LOS BENEFICIOS DE LAS INFRAESTRUCTURAS VERDES

Los beneficios de la infraestructura verde para la mitigación del calor y la reducción de emisiones en las ciudades:

 Una revisión de la literatura

El Trust for Public Land crea parques y protege la tierra para las personas, asegurando comunidades saludables y habitables para las generaciones venideras.

Con la reciente conclusión de una campaña de ochenta años para plantar un millón de árboles, Nueva York es posiblemente la primera gran ciudad de los Estados Unidos en financiar infraestructura verde a un nivel comparable a la infraestructura gris tradicional. A un costo de más de $ 600 millones, se espera que el dosel de árboles expandido de Nueva York ofrezca mucho más a los residentes que las frondosas calles urbanas: el bosque urbano se considera una primera línea de defensa contra el aumento de las temperaturas, la intensificación de las tormentas y la contaminación del aire exacerbada. con el cambio climático. Es poco probable que Nueva York, la primera en alcanzar la marca de un millón de árboles nuevos, sea la última. Porque, dado que los valores ambientales y económicos de la infraestructura verde como complemento de los sistemas de alcantarillado pluvial diseñados están bien demostrados, la infraestructura verde ofrece una estrategia para combatir un creciente riesgo para la salud pública en ciudades para las que no existe una infraestructura gris: el riesgo que representa una creciente frecuencia de calor extremo. 

Hasta la fecha, la principal medida de adaptación para reducir la exposición al calor en las ciudades de los Estados Unidos es el aire acondicionado mecánico (Anderson y Bell, 2009; Braga et al., 2002; Chestnut et al., 1998). Si bien se ha descubierto que el acceso ampliado al aire acondicionado entre los residentes urbanos reduce el riesgo de enfermedades y mortalidad relacionadas con el calor, esta adaptación no aborda las exposiciones al calor al aire libre para las poblaciones urbanas, o las exposiciones al aire libre para aquellos que carecen de acceso continuo al enfriamiento mecánico. Quizás lo más problemático es la exposición potencial al calor durante los eventos de fallas de la red eléctrica, que ocurren en las ciudades de EE. UU. Con mayor frecuencia. Frente a la necesidad de gestionar un riesgo creciente de temperaturas extremas en las ciudades, una amenaza agravada por el diseño mismo de la ciudad, un gran número de gobiernos municipales están emprendiendo o explorando importantes inversiones en infraestructura verde para reducir los riesgos relacionados con el clima para las zonas urbanas. poblaciones. En este documento, analizamos la literatura revisada por pares más reciente sobre infraestructura verde para evaluar su eficacia demostrada en la moderación de las temperaturas urbanas y, como resultado, en la disminución del consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas.

 El documento aborda varias cuestiones clave. En primer lugar, ¿qué cambios físicos están impulsando el aumento de las temperaturas en las ciudades y en qué medida pueden los gobiernos municipales gestionar los cambios climáticos urbanos? En segundo lugar, ¿qué se sabe sobre la eficacia de las copas de los árboles, los espacios verdes abiertos y la vegetación integrada en los edificios, como los techos y las paredes verdes, para moderar las temperaturas y reducir el consumo de energía de los edificios? En tercer lugar, ¿qué beneficios no relacionados con el calor están asociados con la infraestructura verde en las ciudades, así como las limitaciones y los costos asociados con esta clase de estrategias de adaptación? Por último, ¿qué recomendaciones específicas se pueden incorporar al trabajo del Trust for Public Land en el desarrollo de proyectos de infraestructura verde para las ciudades?

2.- Cambio climático a escala urbana

.2.1 Factores impulsores del cambio climático en las ciudades

 El cambio climático en las ciudades está impulsado por fenómenos de calentamiento global y regional. A nivel mundial, las crecientes concentraciones de gases de efecto invernadero están intensificando el efecto invernadero natural que sirve para atrapar la radiación de onda larga saliente de la superficie de la Tierra y calentar la atmósfera. A escala regional de ciudades, cuatro cambios específicos en los entornos urbanos dan lugar a un mecanismo de calentamiento independiente, el efecto isla de calor urbano (UHI), que se ha descubierto en las últimas décadas como el principal impulsor del aumento de las temperaturas en las ciudades (Stone et al. al.2014).

 Estos cambios físicos en las ciudades incluyen: 

1) la pérdida de vegetación natural debido a la construcción urbana; 

2) la introducción de materiales superficiales no vegetativos que son más eficientes para absorber y almacenar energía térmica que las cubiertas naturales del suelo;

 3) morfología urbana de alta densidad que atrapa la radiación solar; y

 4) la emisión de calor residual de edificios y vehículos. 

