Cuando el sol de verano arde en una calurosa calle de la ciudad, nuestra primera reacción es huir a un lugar sombreado protegido por un edificio o un árbol.

Un nuevo estudio es el primero en calcular exactamente cuánto ayudan estas áreas sombreadas a bajar la temperatura y reducir el efecto de "isla de calor urbano".

Los investigadores crearon un intrincado modelo digital en 3D de una sección de Columbus y determinaron qué efecto tenía la sombra de los edificios y árboles en el área sobre las temperaturas de la superficie terrestre durante el transcurso de una hora en un día de verano.

"Podemos utilizar la información de nuestro modelo para formular pautas para los esfuerzos comunitarios de reverdecimiento y plantación de árboles, e incluso dónde ubicar los edificios para maximizar la sombra en otros edificios y carreteras, "dijo Jean-Michel Guldmann, coautor del estudio y profesor emérito de planificación urbana y regional en la Universidad Estatal de Ohio.

"Esto podría tener efectos significativos en las temperaturas a nivel de la calle y del vecindario".

Por ejemplo, una simulación realizada por los investigadores en un vecindario de Columbus que se encontró en un día con una temperatura máxima de 93.33 grados Fahrenheit, la temperatura podría haber sido 4.87 grados más baja si los árboles jóvenes que ya estaban en esa área hubieran crecido completamente y se hubieran plantado 20 árboles más completamente desarrollados.

Guldmann realizó el estudio con Yujin Park, quien hizo el trabajo como estudiante de doctorado en Ohio State y ahora es profesor asistente de planificación urbana y regional en la Universidad de Chung-Ang en Corea del Sur, y Desheng Liu, profesor de geografía en el estado de Ohio.

Su trabajo fue publicado recientemente en línea en la revista Ordenadores, Medio ambiente y sistemas urbanos .

Los investigadores conocen desde hace mucho tiempo el efecto isla de calor urbano, en el que los edificios y las carreteras absorben más calor del sol que los paisajes rurales, liberándolo y aumentando las temperaturas en las ciudades.

Un estudio reciente encontró que en 60 ciudades de EE. UU., Las temperaturas urbanas de verano eran 2,4 grados F más altas que las rurales, y Columbus fue una de las 10 ciudades principales con las islas de calor urbano de verano más intensas.

Para este nuevo estudio, Guldmann y sus colegas seleccionaron un área de casi 14 millas cuadradas del norte de Columbus que tenía una amplia gama de usos de la tierra, incluidas las viviendas unifamiliares, Edificio de apartamentos, complejos comerciales y empresariales, Areas Industriales, parques recreativos y áreas naturales. Más de 25, 000 edificios estaban en el área de estudio.

Los investigadores crearon un modelo 3D del área de estudio utilizando mapas de cobertura terrestre en 2D de Columbus, así como datos LiDAR recopilados por la ciudad de Columbus desde un avión. LiDAR es un sensor láser que detecta la forma de los objetos. La combinación de estos datos dio como resultado un modelo 3D que muestra las alturas y anchos exactos de edificios y árboles.

Luego recurrieron a un software de computadora que calculó las sombras proyectadas por cada uno de los edificios y árboles en el área de estudio durante un período de una hora, de 11 a.m. a mediodía, el 14 de septiembre. 2015.

Además, los investigadores tenían datos sobre las temperaturas de la superficie terrestre en el área de estudio para la misma fecha y hora. Los datos provienen de un satélite de la NASA que usa sensores infrarrojos térmicos para medir las temperaturas de la superficie terrestre a una resolución de 30 por 30 metros (aproximadamente 98 por 98 pies). Eso resultó en temperaturas superficiales para 39, 715 puntos en el área de estudio.

Con esos datos en la mano, los investigadores realizaron un análisis estadístico para determinar con precisión cómo la sombra proyectada por los edificios y los árboles afectó las temperaturas de la superficie ese día de septiembre.

Los resultados mostraron que, como se esperaba, los edificios subieron la temperatura en el área, pero que las sombras proyectadas por ellos también tuvieron un efecto de enfriamiento significativo en las temperaturas, particularmente si daban sombra a los tejados de los edificios adyacentes.

El modelo estadístico podría calcular con precisión esos efectos, tanto positivo como negativo. Por ejemplo, un aumento del 1% en el área de un edificio provocó un aumento de la temperatura de la superficie entre un 2,6% y un 3% en promedio.

Pero un aumento del 1% en el área de una azotea sombreada provocó una disminución de la temperatura de entre un 0,13% y un 0,31% en promedio.

La sombra en carreteras y estacionamientos también redujo significativamente las temperaturas.

"Aprendimos que se pueden obtener mayores efectos de mitigación del calor maximizando la sombra en los tejados de los edificios y en las carreteras, "Dijo Guldmann.

Los resultados también mostraron la importancia de los espacios verdes y el agua para bajar las temperaturas. Zonas de césped, tanto sombreados como expuestos, mostró efectos reductores de calor significativos. Sin embargo, el impacto de la hierba sombreada fue más fuerte que el de la hierba expuesta a la luz solar directa.

El volumen de las copas de los árboles y el área de los cuerpos de agua también tuvieron efectos de enfriamiento significativos.

En la simulación realizada en el barrio de Columbus, los investigadores calcularon que si los árboles actuales hubieran crecido completamente, la temperatura en un día de 93,33 grados F sería 3,48 grados más baja (89,85 grados).

Pero eso no es todo. La simulación mostró que si el vecindario tuviera 20 árboles más adultos, the temperature would be another 1.39 degrees lower.

"We've long known that the shade of trees and buildings can provide cooling, " Guldmann said.

"But now we can more precisely measure exactly what that effect will be in specific instances, which can help us make better design choices and greening strategies to mitigate the urban heat island effect."