La isla de calor es una situación urbana, de acumulación de calor por la inmensa mole de hormigón, y demás materiales absorbentes de calor; y atmosférica que se da en situaciones de estabilidad por la acción de un anticiclón térmico.
Se presenta en las grandes ciudades y consiste en la dificultad de la disipación del calor durante las horas nocturnas, cuando las áreas no urbanas, se enfrían notablemente por la falta de acumulación de calor. El centro urbano, donde los edificios y el asfalto desprenden por la noche el calor acumulado durante el día, provoca vientos locales desde el exterior hacia el interior. Comúnmente se da el fenómeno de elevación de la temperatura en zonas urbanas densamente construidas causado por una combinación de factores tales como la edificación, la falta de espacios verdes, los gases contaminantes o la generación de calor. Se ha observado que el fenómeno de la isla de calor aumenta con el tamaño de la ciudad y que es directamente proporcional al tamaño de la mancha urbana.
Las zonas edificadas ofrecen más superficie para la absorción de calor, el cual irradian lentamente durante la noche. Otro efecto de los edificios altos son las múltiples reflexiones horizontales de la radiación recibida, que aumentan la probabilidad de que esta energía permanezca en el suelo en lo que se conoce como efecto cañón.
La falta de grandes zonas verdes y el entubamiento de los afluentes acuosos en la ciudad reduce las oportunidades de transformar la energía solar a través de los procesos de fotosíntesis o evaporación del agua. Diversos estudios muestran la relación directa entre las altas temperaturas urbanas y la falta de vegetación.
Por otra parte, la actividad industrial y doméstica genera un aporte de calor al medio. En particular los sistemas de refrigeración en la ciudad forman parte de un círculo vicioso, ya que generan calor extra y su uso se incrementa con la temperatura. Algunos autores explican la isla de calor como un efecto invernadero local, pues los gases se encierran en un solo lugar provocando una cápsula de gases que absorbe calor del sol. Los materiales que forman la ciudad absorben la radiación solar de onda corta y la emiten posteriormente con una longitud de onda más larga, frecuencia que resulta retenida por partículas en suspensión y gases de combustión.
La cápsula de gases solo puede ser rota cuando los vientos son superiores a 20 km/h, si en la superficie hay demasiados edificios de mucha altura el aire será obstruido y la cápsula no se romperá, sin embargo hasta lo más natural puede provocar una cápsula de calor. Las ciudades localizadas en un valle rodeado de montañas de más de 500 m son más propensas a una isla de calor, pues es aire queda obstruido por las montañas que la rodean haciendo la cápsula más densa y gruesa.
Otra de las causas que provocan el efecto de isla de calor es el albedo. El albedo es la capacidad de reflejar en mayor o menor medida la radiación solar. Por regla general, un color más claro absorbe menos calor que un color más oscuro. Las calles hechas de asfalto alcanzarán temperaturas mucho mayores a aquellas alcanzadas por una calle hecha de hormigón relativamente nuevo.
La isla de calor urbana tiende a exagerar los extremos de calor en el verano y de los de frío en invierno. Mientras que en el verano se emplean cada vez más los aparatos de aire acondicionado en el uso doméstico, industrial y comercial, durante el invierno se utilizan aparatos de calefacción (que a veces son los mismos, es decir, inter-cambiadores de calor) que logran regular la temperatura de las viviendas y edificios de todo tipo, a costa de exagerar los extremos de esas temperaturas fuera de dichas viviendas o edificios. Esto es muy fácil de ver en las grandes ciudades, con miles de aparatos de aire acondicionado en las ventanas de las viviendas que expulsan aire más cálido y húmedo en el verano y más frío en invierno. Esto sería lo de menos, pero deberíamos tomar con ciertas reservas los datos de las temperaturas de los termómetros digitales que abundan en todas las ciudades y que suelen indicarse como ejemplos del calentamiento global que dan las emisoras de radio y televisión de todo el mundo. Hasta cierto punto, las islas de calor urbano son un ejemplo local del clima en el desierto, donde la temperatura puede llegar a 50º C en el día y bajar a menos de 10º en la noche. Y en el clima mediterráneo podemos experimentar algo similar: el excesivo calor diurno se ve contrarrestado por una temperatura mucho más baja en las horas iniciales de la mañana, algo que los turistas de climas más fríos deberían tener en cuenta cuando visitan los países mediterráneos.
Con la urbanización, muchas estaciones meteorológicas, han quedado dentro de las islas de calor. La deriva en los datos artificializados (ya que no registran la climatología regional, sino la forzada por el régimen de la isla de calor), puede ser eliminada matemáticamente, con fórmulas de ajuste. Con el efecto de la isla de calor las temperaturas mínimas son notablemente más altas que en el entorno próximo y las máximas son ligeramente más bajas por lo que la temperatura media es más alta en la ciudad que además suele contar con un mayor grado de humedad. Sírvanos como ilustración el clima en Madrid medido en el Parque del Retiro, en el centro de la ciudad, y en el Aeropuerto de Barajas, en las afueras de la capital española. Las máximas son 1,2º C menos por la isla de calor que impide la llegada de vientos cálidos y del calentamiento solar, pero las mínimas son 2,1º C más altas, por lo que la temperatura media es más alta en el centro y con una oscilación media diaria mucho menor que en la periferia.
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