Estos cuatro mecanismos de calentamiento en las ciudades elevan la cantidad de energía térmica retenida y emitida al entorno urbano a través de distintas vías. La pérdida de árboles y otras cubiertas naturales de la tierra contribuye a un ambiente más cálido a través de una reducción en la sombra y, lo más importante, una reducción en el enfriamiento por evaporación, el proceso mediante el cual las plantas usan la energía solar para convertir el agua en vapor de agua (EPA, 2008; EPA, 2013; Bowler et al., 2012). La sombra reduce la ganancia de calor solar en ventanas, paredes y techos, lo que tiene un efecto directo en el consumo de energía para refrigeración y está directamente asociado con las emisiones de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono (Dimoudi & Nikolopoulou, 2003). A medida que el agua se transmite a través de las células vegetales y se libera a la atmósfera en forma de vapor de agua, la energía térmica también se transporta fuera de la superficie terrestre en una forma latente que no contribuye al aumento de la temperatura en la superficie. El desplazamiento de árboles y otra vegetación por el desarrollo urbano da como resultado un enfriamiento por evaporación menor, ya que las cubiertas de tierra impermeables retiene menos humedad. A la pérdida de humedad de la superficie se suma la renovación del entorno urbano con los materiales bituminosos y minerales de asfalto, hormigón, ladrillo y piedra, materiales que contribuyen a temperaturas más altas a través de tres mecanismos. Primero, los materiales de construcción urbana como el asfalto son menos efectivos para reflejar la radiación solar entrante, una propiedad física conocida como «albedo». A medida que el albedo o la reflectividad de las ciudades se reduce a través del desarrollo urbano, la cantidad de radiación solar entrante absorbida y retenida es mayor. En segundo lugar, los materiales a base de minerales tienden a ser más efectivos para almacenar energía solar que el paisaje natural, una propiedad que da como resultado la retención y liberación de energía térmica al final de la tarde y durante la noche, manteniendo las áreas urbanizadas más cálidas que las áreas rurales cercanas. Por último, los materiales de construcción urbana como el pavimento de calles y las tejas para techos son generalmente impermeables al agua y, por lo tanto, reducen aún más la cantidad de humedad que es absorbida y retenida en las ciudades para enfriamiento evaporativo. Un tercer impulsor físico del efecto UHI es la morfología o el carácter tridimensional del paisaje urbano. En los distritos del centro densamente desarrollados, los edificios altos y los cañones de las calles limitan la medida en que la energía solar reflejada desde la superficie puede volver a la atmósfera sin obstáculos. A medida que esta energía reflejada es absorbida por las superficies verticales de la ciudad, se retiene más calor en el entorno urbano. Por último, las ciudades son zonas de intenso consumo energético en forma de uso de vehículos, refrigeración y calefacción de edificios  y actividades industriales. A medida que se consumen inmensas cantidades de energía en los entornos urbanos, se produce calor residual que finalmente se ventila a la atmósfera, lo que contribuye al aumento de las temperaturas. En algunas ciudades de EE. UU., Se ha estimado que el calor residual del consumo de energía representa alrededor de un tercio del efecto UHI (Hart & Sailor, 2009).

 2.2 Salud pública 

El calor es la principal causa de muerte relacionada con el clima en los Estados Unidos, y se espera que la morbilidad y la mortalidad relacionadas con el calor aumentan en las ciudades como resultado del calentamiento global de las temperaturas y la intensificación de la isla de calor urbana (Davis et al., 2003 ; Harlan et al, 2011; Knowlton et al., 2007).

 Un estudio predice un aumento anual de 28.000 a 34.000 muertes relacionadas con el calor en los Estados Unidos para mediados de siglo (Voorhees et al., 2011). Uno de los impactos más importantes de la isla de calor urbano son las elevadas temperaturas nocturnas. Durante un evento de calor, la gente necesita el alivio de las temperaturas nocturnas más bajas para recuperarse del estrés por calor agravado que se acumula a lo largo del día (Moriyama, 1988). Como la isla de calor urbano retiene el calor y lo vuelve a emitir durante la noche, este alivio no siempre ocurre. Las temperaturas elevadas sostenidas plantean una variedad de riesgos para la salud humana, incluido el estrés cardiovascular; agotamiento térmico e insolación; dificultad respiratoria; insuficiencia renal o hepática; y coágulos de sangre (Kleerekoper et al, 2012). Debido a estos riesgos, es importante que las personas expuestas a altas temperaturas accedan a métodos de enfriamiento, generalmente mediante aire acondicionado.

 Sin embargo, los períodos prolongados de calor extremo también pueden resultar en cortes de energía debido a una demanda excesiva de electricidad para el aire acondicionado (Miller et al., 2008). Si esto ocurre, incluso aquellos que pueden permitirse el lujo de poseer y usar aire acondicionado se vuelven tan vulnerables como los que no lo tienen. Ciertos grupos sociales son particularmente vulnerables a las altas temperaturas, incluidos aquellos que viven por debajo del umbral de la pobreza, son ancianos o están socialmente aislados (Reid et al., 2009). La implementación de estrategias de enfriamiento pasivo como la vegetación en áreas con poblaciones vulnerables puede reducir sustancialmente la morbilidad y la mortalidad relacionadas con el calor sin depender de la electricidad.

2.3 Infraestructura verde

 La infraestructura verde se identificó originalmente con canales de inundación, humedales o parques que proporcionarán servicios de aguas pluviales como filtración de agua y control de inundaciones. Más recientemente, la definición se ha ampliado para incluir una variedad de objetivos ambientales o de sostenibilidad en las ciudades a través de una combinación de enfoques naturales (EPA, 2014; Foster et al., 2011). En este documento limitamos nuestro enfoque principal a la infraestructura verde vegetativa y los beneficios de enfriamiento asociados que se obtienen del sombreado y la evapotranspiración.

 Las tres categorías principales de infraestructura verde vegetativa analizadas en este documento son árboles y bosques urbanos, parques y espacios verdes abiertos y vegetación integrada en edificios.

 Los árboles y bosques urbanos varían desde árboles individuales que se encuentran cerca de edificios hasta grupos de árboles en terrenos públicos o privados y bosques urbanos a mayor escala. Los parques y los espacios verdes abiertos incluyen áreas con vegetación que consisten en una combinación de césped, arbustos y árboles, y que no están exclusivamente dedicadas a tierras boscosas. La vegetación integrada al edificio incluye techos verdes y muros verdes Los techos verdes vienen en dos variedades: extensivos e intensivos. Los techos verdes extensos usan plantas bajas, como suculentas, musgos o plantas herbáceas y pastos, mientras que los techos verdes intensivos utilizan arbustos y árboles, así como plantas de tallo corto, y tienden a reflejar los parques a nivel de la calle como áreas de recreación y relajación ( FLL, 2002; Foster et al., 2011).

 Además de las reducciones de la temperatura del aire, la infraestructura verde proporciona varios beneficios directos e indirectos. La reducción de la temperatura de la superficie y del aire alrededor de los edificios conduce directamente a una reducción del uso de energía asociado con la refrigeración, lo que reduce las emisiones de carbono. La vegetación también tiene un efecto positivo en la salud humana a través de la reducción del smog y otra contaminación del aire, tiempos de recuperación reducidos del estrés físico / mental y la fatiga, y puede mejorar la salud y el bienestar general de los residentes urbanos (Akbari, 2002; Qin et al. ., 2013; Velarde et al., 2007). Discutimos estos cobeneficios con mayor detalle en las siguientes secciones

3 Estrategias de infraestructura verde

En esta sección, revisamos la literatura sobre infraestructura verde para documentar evidencia de consenso sobre la medida en que los árboles urbanos, los espacios abiertos y la vegetación integrada al edificio influyen en los microclimas y disminuyen el consumo de energía y las emisiones de carbono de los edificios, así como cualquier evidencia sobre la diseño de estrategias vegetativas para beneficios relacionados con el clima. 

3.1 Árboles urbanos y bosque 

Como se describió anteriormente, el bosque urbano de una ciudad se compone de árboles en las calles, árboles individuales en lotes privados y fragmentos de bosque en parques, a lo largo de corredores ribereños, y de otra manera protegidos del desarrollo. Tanto los estudios de observación como los de modelos han buscado documentar los beneficios de los árboles para moderar la temperatura ambiente en las ciudades.

 3.1.1 Impactos de la temperatura

 La importancia de la pérdida de árboles para un clima regional más cálido se documentó por primera vez en zonas rurales sujetas a una extensa deforestación. La pérdida generalizada del dosel de la selva tropical en la cuenca amazónica de Brasil, por ejemplo, se ha asociado con un aumento en las temperaturas regionales de entre 2 y 7 ° F (Pielke et al., 2007; Snyder et al., 2004; Costa y Foley , 2000). Este efecto de calentamiento a través de una reducción en la evapotranspiración de los árboles se agrava aún más en los entornos urbanos, donde la copa de los árboles a menudo es desplazada por las superficies impermeables de las carreteras, estacionamientos y edificios. En entornos urbanos, la copa de los árboles reduce las temperaturas locales a través de la sombra y la evapotranspiración. Si bien la sombra da como resultado un enfriamiento directo de las temperaturas de la superficie, la evapotranspiración puede reducir las temperaturas ambientales locales que no están a la sombra directa del árbol. Debido a que este efecto de enfriamiento está altamente localizado y depende del contexto, la literatura actualmente no cuantifica un potencial de enfriamiento por árbol o por unidad de área verde. Sin embargo, varios estudios exploran el potencial de enfriamiento promedio en las proximidades de árboles urbanos.

 La Figura 1 documenta una clara asociación negativa entre la cobertura arbórea y la temperatura de la superficie terrestre. La sombra de los árboles produce beneficios sustanciales en forma de temperaturas superficiales reducidas, que son un factor importante de la isla de calor urbano. El sombreado puede reducir la temperatura de la superficie de las paredes y los techos de los edificios hasta en 7º C, y puede reducir aún más la ganancia solar a través de las ventanas para reducir las temperaturas interiores (EPA, 2008). La evapotranspiración modera la temperatura del aire en una extensión espacial mayor que la sombra. La colocación de árboles en los cañones urbanos del centro puede reducir la temperatura del aire hasta en 7 ° F (Loughner et al., 2012). Se ha observado que los árboles en vecindarios residenciales disminuyen la temperatura ambiente local en aproximadamente 1-5 ° F (Ellis et al., 2015; EPA, 2008; Shashua-Bar et al., 2009; Sung, 2013). Los estudios de modelos climáticos encuentran que la plantación extensiva de árboles en las ciudades produce importantes beneficios de enfriamiento. Un estudio centrado en la plantación de árboles en toda la cuenca de Los Ángeles, California, por ejemplo, encuentra reducciones en las temperaturas al final de la tarde de hasta 3 ° F para el área metropolitana en su conjunto, compensando gran parte de la isla de calor promedio de verano de la ciudad (Rosenfeld et al. , 1998).

centrado en la plantación de árboles en toda la cuenca de Los Ángeles, California, por ejemplo, encuentra reducciones en las temperaturas al final de la tarde de hasta 3 ° F para el área metropolitana en su conjunto, compensando gran parte de la isla de calor promedio de verano de la ciudad (Rosenfeld et al. , 1998).

Además del enfriamiento directo del aire urbano a través de la sombra y la evapotranspiración, la plantación de árboles en una región metropolitana puede disminuir las temperaturas en los distritos del centro al enfriar las corrientes de aire que fluyen hacia los centros de las ciudades. Un producto de la extensa cubierta impermeable que se encuentra en los distritos del centro, el aire caliente y ascendente del verano tiende a crear zonas de baja presión en estos distritos, lo que sirve para aspirar el aire de los suburbios circundantes. Un estudio centrado en Atlanta, Georgia, por ejemplo, encuentra la adición de copas de árboles en toda una región metropolitana pero fuera del núcleo urbano para reducir las temperaturas en el centro de la ciudad (Stone et al., 2013). Otro trabajo centrado en Atlanta, encuentra una duplicación de la copa de los árboles de la región, tanto dentro como alrededor del centro urbano, para reducir las temperaturas de la tarde de verano hasta en 12 ° F (Zhou & Shepherd, 2010). El trabajo del Laboratorio de Clima Urbano en Georgia Tech encuentra que los efectos de enfriamiento de las copas de los árboles nuevos y otra vegetación mejoran enormemente cuando se combinan con la instalación de materiales fríos, como techos y pavimentos altamente reflectantes (Stone et al., 2014). En este sentido, la combinación de nueva vegetación y materiales frescos desde el proyecto hasta el nivel del vecindario produce beneficios de enfriamiento significativamente mayores que la expansión de la infraestructura verde por sí sola. Este resultado es, en parte, atribuible a la complementariedad espacial de estas dos estrategias de gestión del calor, con instalaciones de material frío idealmente dirigidas a áreas menos adecuadas para la plantación de árboles, como estacionamientos extensos o azoteas. 

