Análisis de imágenes satelitales para el estudio del clima urbano de la ciudad de Bahía Blanca, Argentina

FERRELLI, FEDERICO; PICCOLO, MARÍA CINTIA

San Juan

Congreso; XXVII REUNIÓN CIENTÍFICA DE LA ASOCIACIÓN ARGENTINA DE GEOFÍSICOS Y GEODESTAS; 2014

Los cambios en el uso del suelo con fines urbanísticos son los que causan el mayor impacto sobre el medio ambiente (Kaufmann et al., 2006). El crecimiento de las ciudades altera su gradiente térmico pudiendo afectar el confort de los residentes y turistas (Deosthali, 1999). Esto se debe a la modificación del espacio natural por edificaciones. Los nuevos materiales tienen propiedades radiativas y conductivas diferentes que impactan sobre el flujo de calor latente y el de calor sensible (Grimmond, 2007). El estudio del clima urbano como recurso, como contexto y como amenaza es importante para el desarrollo de la ciudad y la calidad de vida de sus habitantes. En particular, se necesita conocer el aumento de la temperatura urbana para planificar futuras expansiones urbanísticas. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue analizar el clima, la biomasa y el crecimiento urbano de la ciudad de Bahía Blanca, Argentina durante el período 1986-2012 mediante el procesamiento de imágenes satelitales. Se utilizaron imágenes Landsat 5, 7 y 8. Además se realizó un estudio estacional comparando la distribución térmica con distintas coberturas del suelo para el período 2008-2012. Para este estudio se utilizaron 60 productos Landsat. Con ellos se estudiaron las variaciones inter-estacionales de la Temperatura de Superficie Terrestre (TST) en relación a las distintas coberturas del suelo. La clasificación de estas últimas se llevó a cabo a partir de intervención empírica e interpretación visual de imágenes (Pérez Gutiérrez y Muñoz Nieto, 2002). Como resultado se obtuvo un mapa de coberturas del suelo. Sobre el mapa se establecieron 4 transectas térmicas que permitieron analizar la variación espacial de la TST. Por otro lado, con imágenes correspondientes a la primavera se realizó el estudio inter-anual de los parámetros de TST, NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) y crecimiento urbano. Las mismas fueron adquiridas en días sin presencia de nubes y la estación del año se seleccionó de acuerdo a lo expuesto por Lo y Quattrochi (2003) quienes eligieron la primavera en su estudio porque es el momento en el que la vegetación comienza a crecer y por lo tanto, el período más adecuado para estudiarla con imágenes Landsat. Las imágenes fueron procesadas digitalmente con el método monocanal. El mismo se basa en la resolución de la Ecuación de Transferencia Radiativa (ETR) y permite obtener los valores de TST (Jimenez-Muñoz et al. 2009). Para completar la ETR, fueron necesarios los datos de radiosondeo de la National Aeronautics and Space Administration (NASA, Estados Unidos) vía online (http://atmcorr.gsfc.nasa.gov). Se utilizaron los datos de hora de la imagen, fecha, presión atmosférica, temperatura del aire y humedad relativa. Como resultado se obtuvieron: la radiancia atmosférica descendente, la ascendente (W m-2 sr-1 μm-1) y la transmisividad atmosférica. El método de Resta de Superficies Oscuras fue aplicado para corregir las bandas del visible e infrarrojo (Song et al. 2001). Una vez realizadas estas correcciones, se estimó el NDVI. Se calcularon las amplitudes térmicas de TST, para ello se tuvieron en cuenta los mismos puntos para todas las imágenes. Uno de ellos correspondientes al interior del centro urbano y el otro a la periferia. Cabe destacar que en todos los casos la ciudad se presentó más fría que su periferia. Esto se debe a que por la mañana la estructura propia de las calles y de los edificios provoca que el centro de la urbe se mantenga a la sombra mientras que los alrededores de la ciudad ya están siendo calentados por el sol (Valor et al. 2000). Además, se analizó la variación del NDVI en relación con el crecimiento urbano. Finalmente, el crecimiento urbano de la ciudad se estudió con interpretación visual de imágenes satelitales. Se realizaron distintas combinaciones RGB para que el área edificada se presentara de color magenta. Esto permitió calcular la expansión urbana Los tratamientos realizados sobre las imágenes satelitales se hicieron con el Software ENVI 4.1. Los resultados indican que la distribución espacial de la TST fue distinta en cada cobertura del suelo dependiendo de la densidad de edificaciones, la presencia de sombras y la cobertura vegetal. Se observó que las amplitudes térmicas superaron los 15 °C en verano e invierno. Además, el crecimiento de la ciudad (más de 11.000 ha) generó una reducción de la biomasa (-0,32 NDVI). El índice de vegetación decreció en sentido Norte y Sudeste, coincidente con el aumento del espacio construido. Tal como afirman Luber y McGeehin (2008), el cambio de las coberturas vegetales por suelos pavimentados provoca una modificación en la capacidad de almacenamiento térmico, dando como resultado una alteración que puede ser significativa para el área urbana en relación a su entorno. De esta manera se afectan los parámetros meteorológicos en la atmósfera local. El valor medio de TST disminuyó 2 ºC como consecuencia del aumento de las sombras generadas por los edificios. Por lo expuesto, se considera que el estudio del clima de las ciudades es un aspecto clave para la comprensión de la dinámica ambiental. El mismo contribuye a la toma de decisiones y planificación de las actividades del hombre. El conocimiento sobre estos temas es relevante para orientar las políticas públicas destinadas a mejorar no sólo la calidad ambiental, sino también la confortabilidad y calidad de vida de los residentes y turistas.