Urbanismo

Un estudio de CIEMAT ha identificado una tendencia clara en el cambio climático en Madrid durante la última década, con un aumento anual de la temperatura del aire de 1,8 °C y una disminución de la humedad relativa anual del 9 %. Es más, se registró un aumento del número de días de verano y noches tropicales.

El análisis mostró un incremento significativo en las temperaturas promedio y una prolongación del periodo estival. El verano en Madrid se ha alargado significativamente, de mayo a octubre, y hay que trabajar para que la ciudad se adapte a la tendencia climática.

Diez años de mediciones

El clima afecta directamente el rendimiento energético de los edificios, modificando las demandas de calefacción y refrigeración.

De acuerdo con las directivas europeas sobre energía, el sector de la edificación debe proporcionar niveles de confort a sus ocupantes con un consumo mínimo de energía, además de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Así que hay que tomar decisiones para adaptar las viviendas a un entorno climático cambiante.

Mediante la comparación de tres escenarios climáticos, el estudio evaluó el impacto del cambio climático en la eficiencia energética de los edificios residenciales de Madrid para deducir posibles estrategias de diseño.

Para eso, por un lado hemos recogido datos históricos TMY, es decir, un año meteorológico típico, (normativa española de edificación, CTE y base de datos EnergyPlus, EPW), y datos meteorológicos generados mediante una monitorización continua del ambiente exterior. Se han utilizado estaciones experimentales íntegramente instrumentadas en el CIEMAT que permiten cuantificar las tendencias climáticas registradas durante la última década.

En la actualidad, el CIEMAT cuenta con una base de datos meteorológica histórica de más de diez años de mediciones.

La severidad del cambio climático en la ciudad

El calentamiento global, impulsado por actividades humanas, está alterando los ciclos naturales de vida y hábitat en la Tierra. Según el IPCC, además de un aumento promedio de 0,2 °C por década, el cambio climático provocará eventos climáticos más extremos y frecuentes, como olas de calor y frío, afectando la actividad diaria y el bienestar de la población.

Este problema es particularmente severo en áreas urbanas donde las temperaturas y la radiación son más altas y la humedad y el viento son menores, exacerbando el estrés térmico comparado con las zonas rurales.

Históricamente, el verano en Madrid abarcaba de junio a agosto, pero actualmente se extiende desde mayo hasta octubre. Los modelos de edificios que se han estudiado revelan que los requisitos anuales de calefacción son un 22 % más bajos y los de refrigeración un 22 % más altos con los datos climáticos actualizados.

Las islas de calor urbano

El fenómeno de la isla de calor urbano (UHI), resultado del entorno construido, contribuye al sobrecalentamiento de las ciudades. Eso afecta al consumo energético de los edificios y aumenta la concentración de contaminantes, perjudicando la salud y el confort térmico.

Se han propuesto varias tecnologías para mitigar estos efectos, destacando la importancia de las fachadas de los edificios en la absorción, reflexión y remisión de calor y luz. De hecho, las fachadas actúan como un vínculo térmico y visual entre el interior y el exterior.

El proyecto MateMAD está tratando de identificar los mejores materiales de construcción en fachadas, cubiertas y pavimentos para reducir la demanda energética, aumentar el confort térmico y, así, mejorar la calidad de vida de los residentes en áreas urbanas.

Microclimas en ciudades

Las zonas construidas generan un microclima urbano, responsable de la variación climática en distintos puntos de la ciudad.

Son variaciones climáticas a nivel micro, en barrios o zonas específicas. Se deben a factores antropogénicos y surgen principalmente de la sustitución de vegetación por edificaciones y superficies pavimentadas.

Este microclima depende del intercambio energético, para el que influyen factores como la morfología urbana, las propiedades de los materiales en la edificación, y la actividad humana.

Por lo tanto, diferentes tipologías urbanas dentro de una misma ciudad pueden mostrar distintos niveles de sensación térmica según factores como el albedo (la fracción de radiación solar que refleja la superficie), la emisividad de los materiales, la temperatura media radiante y el factor de cielo visible.

Actualmente, evaluar el microclima urbano y las condiciones de contorno es difícil, lo que complica el análisis del confort térmico y la estimación de GEIs (gases de efecto invernadero) de los sistemas de climatización en cada localización.

Las principales limitaciones son la complejidad y diversidad morfológica de las ciudades y la falta de acceso a bases de datos climáticos representativas dentro de la ciudad.

También en el norte y centro de Europa

Diversos estudios han investigado escenarios futuros de cambio climático y sus implicaciones en el entorno construido. La mayoría muestra una disminución significativa en la demanda de calefacción debido al calentamiento climático, aunque el impacto en la demanda de refrigeración varía según la ubicación.

Un estudio de modelización en cinco países de la UE mostró que, también en el norte y centro de Europa, la reducción de la demanda de calefacción empieza a superar al aumento de la demanda de refrigeración.

No cabe duda de que las áreas urbanas, que albergan al 55 % de la población mundial y se espera que aumenten al 68 % para 2050, presentan grandes desafíos y oportunidades.

Las ciudades deben adaptarse al cambio climático minimizando los impactos de las temperaturas extremas y protegiendo la salud de sus habitantes. El uso adecuado de materiales urbanos puede contribuir significativamente a la transición hacia ciudades climáticamente neutras.

Los edificios existentes, levantados antes de las estrictas normas de construcción actuales, necesitarán adaptaciones para afrontar el cambio climático. Conocer el comportamiento energético de las estructuras urbanas es crucial para desarrollar estrategias adecuadas de mitigación y adaptación.

La información meteorológica actualizada permite a los gobiernos ajustar mejor sus políticas y planes de acción climática.

Es fundamental asegurar la calidad de vida de los ciudadanos y su derecho a una vivienda digna y una urbanización sostenible. Las soluciones deben abordar de manera transversal el cambio climático, la clasificación urbana, los materiales urbanos, el microclima urbano y el impacto térmico en las ciudades.

Artículo de Emanuela Giancola, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) ; Helena López Moreno, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) ; María Nuria Sánchez Egido, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) y Silvia Soutullo, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT).