Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones de confort térmico en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla

ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DEL ARBOLADO PÚBLICO SOBRE PATRONES DE CONFORT TÉRMICO EN ZONAS URBANAS DE LA CIUDAD DE SEVILLA Trabajo Fin de Grado, Grupo Ñ Autor: José Manuel Gutiérrez Liñán Tutor: Carlos Alberto Rivera Gómez ETSA Sevilla Grado en Fundamentos de Arquitectura Curso 2020-21 Agradecimientos Quiero mostrar mi más sincero agradecimiento a todas las personas que de alguna manera han contribuido en mi proceso de aprendizaje dentro de la Escuela. En primer lugar a todo el equipo docente que me ha transmitido los conocimientos y ha hecho posible que adquira la capacidad, y la sensibilidad necesaria para formarme en esta profesión, pero de manera especial agradecerle a mi tutor de TFG, Carlos A. Rivera Gómez, por su cercanía, comprensión, colaboración y disponibilidad siempre que ha sido necesario, estando disponible a través de cualquier medio y sin horarios. También agradecer a Victoria P. López Cabeza su colaboración y total disponibilidad para hacer posible este trabajo. En segundo lugar quisiera agradecerle a mis amigos y compañeros de trabajo la comprensión, el apoyo y el ánimo durante todo este tiempo. Darle las gracias a todos los compañeros de estudios que me han acompañado durante estos años y que se han convertido en grandes amistades. Y para mí más importante, gracias a mi familia. Gracias a mi mujer por apoyarme en todo momento y animarme en los momentos en los que faltaban fuerzas. Del mismo modo dar las gracias a mis padres y hermanos que siempre han estado ahí para darme ánimos y ayudarme en todo lo que fuese necesario desde el primer día. Resumen El presente estudio trata de evaluar las capacidades de mejora del confort térmico que puede ofrecer la existencia de diferentes especies arbóreas en diversos cañones urbanos de la ciudad de Sevilla. En la actualidad existen numerosas calles de la ciudad que funcionan como islas de calor urbano, posiblemente debido a que contienen especies arbóreas que pueden no ser las más adecuadas por el área de sombreamiento que ofrecen, por el bajo número de árboles o simplemente por carecer de arbolado público. Previamente al estudio se ha realizado una recopilación de información sobre la situación climatológica actual, islas de calor urbano, sistemas pasivos de climatización urbana, estructura de cañones urbanos, tipo de arbolado y especies representativas, etc. El estudio se basa en la selección de tres cañones urbanos que son arquetípicos de la ciudad de Sevilla, por su similitud en aspect ratio a otras calles de la ciudad. Se simula cada tipo de cañón con el tipo de vegetación y orientación seleccionada para el cálculo en la herramienta ENVI-met, la cual nos arrojará una serie de resultados que comparados para que microclima tiene la ciudad y si con el cambio de especie arbórea, es posible bajar la temperatura de confort. Los resultados pueden ayudar a decidir que tipo especie arbórea debe plantarse para reducir la temperatura, las islas de calor urbano y el impacto directo del cambio climático sobre la ciudad de Sevilla. Palabras claves Cambio climático, isla de calor urbano (UHI), cañón urbano, arbolado urbano, climatización natural, confort climático, temperatura media. Índice Agradecimientos Resumen Palabras claves 1. Introducción 1.1 Justificación del estudio 1.2 Alcance 2. Objetivos 2.1 Objetivos generales 2.2 Objetivos específicos 3. Estado de la cuestión 3.1 Cambio climático 3.2 Islas de calor urbano (UHI) 3.3 Sistemas pasivos de climatización urbana 3.4 Vegetación y arbolado público como sistema pasivo de climatización 4. Caso de estudio 4.1 Climatología 4.2 Patrimonio verde 4.3 Cobertura arbórea 4.4 Especies representativas 4.5 Identificación y mapeado de especies seleccionadas 4.6 Trama urbana de Sevilla 4.7 Variables estructura de cañones 4.8 Estructura de cañones seleccionados 5. Modelizaciones microclimáticas 5.1 Herramienta de modelización climática 5.2 Características ENVI-met 5.3 Variables de simulación 5.4 Proceso de modelado 5.5 Introducción de datos climatológicos Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 7 6. Resultado y discusión 6.1 Análisis de simulaciones térmicas 6.1.1 Comparativa de temperaturas medias del cañón 1 6.1.1.1 Conclusiones análisis térmico de cañón 1 6.1.2 Comparativa análisis de confort térmico (UTCI) cañón 1 6.1.2.1 Conclusiones análisis de confort térmico (UTCI) cañón 1 6.1.3 Comparativa de temperaturas medias del cañón 2 6.1.3.1 Conclusiones análisis térmico de cañón 2 6.1.4 Comparativa análisis de confort térmico (UTCI) cañón 2 6.1.4.1 Conclusiones análisis de confort térmico (UTCI) cañón 2 6.1.5 Comparativa de temperaturas medias del cañón 3 6.1.5.1 Conclusiones análisis térmico de cañón 3 6.1.6 Comparativa análisis de confort térmico (UTCI) cañón 3 6.1.6.1 Conclusiones análisis de confort térmico (UTCI) cañón 3 7.Conclusiones 7.1Conclusiones generales 7.2 Futúras líneas de investigación 8. Bibliografía 8.1 Referencias bibliográficas 8.2 Figuras 1. Introducción 7 1. Introducción 1.1 Justificación del estudio El presente trabajo se incluye entre las Líneas de Investigación desarrolladas por el Grupo del Plan Andaluz de Investigación TEP206: Sostenibilidad en Arquitectura, Tecnología y Patrimonio, Materialidad y Sistemas Constructivos (SATH) (Sustainable Architecture Technology and Heritage). Bajo el contexto en el que nos encontramos respecto al cambio climático, parece necesario el estudio de mejoras urbanas óptimas, para reducir en la medida de lo posible el aumento de la temperatura producida por el impacto del cambio climático. Nos encontramos en una zona climática donde alcanzamos temperaturas muy elevadas en épocas estivales y de las que es necesario protegerse. Protegerse no debe ser sinónimo de dejar de salir al exterior, sino buscar soluciones con sistemas pasivos de climatización urbana adecuadas a la sostenibilidad y permitiendo un confort térmico propício para la salud. Para ello el estudio se basará en el análisis sobre la influencia del arbolado público sobre patrones de confort térmico. 1.2 Alcance Se delimita el ámbito del estudio al análisis del comportamiento del arbolado público en cañones seleccionados para determinar la posibilidad de reducir térmicamente la ciudad de Sevilla. Todo ello será posible con el uso de la herramienta ENVI-met, la cual nos permite calcular la temperaturas medias e índice de confort térmico (UTCI). Los resultados arrojados por ENVI-met, serán analizados para confirmar o no la posibilidad de mitigar el impacto del cambio climático mediante el arbolado público. Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 11 10 1.ENVI-met: Herramienta de cálculo microclimático 2.UTCI: Universal Thermal Climate Index (Índice de confort térmico) 2. Objetivos 2. Objetivos 2.1 Objetivo general Este trabajo tiene como objetivo principal el análisis de la influencia del arbolado público sobre los patrones de confort térmico, en los que se tendrá en cuenta las características morfológicas y botánicas de los árboles estudiados, así como el cañón urbano en el que está inserto y como puede llegar a mitigar los diferentes problemas de sobrecalentamiento urbano en ciudades con temperaturas medias altas como Sevilla. 2.2 Objetivos específicos - El conocimiento del arbolado urbano conforme a sus características morfológicas y botánicas para mejorar el confort climático que se tiene en las ciudades. - Reducir térmicamente el impacto del cambio climático mediante el arbolado urbano. - Investigar el efecto del uso de árboles y vegetación en la isla de calor urbano a través del caso de estudio en la ciudad de Sevilla. Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 15 14 3. Estado de la cuestión Las especies arbóreas han sido seleccionadas por su ámplia presencia en las calles y zonas verdes de la ciudad de Sevilla. La clasificación se ha realizado por sus diferentes características geométricas y morfobiológicas como el porte, amplitud de copa, densidad de follaje, forma y diametro de las hojas y profundidad de raíces entre otras. Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 31 30 Fig.10 4.6 Trama urbana de Sevilla La ciudad de Sevilla se compone de un plano complejo y heterogéneo, presentando diferentes tramas urbanas debido a sus diferentes épocas históricas. Centrandonos en el casco antiguo de la ciudad y alrededores, se pueden distinguir las diferentes épocas de crecimiento, entre las que destacan tres tipos de plano: - Vestigios de plano ortogonal perteneciente a la época romana, donde las calles se cortan perpendicularmente (cardo y decumano). - Plano irregular debido a un crecimiento espontáneo y orgánico. Las calles se disponen de modo irregular en torno a un núcleo central. Propio de la ciudad en su época islámica. - El plano radiocéntrico siendo la morfología urbana más regular ya que pertenece a los siglos XIX y XX. Se origina a partir de vías radiales y otras dispuestas de modo concéntrico. La estructura general del plano de Sevilla responde a ese esquema, compuesto por rondas concéntricas decircunvalación y líneas de acceso (radiales) al casco antiguo de la ciudad. [19], [20]. 