3.1.2 Impactos del carbono 

Los árboles pueden reducir significativamente las emisiones de carbono al reducir el consumo de electricidad asociado con el aire acondicionado, pero con diversas magnitudes de beneficios, según el contexto y la escala. Un estudio encontró que un aumento del 10% en la cobertura de sombra reduce el consumo de electricidad en 1,29 kWh por día en promedio para las residencias en un entorno suburbano, equivalente al 2% del uso diario de energía (Pandit & Laband, 2010). Otros estudios encuentran que la sombra puede ahorrar hasta 4.8 kWh por día para viviendas residenciales con carbono anual asociado.reducciones de emisiones de 10-11 kg de carbono por árbol (Akbari et al., 1997; Akbari, 2002). Si bien la evidencia depende en gran medida de los casos, la literatura sugiere que el sombreado puede reducir considerablemente el uso de energía asociado con el enfriamiento. A mayor escala, los bosques urbanos también contribuyen al enfriamiento regional y, por lo tanto, pueden reducir las emisiones de carbono. Un estudio estima un ahorro anual promedio de 36 kWh por árbol, con ahorros en áreas urbanas más cálidas de hasta 96 kWh por árbol, o alrededor del 7% del uso total anual de energía residencial (McPherson y Simpson, 2001). Esta evidencia sugiere que la plantación de árboles a cualquier escala puede tener beneficios significativos tanto a escala local como regional. Existe alguna evidencia que sugiere que los árboles urbanos ubicados cerca de los edificios son más efectivos para mitigar el cambio climático que aquellos en un bosque lejos del desarrollo. Un estudio encuentra que un árbol plantado en Los Ángeles evita la combustión de 18 kg de carbono al año, mientras que al mismo tiempo captura de 4,5 a 11 kg de carbono (Akbari, 2002). Ese árbol, debido a los beneficios adicionales de sombreado, es de 3 a 5 veces más eficaz para reducir el carbono atmosférico como árbol urbano que como árbol rural. Debido a este beneficio adicional asociado con la sombra de los edificios, se encuentra que los árboles de jardín reducen el consumo de electricidad en más de 11 kWh por árbol por año, en comparación con una reducción de 1.4 kWh para los árboles que no son de jardín (City of Portland Bureau of Environmental Services, 2010 ).

 Esta evidencia sugiere que las iniciativas de plantación de árboles deberían intentar obtener estos beneficios de enfriamiento adicionales, siempre que sea posible, para maximizar las reducciones de carbono durante la vida útil del árbol. Sin embargo, es importante destacar que estos hallazgos pueden sugerir la necesidad de equilibrar las plantaciones de árboles diseñadas principalmente para reducir el consumo de energía con aquellas diseñadas principalmente para temperaturas ambientales moderadas, que pueden beneficiarse más de los sitios de plantación lejos de los edificios y adyacentes a la pavimentación de la superficie.

 3.1.2 Estrategias de diseño

 Existe una clara evidencia de que la ubicación de los árboles tiene una gran influencia en el potencial de enfriamiento y el ahorro de carbono. Tanto los modelos como las observaciones directas sugieren que los árboles configurados en una orientación este-oeste tienen el mayor potencial de enfriamiento. Plantar árboles en el lado oeste de los edificios produce el mayor ahorro de energía, pero los estudios recomiendan colocar tres árboles por edificio (uno al este, dos al oeste) para obtener el mayor efecto (Donovan y Butry, 2009; Rosenfeld y Romm, 1996; Simpson y McPherson, 1996). De manera similar, la colocación de árboles a lo largo de calles orientadas de este a oeste enfría la temperatura del aire ambiente más que a lo largo de las calles orientadas de norte a sur, hasta 2.1 ° C para EW y sólo 0.9 ° C para NS (Oliviera et al., 2011; Sanusi et al. , 2015). Cabe señalar que algunos estudios han encontrado que la plantación de árboles en el lado norte de los edificios aumenta una pequeña cantidad el uso de electricidad durante el verano. Se cree que esto se debe al hecho de que un árbol al norte de un edificio proporciona poca o ninguna sombra y puede reducir el enfriamiento de las corrientes de viento. En general, se encuentra que este costo potencial es compensado por los beneficios de enfriamiento de la sombra y la evapotranspiración asociados con los árboles distribuidos alrededor de un edificio (Donovan & Butry, 2009). Los árboles plantados para dar sombra deben ser relativamente económicos de obtener y tener una copa densa pero de tamaño moderado para proporcionar beneficios de enfriamiento significativos y, al mismo tiempo, reducir los gastos excesivos de poda, riego y remoción (Akamphon & Akamphon, 2014).

La selección de árboles urbanos también debe priorizarse por la ubicación de las especies dentro de las zonas regionales de resistencia (rangos de temperatura zonal a los que los árboles están mejor adaptados). Un trabajo reciente encuentra que el cambio climático está desplazando las zonas de rusticidad hacia el norte, lo que hace que algunas especies ya no sean adecuadas para plantar en una ciudad en particular. Un estudio encuentra que más de un tercio de los árboles históricamente adaptados a Atlanta, Georgia, no son aptos para plantar debido al cambio de zonas de resistencia en las próximas décadas (Lanza & Stone, en prensa). Un hallazgo común en la literatura es que los árboles maduros producen mayores beneficios de enfriamiento que los árboles inmaduros, por lo que cualquier iniciativa de plantación de árboles debe priorizar el potencial de longevidad de los árboles en la selección del sitio (Donovan & Butry, 2009; Sawka et al., 2013; Skelhorn et al. ., 2014). La selección de árboles de hoja caduca en lugar de coníferas proporcionará sombra en el verano cuando sea necesario, pero devolverá la luz solar a los edificios en el invierno cuando caen las hojas, reduciendo así los costos de calefacción (Pandit y Laband, 2010). Si bien los aspectos del diseño, como la orientación, pueden mejorar la eficiencia del enfriamiento, adoptar una perspectiva a largo plazo de los ahorros durante la vida útil del árbol puede, en última instancia, producir mayores beneficios.

 3.2.- Parques y espacios verdes abiertos 

Los espacios abiertos vegetativos de los parques, caracterizados más típicamente por una mezcla de césped, arbustos y árboles, pueden producir importantes beneficios de enfriamiento para los entornos urbanos y una gama de beneficios que pueden diferir temporal o espacialmente del bosque urbano. 

