Los SIG en el mapeo de vegetación y temperatura en ciudades. Estudio de caso: ciudad Capital de Santiago del Estero

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1 Los SIG en el mapeo de vegetación y temperatura en ciudades. Estudio de caso: ciudad Capital de Santiago del Estero Florencia del Corro 1, Hugo R. Zerda 2 1 Lic. Ecología y Conservación del Ambiente, Becaria CONICET; 2 Dr. en Ciencias Forestales, INPROVE, Facultad de Ciencias Forestales, UNSE Contactos: florenciadelcorro@gmail.com (1), hzerda@unse.edu.ar (2) RESUMEN Un tema que preocupa en la actualidad es el impacto que genera el crecimiento urbano sobre los espacios verdes ya que los materiales que componen las ciudades tienen una gran influencia en el comportamiento térmico de las mismas, dando lugar al fenómeno de la isla de calor urbana. En este trabajo se analizó el proceso de urbanización a través de la reconstrucción temporal de la ciudad, mediante imágenes satelitales multiespectrales, a efecto de mapear las coberturas vegetales y otras coberturas (infraestructura urbana, suelos desnudos, entre otras) y complementarlas con cartografía de temperaturas derivada de mediciones satelitales. Se analizó la distribución espacial de la vegetación. Se encontró que las áreas con mayor carencia de vegetación se concentran el Centro y Suroeste del ejido municipal y que estos, son los puntos más caliente de la ciudad. Palabras clave: Isla de calor, crecimiento del área urbana, NDVI. 1. Introducción El fenómeno de la expansión urbana es en la actualidad un problema que aqueja a la mayoría de las ciudades del mundo (Alberto2.005). En y por primera vez en la historia, más de la mitad de la población mundial estaba viviendo en áreas urbanas (ONU 2.009). Una de las consecuencias de este crecimiento desmedido y desordenado es la formación de las islas de calor urbanas (ICU) que producen aumento de la temperatura en gran parte de la ciudad respecto a la zona periurbana. Debido a la influencia de las ICU diversas agencias de gobierno de los Estados Unidos, como la agencia espacial NASA (National Aeronautics and Space Administration) (2.004, 2.011) investigan este fenómeno. Otras, como la Agencia de Protección Ambiental, brindan información de importancia para mitigar sus diversos efectos (EPA 2.011). NASA (2.011 op. cit.) divulgó resultados de diversas investigaciones en los Estados Unidos, donde se demuestra la influencia que tiene la vegetación en la mitigación del efecto ICU, mejorando el bienestar de la población y el consumo de energía, entre otros factores. 1

2 En nuestro país, la Agencia de Protección Ambiental de Buenos Aires expone la situación de la ICU en dicha ciudad y explora diferentes estrategias para contribuir a su reducción (Plan de Acción de Buenos Aires 2.030). En la ciudad de San Miguel de Tucumán se realizó un estudio de la relación entre el crecimiento urbano, la vegetación y la temperatura a través de imágenes satelitales, relacionándose los patrones térmicos con las zonas vegetadas de la ciudad. (R. Oltra-Carrio et al., 2010). En la ciudad de Bahía Blanca (Alicia M. et al., 2.005) y San Juan (Alberto Papparelli et al., 2011) también se realiza un análisis de la modificación del clima urbano y la isla de calor por efecto de la urbanización. Para el área de estudio existen investigaciones sobre clasificación y mapeo de la vegetación urbana, la infraestructura verde, tanto a nivel exploratorio como semidetallado (Moreira, 1.998; Moreira y Zerda, 1.999; Moreira y Zerda 2.000; Zerda y Sosa, 2.007; Zerda y Sosa 2.011), y otras basadas en metodologías de interpretación de fotografías aéreas (Zerda, 2.007). La ciudad de Santiago del Estero experimenta situaciones extremas de altas temperaturas, que actualmente, se ven acentuadas debido al incremento del ritmo y una inconveniente modalidad del crecimiento urbano sin el correspondiente valor de área verde recomendado por ejemplo por La Organización Mundial de la Salud, que es de un mínimo, de 10 a 15 m2 por habitante, lo cual genera las condiciones determinantes para la existencia de la isla de calor en la ciudad. 2. Materiales La ciudad de Santiago del Estero se ubica al Noroeste de la República Argentina, cuenta con una población de habitantes (censo 2.010) en km². En la figura n 1 se puede apreciar el área de estudio, correspondiente al límite urbano de la ciudad de Santiago del Estero, más un área de influencia a 3000 metros fuera del ejido municipal, con superficies similares. Se utilizaron imágenes satelitales del año 1987 al 2011, provenientes del sensor TM del satélite LANDSAT 5. Este material se seleccionó del catálogo de imágenes del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales INPE-Brasil, y son de libre distribución. Para la transformación y modelación de los datos satelitales se emplearon módulos de IDRISI Taiga y QGIS, con los cuales se obtuvieron las diferentes cartografías y estadísticas. 2