4.7 Variables estructura de cañones Para la selección de los cañones urbanos se tendrán en cuenta variables geométricas, las cuales vienen dadas a partir del cálculo del ¨aspect rario¨ de los diferentes cañones, basándose en la relación de altura media de los edificios y el ancho total de la calle (Ar=h/w). Además se tendrá en cuenta la proporción entre calzada y acerado, para comprobar que las especies seleccionadas puedan ser plantadas en el mísmo. Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 33 32 Fig.11 . Imagen representativa del crecimiento de la ciudad se Sevilla Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 35 34 4.8 Estructura de cañones seleccionados La selección de cañones urbanos se ha realizado entre cañones arquetípicos de la ciudad y con situación en casco histórico de la ciudad, ronda histórica y sobre la primera ampliación planificada hacia el este de la ciudad. De este modo se comprobará la resiliencia termica de la trama urbana en los diferentes cañones urbanos por sus diferentes características, presencia de arbolado o por densidad de tráfico. Los cañones urbanos han sido seleccionados por sus distintas características geométricas y aspecto ratio. Además, tienen características similares a otras calles de la propia ciudad, por lo que el resultado arrojado por el estudio de estos cañones podrá ser aplicables a las mismas. T1 T3 T2 CARACTERST. SIMILARES: C/ SAN ELOY, C/ ALBAREDA, C/ HARINAS CARACTERST. SIMILARES: RONDA DE PIO XII CTRA. CARMONA C/ MARQUÉS DE PICKMAN CARACTERST. SIMILARES: AV. DE LA BUHAIRA AV. LA CRUZ DEL CAMPO AV. DE SAN FRANCISCO JAVIER T1 T3 T2 CARACTERST. SIMILARES: C/ SAN ELOY, C/ ALBAREDA, C/ HARINAS CARACTERST. SIMILARES: RONDA DE PIO XII CTRA. CARMONA C/ MARQUÉS DE PICKMAN CARACTERST. SIMILARES: AV. DE LA BUHAIRA AV. LA CRUZ DEL CAMPO AV. DE SAN FRANCISCO JAVIER Fig.12 . Vista aérea de la ciudad de sevilla con ubicación de cañones y 5. Modelizaciones microclimáticas 5. Modelizaciones microclimáticas 5.1 Herramienta de modelización climática Para el estudio que se va a realizar, se necesita una herramienta adecuada que tenga en cuenta todas las variables en el proceso de diseño. El análisis y cálculo es un tema complejo que requerirá una potente herramienta de simulación para calcular las ecuaciones de Navier-Stokes que definen el comportamiento de la mecánica de fluidos. Deberá definir comportamientos termodinámicos con suficiente flexibilidad, de modo que el modelo se pueda modificar de acuerdo con los ajustes necesarios al compararlos con la realidad física y la posibilidad de incluir todos los parámetros que le afectan. Por lo tanto, el uso de un potente software de cálculo basado en CFD (Dinámica de fluidos computacional) a elementos finitos. Entre las diferentes herramientas capaces de simular un entorno exterior basadas en CFD que podemos encontrar ANSYS Fluent, IES. VE, Design Builder y ENVI-met como sofwares más utilizados. ANSYS Fluent es un software diseñado principalmente para simular modelos de fluidos y turbulencias que requiere una cantidad de tiempo no proporcional para ser aplicado a edificios. Design Builder es un software específico para arquitectura del que se ha informado que no simula con precisión temperatura en espacios exteriores. [21]. Dado que el estudio se realizará sobre espacios exteriores, el software más adecuado parece ser ENVI-met, que describimos a continuación. Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 39 38 5.2 Características ENVI-met El programa fue creado por Michael Bruse (Instituto de Geografía, Departamento de Geoinformática, Grupo de Modelado Ambiental, Universidad de Mainz) para simular la interacción entre superficies, suelos y aire en un entorno urbano basado en fluidos dinámicos y termodinámicos.[22]. Varios estudios, utilizan ENVI-met para predecir el efecto de los distintos factores que influyen en el microclima urbano, como la geometría y la orientación, morfología urbana, albedo de las superficies, la presencia de vegetación, además de sus implicaciones en el confort térmico de los usuarios.