, demostra el millor comportament climàtic del
Parc Central, amb una mitjana de 32,65° Celsius front a Coll Favà, amb una LST mitja de 35,54°
La diferència de quasi 3 graus es molt significativa a escala intra-urbana!

ICGC
LST nocturna

La petita escala. Morfologia urbana i espai públic.
NDVI Parcs
2. Parcs al continuo urbà
de Viladecans-Gavà-
Castelldefels

Corbes homogeneïtzades de refredament dels parcs
Extensió de refredament dels parcs al continuo urbà de Viladecans-Gavà-Castelldefels

Per al cas concret de la Rambla de Gavà, atesa la seva forma allargada, més pròpia d’una vial arborada que d’un
veritable parc, i donat que pel seu caràcter longitudinal transcorre sobre una significativa varietat de teixits
urbans, s’aplicarà la metodologia dels transsectes de temperatures en seccions transversals per a quantificar la
intensitat i abast d’espais verds dispersos o de parcs amb variacions significatives en la seva composició interior
Extensió de refredament de la Rambla de Gavà

La Rambla, amb una temperatura mitjana de 36,94 °C, discorre
al llarg de tres espais clarament diferenciats, per a cadascun
dels quals obté temperatures de superfície clarament
diferenciades:
• Per un cantó, l’àrea industrial. En aquest àmbit la LST de la
Rambla puja fins als 38,22 °C.
• Al sector intermig, la Rambla discorre en l’entorn residencial
típic del municipi de Gavà, obtenint una LST mitjana de
37,24 °C.
• Finalment, la Rambla discorre paral·lela al parc municipal de
Torre Lluch, obtenint la temperatura més baixa, 35,72 °C
Extensió de refredament de la Rambla de Gavà

3D Extensió de refredament de la Rambla de Gavà

• L'anàlisi amb el concurs de les tecnologies de teledetecció i mesures "in situ" de les
temperatures de la superfície de la terra i d'aire pot ajudar a identificar la UHI
• El coneixement detallat del LST permet als planificadors urbans, paisatgistes i arquitectes
prendre decisions més precises respecte a les mesures d'adaptació que la ciutat ha de
prendre per a adaptar-se al canvi climàtic i ser resilient a Urban Heat Island.
• La combinació de dades de diferents sensors ajuda a crear imatges o visualitzacions amb
millor resolució, que permeten que estudis urbans més detallats per a UHI s'integrin al
planejament i al disseny urbà.
• La morfologia urbana juga un paper clau per a generar i controlar la IUH
• El disseny del paisatge i la selecció de la vegetació té una rellevància particular per a
promoure la resiliència a l’illa de calor i a les onades de calor això com per augmentar la
biodiversitat
• Planificar les Zones Verdes de la ciutat és fonamental per a crear veritables illes de fred
(park cool islands PCI) dins de l’ UHI
Conclusions generals

Principis a considerar per l‘adaptació al canvi climàtic de les ciutats
1. Anar més enllà de la sostenibilitat urbana i introduir l'anàlisi climàtica en la planificació urbana.
Així com la integració del coneixement del comportament climàtic de la ciutat per mitjà de la
creació de Climatopes o Local Climate Zones dins del planejament i disseny de la ciutat.
2. Rehabilitació climàtica de barris com a nova política urbana.
3. Crear una xarxa de monitoratge climàtic de les diferents zones climàtiques de la ciutat
4. Crear plataforma de GIS del Clima Urbà, que permeti adoptar mesures de planificació i gestió per a
millorar l'adaptació de les nostres ciutats al Canvi Climàtic, així com als efectes perniciosos de l'Illa
de Calor Urbana.

5. Blue-Green Cities: Mesures d'adaptació al Canvi Climàtic que han d'orientar l'actuació tant en sòl
de nova promoció "greenfields", com en aquells subjectes a regeneració i rehabilitació
"brownfields".
6. Nous estàndards urbans que garanteixen el verd "real" de les nostres ciutats.
7. Normatives i polítiques per a incrementar la permeabilitat de les superfícies urbanes per a ser
resilients al Canvi Climàtic.
8. Elaborar polítiques amb incentius de “greening” d'espais públics i privats, en totes les seves
dimensions: voreres, façanes i cobertes verdes.
Les zones humides
influeixen de forma
beneficiosa des d’un
punt de vista climàtic
Les cobertes verdes
tenen gran efecte en la
regulació de la LST

9. Ús de materials que millorin el clima urbà. Els diferents materials reflecteixen, irradien i
emmagatzemen una quantitat de calor molt variable. L’albedo juga un paper clau.
10.S'ha d'abordar el disseny dels espais públics, així com la disposició de l'edifici i la morfologia
urbana de manera que faciliti la circulació de l'aire, generi canons de ventilació urbans i suavitzi
les temperatures.
Els materials tenen un efecte
igualment determinant
Zones de trànsit amb
superfícies clares. El formigó
brillant té 13 grados Kelvin
menys que l’asfalt fosc!

Futurs projectes i Formació
https://cpsv.upc.edu/ca
X-ClimPlan
Extreme Planning
Eina de planificació territorial i
urbana extrema per a episodis
d’onades de calor i inundacions
sobtades. Construint la resiliència
per a les cuitats i les regions.
Programas estatales de generación de conocimiento
y fortalecimiento científico y tecnológico del
sistema de I+D+i y de I+D+i orientada a los retos de
la sociedad
https://www.talent.upc.edu/cat/estudis/formacio/curs/5
04400/curs-formacio-continua-clima-urba-canvi-climatic/

Gràcies per la vostra atenció!
Blanca Arellano Ramos,
blanca.arellano@upc.edu
CPSV – UPC
https://cpsv.upc.edu/ca

Blanca Arellano, CPSV-UPC

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Blanca Arellano, CPSV-UPC

Similar to Blanca Arellano, CPSV-UPC (20)

More from Consorci Universitat Internacional Menéndez Pelayo Barcelona (CUIMPB) - Centre Ernest Lluch

More from Consorci Universitat Internacional Menéndez Pelayo Barcelona (CUIMPB) - Centre Ernest Lluch (20)

Blanca Arellano, CPSV-UPC