3 Figura 1. Área de estudio de estudio, ejido municipal (9.392 ha) 3. Métodos La metodología se basó en el análisis espacial de datos provenientes de imágenes satelitales multitemporales. La metodología general y detalles de la misma se resumen en la Figura n 2. Figura 2. Esquema de la metodología 3

4 4. Resultados 4.1. Distribución espacial de los tipos de coberturas En la figura N 3 se observan los mapas de la distribución espacial de la vegetación en los años y Los rangos de los valores de NDVI se establecieron en función de ofrecer una mejor visualización espacial de los tipos de coberturas. En ambas fechas se observa predominio de los tonos que se encuentran en el nivel mínimo de la escala, entre <0,11 y 0,35 en casi toda la zona Norte y Oeste, y Centro del ejido municipal, los cuales responden a sitios con vegetación escasa o ausente (adquiriendo, en este caso, un comportamiento similar al de zonas urbanizadas). En gran parte de la zona Sur se observan pequeñas unidades de vegetación, representando el máximo de la escala, los cuales corresponden a propiedades agrícolas y fincas de menores superficies (Moreira y Zerda 1.999) Figura 3. NDVI de la cobertura vegetal del ejido municipal. Fuente: Del Corro, Zerda y Gatto (2014). En la figura n 4, se representa el avance progresivo de las otras coberturas por sobre la vegetación, en el periodo investigado de a Se observa un progresivo reemplazo de la cobertura vegetal por otras coberturas y especialmente coberturas construidas por materiales como cemento, techos de tejas, pavimento y suelo desnudo. Los valores de las columnas de la izquierda hacen referencia a las categorías presentes en el año 1987 y las de la derecha a su permanencia o cambio en el año La clase 0 ı 0 la región estable, otras coberturas tanto en 1987 como en 2011; la clase 1 ı 0 indica el cambio de vegetación a otras coberturas de 1987 a

5 Figura 4. Crecimiento urbano (clase: 1 ı 0), determinado mediante tabulación cruzada entre mapas binarios de vegetación de 1987 y En la tabla N 1 se muestra el avance de la superficie de otras coberturas en el período de estudio. Tabla 1. Superficie de otras coberturas en el Ejido municipal. Año Año Ejido municipal 3.980,88 ha 6.262,29 ha 4.2 Mapeo de la distribución espacial de la temperatura En las figuras n 5 y 6, de los años y respectivamente, se observa cómo en el año se redistribuyeron, por casi todo el ejido municipal, los valores de temperatura cercanos a los máximos de la escala, respecto a los del año 1.987, en la cual dichos valores se encuentran concentrados en el centro del ejido municipal y una 5

6 predominancia de los máximos hacía la parte Noroeste por la presencia de suelos desnudos. Esto demuestra cómo en el período de estudio se expandió la isla de calor, guiada en su totalidad por el crecimiento urbano Caracterización de la actual isla de calor En la figura n 6, la distribución de las temperaturas muestra una marcada predominancia de los valores cercanos a los máximos en todo el ejido municipal con un núcleo de máxima temperatura en el sector Suroeste de la ciudad y la presencia de un núcleo de menor temperatura en el Centro-Este correspondiente al Parque Aguirre. Figura 5. Distribución de la temperatura en la fecha 1/10/1.987 Figura 6. Distribución de la temperatura en la fecha 12/01/ Relación vegetación y temperatura Para validar la relación existente entre vegetación y temperatura en el área de estudio, se realizó el cálculo de NDVI (figuras n 7 y 11), y la transformación de la banda 6 termal del sensor TM Landsat 5(figuras n 8 y 12), para un fragmento del sector Suroeste de la ciudad correspondientes al año y 2.011, dentro de los cuales se trazó una transecta generando un perfil de ambas situaciones. Esto permite distinguir como el incremento de la infraestructura y la carencia de cobertura vegetal (2.011) influye en el aumento de la temperatura en relación a la misma área con vegetación (1.987). 6