 3.2.1 Impactos de la temperatura

 Los parques y los espacios verdes abiertos se enfrían principalmente a través de la evapotranspiración en lugar de la sombra. Debido a su extensa área, el espacio verde abierto de los parques urbanos puede producir un «efecto oasis» con temperaturas mucho más frías dentro de ellos en comparación con la ciudad circundante. La magnitud de este efecto varía de aproximadamente 2,7 a 7,2 ° F (Bowler et al., 2010; Doi et al., 2014; Shashua-Bar et al., 2009; Sugawara et al., 2015) y puede extenderse más allá de los límites del parque. Perímetro. Se ha observado que incluso los espacios verdes urbanos pequeños hacen una gran diferencia en la temperatura local, hasta 12 ° F en un estudio (Oliveira et al., 2015). En contraste con la copa de los árboles, los parques a menudo brindan mayores beneficios de enfriamiento durante la noche que durante el día, con tasas de enfriamiento más rápidas si se riegan (Bowler et al., 2010; Gober et al., 2010; Taha et al., 1991). Como se señaló anteriormente, se ha descubierto que este efecto de enfriamiento, tanto de día como de noche, excede el área del parque en sí. Aunque los efectos refrescantes de los parques se disminuye exponencialmente con el aumento de la distancia, se ha observado que el enfriamiento se extiende hasta 840 metros  desde el límite del parque (Doick et al., 2014; Lin et al., 2015). La extensión del enfriamiento depende en gran medida de los patrones de viento de la ciudad. Un estudio encuentra una extensión de enfriamiento de 65 metros en el lado de barlovento de un gran parque, pero 450 metros en el lado de sotavento (Sugawara et al., 2015). El alcance de enfriamiento también depende de la topografía, ya que el aire más frío del parque fluirá hacia áreas de menor elevación. Incluso en noches tranquilas, la diferencia de temperatura puede crear una brisa fresca desde los parques que se extiende hasta 200 metros. La extensión de enfriamiento de los parques se puede mejorar asegurando un buen flujo de aire alrededor del espacio verde, con un desarrollo urbano denso que tiende a limitar el flujo de aire más frío (Hamada et al., 2010). 3.2.2 impactos del carbono Si bien muchos estudios investigan el potencial de enfriamiento de los parques y espacios verdes, aún no está bien establecido en la literatura cómo esto se traduce en un potencial de reducción de carbono. Uno de los pocos estudios centrados en este tema encuentra un parque en Tokio que proporciona un potencial de enfriamiento de 7,8 MW de electricidad, o el equivalente a 2600 unidades de aire acondicionado para habitaciones (Sugawara et al., 2015). Sin embargo, se necesitarán más estudios sobre este tema antes de sacar conclusiones informadas sobre el potencial de mitigación de emisiones de los parques y los espacios abiertos.

 3.2.2 Estrategias de diseño 

Existe una fuerte evidencia de que el potencial de enfriamiento de los parques es directamente proporcional al tamaño del parque, y los parques más grandes producen mayores beneficios de enfriamiento (Bowler et al., 2010). También se ha demostrado que el tamaño es más importante que la forma, lo que sugiere que más grande es mejor independientemente de la ubicación (Jaganmohan et al., 2016; Lin et al., 2015). Como se describió anteriormente, ubicar un parque a una gran altura puede mejorar su grado de enfriamiento a medida que el aire frío se hunde en áreas de menor elevación. La composición del parque también tiene un fuerte impacto en el potencial de enfriamiento. Varios estudios muestran que la inclusión de árboles puede mejorar el enfriamiento en parques o espacios verdes que solo tienen césped. Incluso los parques muy pequeños que están muy boscosos pueden producir mayores efectos de enfriamiento que los parques o céspedes que solo tienen césped (Jaganmohan et al., 2016; Wang et al., 2016). De hecho, la hierba por sí sola tiene un efecto relativamente pequeño sobre la temperatura, al tiempo que aumenta la demanda de agua si se riega. Los parques que incorporan pasto y árboles se han asociado con un efecto de enfriamiento mayor y pueden reducir la demanda de agua en más del 50% (Shashua-Bar et al., 2009). 

3.3 Vegetación integrada en edificios 

La vegetación integrada en edificios asume la forma de techos verdes o paredes verdes. Debido a la necesidad de una membrana de techo de ingeniería o un sistema de andamios para muros verdes, estos enfoques tienden a ser más costosos por unidad de área que la plantación de árboles o las estrategias de espacios abiertos, pero, no obstante, pueden producir reducciones significativas en las temperaturas de la superficie del edificio

(Figura 2)

3.3.1 impactos de la temperatura 

A través de la sombra directa y un mayor albedo, los techos verdes pueden reducir significativamente la temperatura de la superficie de los techos. El albedo de los techos verdes varía de 0,7 a 0,85, que es mucho más reflectante que los techos convencionales de betún, alquitrán y grava, con albedos que oscilan entre 0,1 y 0,2 (Berardi et al., 2014). Este albedo más alto da como resultado temperaturas de superficie sustancialmente más bajas, ya que el techo absorbe menos radiación solar. Con el enfriamiento adicional de la sombra, los techos verdes pueden reducir las temperaturas de la superficie de los techos en exceso de 100 ° F (Foster et al., 2011). La Figura 3 ilustra el desempeño diferencial de los tratamientos de techos verdes y convencionales. El aumento de la evapotranspiración de la vegetación integrada en los edificios también tiene el potencial de reducir la temperatura del aire local. Un estudio observó una reducción en la temperatura ambiente local de hasta 9 ° F en las proximidades de las instalaciones de techos o paredes verdes (Foster et al., 2011). Un estudio en Toronto encontró que la ecologización de solo el 5% del área de la ciudad a través de jardines en las azoteas redujo las temperaturas en toda la ciudad 1 ° F (Yu & Hein, 2006). Al ampliar esto, los estudios han encontrado que convertir el 50% del área de techado disponible en techos verdes se asocia con una reducción en la temperatura del aire de 1.4 a 3.5 ° F, dependiendo de la extensión del riego (Liu & Bass, 2005). Dado que los tejados representan el 40% de la superficie terrestre total en el distrito de Manhattan de Nueva York, por ejemplo, los tejados verdes ofrecen una estrategia de infraestructura verde esencial en entornos urbanos densos (Stone, 2012). Higo 

et al., 2014). Los ahorros disminuyen rápidamente si el edificio está bien aislado, ya que un techo bien aislado ya está protegido en gran medida de la ganancia de calor solar. Los ahorros de energía son mayores en los días soleados del verano y los beneficios son mayores para el piso superior de los edificios de varios pisos (Jim, 2014). Los techos verdes también ayudan en el secuestro de carbono a través de su crecimiento, consumiendo aproximadamente 375 gramos de carbono / pie2 (Foster et al., 2011), lo que sugiere que aproximadamente cada 12 a 30 pies cuadrados de área de techos verdes secuestra aproximadamente la misma cantidad de carbono que el árbol de sombra promedio. Un estudio a gran escala de techos verdes en Portland estima que sus techos reducen colectivamente las emisiones de carbono hasta en 7.1 toneladas métricas por acre por año (City of Portland Bureau of Environmental Services, 2010).