[21]. El software ENVI-met está diseñado para analizar microclimas a través de las leyes fundamentales de fluidos y termodinámica, pudiendo simular interacciones entre edificios, suelo, vegetación y aire. Además, permite el cálculo de varios parámetros del espacio exterior como la calidad del aire y confort térmico, para lo cual solo se requieren los datos geométricos y climáticos que se pueden recopilar de cualquier estación meteorológica cercana.[22]. Para el cálculo de los distintos cañones urbanos seleccionados, se utilizarán 5 de las herramientas que nos ofrece el programa ENVI-met, que son Spaces, ENVI-guide, ENVI-core”, BIO-met y Leonardo. Spaces nos permite modelar cada cañón con sus diferentes características morfologicas e introducir los diferentes materiales que lo componen, como el pavimento, materialidad de muros, cubiertas y vegetación. ENVI-guide introducimos los parámetros climatológicos además de temperatura y humedad subterránea para que el cálculo sea lo más real posible. ENVI-core chequea el archivo creado para comprobar posibles errores y posteriormente realiza el cálculo completo del cañón. Una vez realizado el cálculo, “BIO-met” permite realizar un análisis de confort utilizando el índice UTCI. Finalmente “Leonardo” nos permite visualizar y comparar los datos extraídos del cálculo. 5.3 Variables de simulación Para la simulación en EMVI-met se han seguido una serie de pautas básicas para la introducción de los diferentes cañones: - Geometría del cañón (Aspect Ratio)(x3): Se introducirá un el modelo con las características propias de los cañones seleccionados según aspec ratio, incluyendo diferentes secciones de edificios, volúmenes significativos, tipos de materiales e incluso colores de los mismos. - Direccionalidad (x2): Se introducirá cada cañón seleccionado con orientaciones N-S y E-O para simular el cada cañón y los similares anteiormente expuestos. En nuestro caso de estudio existen diferencias significativas entre las orientaciones ya que se realiza en Sevilla, siendo la orientación N-S la más favorable. Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 41 40 - Opciones (x3): El estudio se circunscribirá a 2 especies por la complejidad de las simulaciones y el número de variables. Las especies seleccionadas son el Naranjo amargo y la Jacaranda. La selección se ha realizado teniendo encuenta su diferencia en la densidad del follaje, morfobiología, geometría y porte. Ambas especies se encuentran por defecto en la base de datos de ENVI-met, por lo que nos facilita la introducción de datos y los cálculos serán más fiables. Se introducirá 1 especie en cada cálculo para determinar cuál de ellas es la especie óptima para cada uno de ellos. La primera simulación cada cañón se realizará con el número de especies en relación a los alcorques preexistentes en cada uno de ellos, para ambas especies. Se realizará un tercer cálculo con un aumento de densidad de vegetación para determinar la influencia o no del número de especies en el caso del Naranjo amargo. Se simularán los diferentes cañones ,con su orientación real, sin ningún tipo de vegetación para poder comparar los resultados de confort en el caso de no existir vegetación alguna. Contamos con un total de 21 simulaciones entre las que sacaremos las conclusiones del estudio. Cañón 1: Calle García Vinuesa Cañón 2: Calle Recaredo Cañón 3: Av. Juan Antonio Cavestany E1: Naranjo E2: Jacaranda *2: Duplicidad de arbolado Fig.14 Matríz de cálculo 5.4 Proceso de modelado Para el modelado de los distintos cañones urbanos, se ha mantenido una geometría similar pero no exacta a la de los cañones, de este modo se está modelando cañones genéricos y arquetípicos de la propia ciudad de Sevilla. El modelado que se muestra pertenece a la Calle Reacaredo, con unas características específicas tanto en fachadas como en cubiertas de los edicifios que la conforman. De igual modo se introducen los diferentes materiales que conforman el pavimento y vegetación a simular para determinar posible grado de mejora del microclima del cañón de estudio. Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 43 5.5 Indroducción datos climatológicos Los diferentes parámetros a introducir en la herramienta ENVI-guide son los del día o días que se vaya a calcular, horas de cálculo a realizar a partir de dicha fecha y hora anteriormente expuesta. Por otra parte se introducen los datos climatológicos tales como la velocidad del viento, dirección del viento, rugosidad, temperaturas máximas y mínimas así como humedad relativa. ENVI-met también requiere de los parámetros de humedad y temperatura de las capas de terreno para un mayor acercamiento a la realidad. En el caso de temperaturas por horas se extraen de bases de datos de AEMET, de este modo el cálculo será lo mas real posible respecto al caso de estudio. 