7 Figura 7.NDVI sector SO, año Figura 8. Imagen termal. Sector SO, año Figura 9. Perfil de NDVI del sector SO, año Figura 10.Perfil termal del sector SO, año Figura 11. NDVI sector SO, año 2011 Figura 12. Imagen termal. Sector SO, año Figura 13. Perfil de NDVI del sector SO, año Figura14. Perfil termal del sector SO, año

8 En las figuras n 15 y 16 queda de manifiesto la relación inversamente proporcional que existe entre los valores de cobertura vegetal y temperatura. Se observa como aumenta gradualmente la temperatura a medida que disminuyen los valores de NDVI y viceversa. Y= X r= Y= X r = Figura 15 Ejido Figura 16 Ejido En las figuras n 17 y 18, se observa que los valores de temperatura de los materiales expuestos bajo la radiación solar directa fueron mucho mayores que la de los protegidos por los árboles, alcanzando en la mayoría valores cercanos y superiores a 10 C. 40 C 43 C 37 C Figura /04/2013 Parque Sur, sector de la laguna hs. Suelo: 37 C, Cemento: 43 C, Muro: 40 C. 8

9 32 C C Figura /04/2013 Parque Sur, sector del bosquecillo de algarrobos hs. Césped a la sombra: 30 C, Acero a la sombra: 32 C, Césped al sol: 33 C. 5. Conclusiones El crecimiento urbano, que trae consigo el avance progresivo de otras coberturas (principalmente las constituidas por materiales como cemento, techos de tejas, pavimento y suelo desnudo) por sobre la vegetación, ha marcado una fuerte tendencia de la mancha urbana hacia el Suroeste de la ciudad capital de Santiago del Estero en el periodo de a Tendencia que no fue planificada sino más bien obedeció a factores como la disponibilidad de tierras y a aspectos técnicos, entre otros. En el último año de estudio (2.011), y actualmente, no son suficientes los espacios verdes, sobre todo si se tiene en cuenta que i) el Parque Aguirre, principal espacio verde de la ciudad, ocupa un lugar marginal (sobre el margen del río Dulce), aumentando cada vez más la distancia con el resto de la ciudad ii) las veredas angostas principalmente del sector céntrico, dificultan la posibilidad de efectuar el arbolado urbano necesario, y que iii) en los barrios nuevos, la carencia de árboles y espacios verdes es una constante. La relación inversa encontrada entre la vegetación y la temperatura (a menor cantidad de vegetación mayor temperatura y viceversa), evidencia la importancia de incrementar la vegetación (no solo en cantidad sino también en riqueza), mantener la ya existente y ampliar y crear nuevos espacios verdes para reducir los efectos de la isla de calor. Así como también incorporar en las ordenanzas de planificación urbana las nuevas estrategias de mitigación de temperaturas tales como los techos fríos, cubiertas verdes y pavimentos fríos entre otras. 9

10 6. Referencias Chuvieco, E. (1996). Fundamentos de teledetección espacial. Madrid, RIALP, S. A., 568 p. CABA (2014). Construcción sustentable. Del gris al verde. Promoción de cubiertas verdes en la ciudad de Buenos Aires. [en línea] ccion/cubiertas_verdes.pdf [Consulta: febrero 2.014]. Colucci, A. L. (2.012). La ciudad de Santiago del Estero, expansión y relación entre espacio público y privado. [en línea] [Consulta: febrero 2.014]. Del Corro, F. I., Zerda, H. R., Gatto, M. A. (2014). Mapeo de coberturas del suelo y temperaturas de la ciudad capital de Santiago del Estero. En V Jornadas Tucumán SIG. APSIG. Abril CD ISSN Moreira, M. L. y H. R. Zerda (2.000). Caracterización Ecológica de Ambientes Urbanos y Periurbanos Mediante la Percepción Remota y SIG. XI Congreso Nacional de Fotogrametría y Ciencias Afines. Santiago del Estero, Argentina [en CD]. Moreira, M. L., Zerda, H. R. (1.999). Mapeo de áreas verdes en ambientes urbanos mediante datos SPOT e índices de vegetación. SIG 1ras. Jornadas, INTA-UNSE. Santiago del Estero, Argentina, CD [en CD]. ONU (2.009). Planificación de Ciudades Sostenibles: Orientaciones Para PolíticasInforme Global Sobre Asentamientos Humanos. Nueva York, [en línea] [Consulta: febrero 2.014]. Santiago del Estero (1982). Ordenanza nº 796 (8/03/1.982). Código de ordenamiento urbano y edificación 10