 3.3.3 Estrategias de diseño 

Los techos verdes son ideales para áreas urbanas densas que de otra manera no tienen espacio para árboles o parques (EPA, 2014). Por lo tanto, los techos verdes son un componente importante de las iniciativas más grandes de toda la ciudad que colocan árboles y parques donde hay terreno disponible, y techos verdes donde es limitado. Donde el diseño del edificio apoyará medios de plantación más profundos, la adición de arbustos y árboles a techos verdes intensivos puede mejorar en gran medida los beneficios de enfriamiento de dichos techos, así como el ahorro de energía en relación con las plantas de tallo bajo solamente (Wong et al. 2002). Si bien estos techos siguen siendo raros en los EE. UU., Más del 12% de todos los techos planos en Alemania son techos verdes, lo que genera importantes beneficios de refrigeración y gestión de aguas pluviales (Stone, 2012). Para los edificios de varios pisos, la construcción de muros verdes puede producir mayores beneficios de enfriamiento que los techos verdes, que tienden a reducir más directamente las cargas de enfriamiento para los pisos superiores. Un estudio encuentra que las paredes con vegetación utilizadas junto con techos verdes pueden reducir el consumo de energía para enfriar edificios entre un 32 y un 100%, dependiendo de la escala de implementación (Alexandri & Jones, 2008). Otro estudio encuentra que las paredes verdes reducen la temperatura de las paredes exteriores en 30 ° F (USEPA, 2008). Dado el pequeño número de muros verdes construidos en los Estados Unidos y la disponibilidad limitada de sistemas de soporte comercial para dichos muros, este enfoque puede ser el menos rentable de las opciones estudiadas.

4. Beneficios y costos de la infraestructura verde

Más allá de sus beneficios bien establecidos para moderar las temperaturas urbanas, se ha demostrado que la infraestructura verde produce una variedad de beneficios ecológicos y relacionados con la salud humana adicionales. Los más extensamente documentados son los beneficios de la vegetación urbana para disminuir el volumen de escorrentía de aguas pluviales y mejorar la calidad del agua urbana. El dosel urbano y otra vegetación en las ciudades ralentiza la velocidad a la que la lluvia llega a las alcantarillas pluviales a través de dos mecanismos. Primero, la interceptación de la precipitación por la densa copa de los árboles reduce el volumen y ralentiza la velocidad a la que la lluvia llega a la superficie del suelo. En segundo lugar, la vegetación aumenta el área de tierra disponible para la infiltración de agua de lluvia, así como la tasa de infiltración, debido a la aireación del suelo resultante de la respiración de las plantas que ocurre en los sistemas de raíces subterráneas (Voskamp y Van de Ven, 2015). Los estudios han encontrado que los árboles pueden reducir la escorrentía en 3.2 – 11.3 kL por árbol por año, con ahorros asociados de entre casi $ 3 y $ 48 por árbol, dependiendo del tamaño del árbol y el costo local de manejo de aguas pluviales (Mullaney et al., 2015). Esto equivale al 20 – 75% de la escorrentía superficial total dependiendo del diseño y la cantidad de vegetación implementada (Armson et al., 2013). Se ha descubierto que los techos verdes reducen la escorrentía de los edificios hasta en un 60% (Foster et al., 2011). La vegetación urbana también puede tener importantes beneficios para la salud y el bienestar humanos (Qin et al., 2013). Se ha descubierto que los árboles fomentan la actividad física, reducen el estrés y la fatiga física y mental, e incluso mejoran la recuperación física de una enfermedad (Mullaney et al., 2015; Velarde et al., 2007). La vegetación también puede reducir el smog y otros contaminantes del aire directamente relacionados con enfermedades respiratorias como el asma (Abhijith et al., 2015; Akbari, 2002; Nowak et al., 2006; Nowak et al., 2014; Scott et al., 1998; Tallis et al., 2011). Otros beneficios de la infraestructura verde en las ciudades incluyen el aumento del valor de las propiedades y los ingresos comerciales (Burden, 2006; Donovan & Butry, 2010; McPherson et al., 2005; Pandit et al., 2010; Sander et al., 2010; Wolf, 2005) , así como beneficios sociales que van desde la reducción del crimen hasta una mayor participación comunitaria de los residentes (EPA, 2014; Mullaney et al., 2015). Dada esta amplia variedad de co-beneficios, el aumento de la infraestructura verde en áreas urbanas es beneficioso independientemente de los riesgos relacionados con el calor y el carbono.

 4.1 Costos / limitaciones de la infraestructura verde

 Si bien se ha descubierto que la infraestructura verde en las ciudades mejora considerablemente la resiliencia climática y la salud y el bienestar humanos, su instalación y mantenimiento conlleva mayores costos que los sistemas vegetativos en entornos naturales. Una consideración importante en el mantenimiento de la infraestructura verde es la necesidad frecuente de riego, particularmente cuando se establecen nuevas plantaciones. Los parques caracterizados por extensas áreas de césped y pocos árboles pueden requerir altos niveles de riesgo para su mantenimiento. La investigación, sin embargo, encuentra que la adición de árboles a los parques abiertos para reducir el consumo de agua 

hasta un 50% (Shashua-Bar et al., 2009). Los árboles también pueden producir basura en las calles a partir de las hojas, causar daños a los edificios, obstruir las alcantarillas pluviales e incluso aumentar algunas formas de contaminación del aire, como el polen y los compuestos orgánicos volátiles biogénicos que aceleran la formación de ozono (Mullaney et al., 2015). El mantenimiento de los árboles es especialmente difícil en las zonas urbanas, ya que hay un suelo fértil limitado, un acceso limitado al agua debido a la cubierta superficial impermeable y muchos impedimentos para el crecimiento de las raíces. Debido a estos desafíos, los árboles urbanos tienen una expectativa de vida menor que sus contrapartes rurales (Mullaney et al., 2015), lo que aumenta aún más el costo de mantenimiento y reemplazo con el tiempo. Otros efectos potencialmente negativos de la vegetación urbana incluyen una menor efectividad del enfriamiento a través de las brisas que son impedidas por la copa de los árboles (Sanusi et al., 2015), mayor humedad debido a mayores tasas de evapotranspiración y menores tasas de enfriamiento durante la noche en lugares donde hay densas el dosel de los árboles atrapa la radiación térmica saliente (Ellis et al., 2015; Hass et al., 2015).

