Las olas de calor están aumentando en todo el mundo, y eso incluye a Suiza. Las ciudades en particular sufren como resultado:la diferencia de temperatura entre la ciudad y el campo puede ascender a varios grados. Un nuevo túnel de agua en Empa podría ayudar a aliviar estas islas de calor urbano en el futuro, por ejemplo, si las ciudades aseguran temperaturas más bajas a nivel local a través de la vegetación. superficies de agua y materiales más brillantes y creando espacio para que el viento airee mejor las ciudades.

Abril de 2018 mostró temperaturas en Suiza que generalmente son más comunes en mayo, y en mayo el clima ya recordaba el verano. Esto ya no es una excepción. Año tras año se están batiendo récords de calor. Las ciudades sufren mucho más por las olas de calor que el campo circundante:las diferencias de temperatura entre las zonas urbanas y las áreas verdes circundantes pueden llegar a varios grados.

El fenómeno se conoce como islas de calor urbano. Hay varias razones para las diferencias de temperatura:Las superficies oscuras de las aceras y los tejados absorben más luz solar durante el día y la retienen mejor. El tráfico y la industria generan calor adicional en la ciudad. Es más, Suele haber una falta de vegetación que podría reducir la temperatura por evaporación. Y los edificios poco espaciados bloquean el viento, lo que podría traer aire ambiente más frío.

¿Cómo puede el viento sacar el calor de la ciudad?

El calor no solo es desagradable, sino que también tiene efectos graves:el consumo de energía para refrigeración está aumentando, Los niveles de ozono a nivel del suelo están aumentando y las temperaturas están provocando enfermedades adicionales e incluso muertes. Y cada vez más personas se ven afectadas:más de la mitad de la población mundial vive en áreas urbanas en la actualidad. Para 2030, Se espera que este porcentaje aumente a dos tercios. Ciudades y grupos de investigación de todo el mundo están trabajando en formas de aliviar este efecto de isla de calor urbano. Se presta especial atención al viento:podría disipar el calor de las ciudades, traer aire más frío de los lagos y bosques circundantes y, además, enfriar las superficies por convección. Durante olas de calor con poco viento, el efecto de flotabilidad juega un papel importante:cuando el aire caliente se eleva sobre la ciudad, el aire más frío puede fluir hacia abajo. Además, Se pueden crear áreas con aire más frío:por ejemplo, parques con vegetación, Superficies más ligeras que absorben menos radiación solar o superficies donde el agua se evapora, por ejemplo, lagos artificiales o materiales húmedos. El viento puede distribuir este aire más frío en áreas donde el efecto isla de calor no se puede combatir localmente.

Para que el viento disipe el calor de las ciudades, sin embargo, la ciudad debe construirse de tal manera que las masas de aire puedan fluir con relativa facilidad alrededor de los edificios. Sin embargo, esto es todo menos trivial:todavía no se ha investigado lo suficiente sobre cómo las estructuras urbanas influyen en las condiciones del viento local. Para optimizar las ciudades de tal manera que puedan prevenir de manera eficiente las islas de calor, Primero hay que entender qué sucede exactamente:¿Cómo fluye y gira el viento en los edificios y en las carreteras con calefacción? ¿Y cómo cambia esto la distribución de la temperatura?

Una cuestión de escala

Responder a estas preguntas es el objetivo del nuevo túnel de agua en Empa, que se inauguró oficialmente hoy. Pero, ¿por qué se necesita un túnel de agua para comprender mejor los movimientos del viento? Es una cuestión de escala:dado que los modelos de estructuras urbanas son solo una fracción del tamaño de los edificios y carreteras reales, el agua se comporta exactamente como el viento en una ciudad real a velocidades de flujo adecuadas. El túnel de agua tiene dos claras ventajas sobre un túnel de viento, que también es adecuado para estudiar los flujos de viento en las ciudades:por un lado, se pueden utilizar modelos más pequeños, es decir, se puede examinar un área más grande de la ciudad. Por otra parte, el campo de flujo y la distribución de temperatura en el agua se pueden medir simultáneamente.

Esto se hace con un sistema de medición láser:el equipo de investigación mezcla partículas diminutas y un tinte fluorescente en el agua. Las partículas se iluminan con un rayo láser pulsante extendido a un plano. Durante un pulso de láser de este tipo, una cámara toma dos imágenes en rápida sucesión. El sistema de medición ahora puede evaluar qué tan lejos y en qué dirección se han movido las partículas entre las dos imágenes y determinar las velocidades y direcciones del flujo. Gracias al tinte fluorescente, los investigadores pueden determinar la distribución de la temperatura:absorbe luz láser verde y emite luz de un color diferente:cuanto más caliente está el agua, cuanto más brillante es la luz. Una segunda cámara que filtra la luz láser verde, registra la distribución de la luz emitida.

La determinación de las estructuras de flujo frío y cálido permite a los investigadores obtener nuevos conocimientos sobre cómo se puede eliminar el calor de las ciudades. Estos resultados podrían ayudar a los planificadores, architects and governments in the future to develop cities so that life in urban areas remains bearable even during increasing heat waves.