Simulación de diferentes escenarios de cobertura urbana y vegetal en el balance de energía superficial del Valle de Aburrá

Abstract

Los cambios en el uso y cobertura de la tierra (LUCC) modifican las propiedades físicas de la superficie terrestre y, en consecuencia, condicionan las dinámicas de los flujos de energía y de la atmósfera. En Medellín, una ciudad tropical en un valle de montaña, los procesos de urbanización han desplazado la frontera de la vegetación, convirtiendo bosques y áreas verdes en superficies artificiales de asfalto y concreto. Con el fin de simular los efectos de la urbanización sobre el balance de energía superficial de la región metropolitana del valle de Aburrá, en el presente estudio se utilizó el modelo WRF. Se estimaron flujos de calor sensible y latente para el escenario actual y otros con diferentes configuraciones de usos del suelo. Posteriormente, se realizó un análisis comparativo de las magnitudes y el patrón espacial de los cambios en el almacenamiento y los flujos de energía entre los escenarios. Los resultados sugieren que la distribución espacial de la vegetación dentro de la malla urbana, regula la dinámica del balance de energía superficial, principalmente por la transpiración de la vegetación y los cambios en el albedo; además, las áreas verdes generan un efecto de enfriamiento en las zonas urbanas circundantes. El aumento de la vegetación dentro de las ciudades podría atenuar el efecto de la isla de calor urbano (UHI). Las conclusiones de la investigación pueden ofrecer información útil para la planificación del uso de la tierra y la adaptación al cambio climático en Medellín y ciudades cercanas, teniendo en cuenta el papel regulador de la vegetación en la meteorología urbana.

Abstract The land use and cover changes (LUCC) modify physical land surface properties and consequently force variations in energy flows and atmospheric dynamics. In Medellin, a tropical city in a mountain valley, urbanization processes have shifted the border of vegetation, turning vegetated areas into buildings and paved surfaces. In this study, in order to simulate the effects of urbanization on the surface energy balance in the Aburrá valley metropolitan region, we used the Weather Research and Forecasting model (WRF). Sensible and latent heat fluxes were estimated for several scenarios, including the actual one, and some others with different urban green area configuration. Subsequently we made a comparative analysis of magnitudes and spatial pattern of changes in storage and energy fluxes between the scenarios. Results suggest that the spatial distribution of vegetation within the city regulates the dynamics of surface energy balance due mainly to vegetation transpiration and surface albedo changes. At the same time, there is a cooling effect of green areas on surrounding urban areas. The increase of vegetation within the cities could attenuate the urban heat island (UHI) effect. Research conclusions can offer useful information for the land use planning and climate change adaptation in Medellin and near cities, taking into account the regulatory role of vegetation in urban meteorology.