 Sin embargo, a pesar de estos costos, los estudios que tienen en cuenta los efectos positivos y negativos de la vegetación urbana encuentran que los efectos netos de la infraestructura verde son altamente positivos para los entornos urbanos (Cardelino y Chameides, 1990; Nowak et al., 2014). Finalmente, el costo de instalación y mantenimiento puede ser una barrera significativa para las estrategias de infraestructura verde. La ciudad de Nueva York, por ejemplo, estima el promedio anual gastos de $ 37 por árbol urbano plantado, incluidos todos los costos de compra, plantación y mantenimiento. Esto da como resultado un gasto anual total de casi $ 22 millones para el bosque urbano (Pepper et al., 2007). Sin embargo, estos costos, cuando se analizan durante la vida del árbol, resultan ser menores que los beneficios económicos proporcionados por los árboles en forma de valores de propiedad mejorados y servicios ambientales. En un estudio exhaustivo de los costos y beneficios económicos evaluados de la plantación de árboles en cinco ciudades medianas de EE. UU., McPherson et al. (2005) encuentran que los beneficios anuales de los árboles exceden los costos anuales en un factor de 1.4 a 3.1 (Figura 4). Es importante destacar que, si bien este estudio tiene en cuenta el ahorro de energía a partir de temperaturas reducidas, no evalúa los beneficios asociados con la reducción de las enfermedades causadas por el calor y la mortalidad, que se encuentran en otros trabajos como significativos (Stone et al., 2014).

 En términos de vegetación integrada en el edificio, los techos verdes pueden costar entre $ 10 y 20 / metro 2 más que los techos convencionales, y los techos verdes intensivos cuestan hasta $ 85 / metro 2 (Foster et al., 2011; ASLA, 2011). Esta inversión inicial a menudo los convierte en una estrategia de costo prohibitivo para los propietarios de edificios. Sin embargo, al igual que los árboles urbanos, una vez instalados, los ahorros de energía y de escorrentía de aguas pluviales pueden cubrir con creces el costo adicional del techo verde, lo que lo convierte en una estrategia económicamente viable a largo plazo (ASLA, 2011).

5.- Recomendaciones

La literatura demuestra claramente que, en regiones con suficiente lluvia anual para apoyar la infraestructura verde, la vegetación urbana es la estrategia más efectiva para reducir la isla de calor urbano, especialmente cuando hay árboles involucrados (O’Malley et al., 2015; Stone et al. , 2014). Si bien el potencial de enfriamiento y las reducciones de carbono generalmente son mayores para los árboles y bosques urbanos que para los espacios verdes abiertos o la vegetación integrada en edificios, los diferentes beneficios de los diferentes enfoques según la hora del día y la estación abogan por una combinación de estrategias de ecologización en las ciudades. La investigación muestra que la extensión y los tipos de infraestructura verde son más importantes que la tipología de desarrollo urbano en el que se ubican estas estrategias (Jaganmohan, 2016). Debido a que se encuentra que los árboles más viejos y grandes tienen mayores beneficios para el enfriamiento, la reducción de la contaminación del aire y el manejo de las aguas pluviales, recomendando priorizar la preservación de los árboles sobre la plantación , si es posible, y que los árboles de mayor diámetro sean priorizados sobre los árboles de menor diámetro (Donovan & Butry, 2009; Mullaney et al., 2015; Sawka et al., 2013; Skelton et al., 2014). Al plantar árboles nuevos, la selección y preparación del sitio debe basarse en el potencial para apoyar la longevidad de las plantaciones, en contraposición a los beneficios de enfriamiento a corto plazo. Desde el punto de vista de las políticas, los estándares de protección de árboles que requieren permisos de remoción de árboles y tamaños mínimos de árboles para plantar pueden reducir en gran medida la isla de calor urbano. Un estudio encuentra que los vecindarios con tales políticas tienen un promedio de 2,7 a 7 ° F de temperaturas superficiales más bajas que los vecindarios comparables sin tales políticas (Sung, 2013). La siguiente tabla destaca un conjunto de recomendaciones específicas relacionadas con el diseño extraídas de nuestra revisión de la literatura sobre los beneficios de la infraestructura verde para la moderación de la temperatura y la reducción de carbono en entornos urbanos. Las recomendaciones se clasifican por tipo de infraestructura verde y se basan en las mejores prácticas para la refrigeración ambiental y el consumo reducido de energía del edificio.

5 .-CONCLUSIÓN

La intención de esta revisión de la literatura ha sido documentar las mejores prácticas ampliamente respaldadas para el uso de infraestructura verde para la adaptación y mitigación del cambio climático en las ciudades. Si bien persisten datos importantes y lagunas en nuestra comprensión del potencial de la vegetación urbana para avanzar en los objetivos de gestión del clima, como la ausencia de datos de monitoreo de programas de infraestructura verde a largo plazo y espacialmente completos, evidencia suficiente de estudios teóricos y de modelado, combinados con pequeños Los estudios de observación a escala proporcionan una base sólida para apoyar las inversiones actuales en vegetación urbana para estos fines. En particular, cuando se evalúan a lo largo de la vida útil productiva de las inversiones en infraestructura verde, y con respecto a una gama completa de beneficios colaterales potenciales, las estrategias de infraestructura verde en las ciudades pueden reconocerse como una respuesta política de muy bajo riesgo a los desafíos relacionados con el clima. Este trabajo ha buscado resumir y caracterizar mejor los beneficios y costos que pueden estar asociados con los programas de Ciudades Climáticamente Inteligentes de TPL que enfatizan 

Referencias

Abhijith, K. V., & Gokhale, S. (2015). Passive control potentials of trees and on-street parked cars in reduction of air pollution exposure in urban street canyons. Environmental Pollution, 204, 99–108. http://doi.org/10.1016/j.envpol.2015.04.013

 Akamphon, S., & Akamphon, K. (2014). Cost and Benefit Tradeoffs in Using a Shade Tree for Residential Building Energy Saving. Environment Asia, 7, 104–111. Akbari, H., Kurn, D. M., Bretz, S. E., & Hanford, J. W. (1997). 

Peak power and cooling energy savings of shade trees. Energy and Buildings, 25(2), 139–148. http://doi.org/10.1016/ S0378-7788(96)01003-1 Akbari, H., Pomerantz, M., Taha, H. (2001).

 Cool surfaces and shade trees to reduce energy use and improve air quality in urban areas. Solar Energy, Volume 70, Issue 3, p 295-310, ISSN 0038-092X, http://dx.doi.org/10.1016/S0038-092X(00)00089-X Akbari, H. (2002).

 Shade trees reduce building energy use and CO2 emissions from power plants. Environmental Pollution (Barking, Essex : 1987), 116 Suppl , S119–26. http://doi.org/10.1016/ S0269-7491(01)00264-0 Akbari, Hashem; & Konopacki, Steven J.(2003).

 Streamlined energy-savings calculations for heat-island reduction strategies. Lawrence Berkeley National Laboratory. Lawrence Berkeley National Laboratory: Lawrence Berkeley National Laboratory. Retrieved from: http://escholarship.org/uc/item/4543b14t Akbari, H. Konopacki, S. (2005). 

Calculating energy-saving potentials of heat-island reduction strategies. Energy Policy, Volume 33, Issue 6, p 721-756, ISSN 0301-4215, http://dx.doi. org/10.1016/j.enpol.2003.10.001. Akbari, H., United States. Environmental Protection Agency. Climate Change Division., Lawrence Berkeley Laboratory., & United States. Department of Energy. (1992).

 Cooling our communities: A guidebook on tree planting and light-colored surfacing. Washington, D.C. : Pittsburgh, PA (P.O. Box 371954, Pittsburgh 15220-7954): U.S. Environmental Protection Agency, Office of Policy Analysis, Climate Change Division. Alexandri, E., & Jones, P. (2008). 

Temperature decreases in an urban canyon due to green walls and green roofs in diverse climates. Building and Environment, 43(4), 480–493. http://doi.org/10.1016/j.buildenv.2006.10.055 Anderson, B. G., & Bell, M. L. (2009). 

Weather-related mortality: how heat, cold, and heat waves affect mortality in the United States. Epidemiology, 20(2), 205-213. doi: 10.1097/ EDE.0b013e318190ee08 ASLA. (2011).

 ASLA green roof demonstration project fact sheet. American Society of Landscape Architects. Retrieved from http://www.asla.org/uploadedFiles/ CMS/Green_Roof/Green%20roof%20Fact%20sheet%20 1-pager%20101111%20final_doc.doc Berardi, U., Ghaffarian-Hoseini, A., Ghaffarian-Hoseini, A. (2014).

 State-of-the-art analysis of the environmental benefits of green roofs, Applied Energy, Volume 115, p 411-428, ISSN 0306-2619 Bowler, D., Buyung-Ali, L., Knight, T., Pullin, A. (2010).

 Urban greening to cool towns and cities: a systematic review of the empirical evidence. Landscape and Urban Planning 97(3), 147-155 Braga, A. L., Zanobetti, A., & Schwartz, J. (2002). 

The effect of weather on respiratory and cardiovascular deaths in 12 U.S. cities. Environ Health Perspect, 110(9), 859-863. Burden, D. (2006). 22 benefits of urban street trees. Retrieved from http://www.michigan.gov/documents/dnr/22_benefits_208084_7. pdf Cardelino, C. A. and W. L. Chameides (1990). 

“Natural hydrocarbons, urbanization, and urban ozone.” Journal of Geophysical Research 95(D9): 13,971-913,979. CDC. (2006). Heat Related deaths—United States, 1999-2003

 Morbidity & Mortality Weekly Report (MMWR) (pp. 796-798): Centers for Disease Control and Prevention. Chestnut, Lauraine G., Breffle, William S., Smith, Joel B., & Kalkstein, Laurence S. (1998).

 Analysis of differences in hot-weather-related mortality across 44 U.S. metropolitan areas. Environmental Science & Policy, 1(1), 59. Clark, C. & Adriaens, P. (2010). 

“Quantifying Thermal Impacts of Green Infrastructure: Review and Gaps.” Presented at Cities of the Future 2010: Urban River Restoration: Boston, MA. Costa, M. H. and J. A. Foley (2000). 

Combined Effects of Deforestation and Doubled Atmospheric CO2 Concentrations on the Climate of Amazonia. Journal of Climate 13(1): 18-34. Coutts, A. M., Tapper, N. J., Beringer, J., Loughnan, M., & Demujere, M. (2013). 

Watering our cities: The capacity for Water Sensitive Urban Design to support urban cooling and improve human thermal comfort in the Australian context. Progress In Physical Geography, 37(1), 2-28. doi:10.1177/0309133312461032 Davis, R. E., Knappenberger, P. C., Michaels, P. J., & Novicoff, W. M. (2003).

 Changing Heat-Related Mortality in the United States. Environmental Health Perspectives, 111(14), 1712–1718. http://doi. org/10.1289/ehp.6336 Dimoudi, A., & Nikolopoulou, M. (2003).

Vegetation in the urban environment: Microclimatic analysis and benefits. Energy and Buildings, 35(1), 69–76. http://doi.org/10.1016/ S0378-7788(02)00081-6 Doick, K. J., Peace, A., & Hutchings, T. R. (2014).

 The role of one large green space in mitigating London’s nocturnal urban heat island. Science of The Total Environment, 493, 662–671. http://doi. org/10.1016/j.scitotenv.2014.06.048