42 Fecha y horas para calcular Datos climatológicos Humedad y temperaturas en capas de suelo Temperaturas por horas Fig.15 . Captura proceso de modelado de herramienta Spaces (EMVI-met). Fig.16 . Capturas de proceso de introducción de datos. 5.6 Diagrama de metodología de simulaciones Para llevar a cabo las simulaciones, se ha realizado un esquema circular, que comienza con el estudio general de la ciudad de Sevilla (1), en el que se estudian aspectos relevantes tales como la climatología, la trama urbana o las especies representativas de vegetación de la propia ciudad. Tras analizar el caso de estudio, se seleccionan tres tipos de cañones urbanos (2), los cuales son arquetípicos ya que por su tipología y características geométricas y orientación (3) son similares a una amplia variedad de cañones. Posteriormente se modelan los diferentes cañones urbanos y se introducen todos las variables y parámetros necesarios para el cálculo en la herramienta ENVI-met (4). Una vez realizado los cálculos de las 21 variables (7 por cañón), el resultado de las diferentes herramientas proporcionadas por ENVI-met, tanto temperatura potencial del aire como análisis de confort térmico UTCI, es analizado y comparado(5). Para finalizar sacamos las conclusiones del estudio realizado(6), el cual por el carácter general de los cañoses seleccionados, podemos predecir con caracter general el comportamiento del microclima de los cañones urbanos de la ciudad de Sevilla. 1 2 3 6 5 4 45 6. Resultados y discusión 6.1 Análisis de simulaciones térmicas Para llevar a cabo el análisis de los resultados arrojados por ENVI-met, se han extraído diagramas de temperatura potencial del aire a una altura de 3 metros. Para todos los casos, se analiza el día 24/07/2020 a las 16:00 pm. Para llevar a cabo el análisis de los resultados generados por BIO-met, se han extraído diagramas de temperatura calculados con índice de confort UTCI a una altura de 3 metros. Para todos los casos, se analiza el día 24/07/2020 a las 16:00 pm. Para el análisis de confor se añade la variable de cálculo del cañón con su orientación real y sin vegetación para comprobar la influencia de la misma sobre el confort térmico del cañón. 6.1.1 Comparativa de temperaturas medias del cañón 1 Cañón 1: Calle seleccionada ------ Calle García Vinuesa AR ---- 13/8,2 = 1,58 Orientación real ---- Este - Oeste Medias térmicas: NS 37,06 OC 37,05 OC 36,94 OC EO 36,93 OC 36,91 OC 36,84 OC V1(x1 NARANJO) V2(x2 NARANJOS) V3(x1 JACARANDA) Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 47 46 Fig. 19 .Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire para C/ García Vinuesa. Extracción herramienta Leonardo. Comparativa entre orientaciones Además del cañón sin vegetación se compararán las especies con ambas orientaciones para determinar su influencia sobre la temperatura media. -V1 (x1 Naranjo) Comprobamos que la diferencia térmica entre orientaciones para V1 es de 0,82 OC, siendo la orientación Este - Oeste la más desfavorable. - V2 (x2 Naranjo) Comprobamos que la diferencia térmica entre orientaciones para V2 es de 0,96 OC, siendo la orientación Este - Oeste la más desfavorable. - V3 (x1 Jacaranda) Comprobamos que la diferencia térmica entre orientaciones para V3 es de 2,76 OC, siendo la orientación Este - Oeste la más desfavorable. - Sin vegetación NS Comprobamos que la diferencia térmica entre la simulación sin vegetación y V3(NS) es de 4,91 OC. Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 61 60 Comparativa entre especies Se compararán las diferentes especies con mísma orientación para determinar su influencia sobre la temperatura media. - Norte-Sur V1(x1 Naranjo) > 1,19oC > V2(X2 Naranjos) > 2,75oC > V3(x1 Jacaranda) Existen saltos térmicos entre variables de hasta 3,94oC, siendo la jacaranda la que reduce en mayor proporción la temperatura del cañón. - Este-Oeste V1(x1 Naranjo) > 1,05oC> V2(X2 Naranjos) > 0,95oC > V3(x1 Jacaranda) Existen saltos térmicos entre variables de hasta 2oC, siendo la jacaranda la que reduce en mayor proporción la temperatura del cañón. 6.1.4.1 Conclusiones análisis de confort térmico (UTCI) cañón 2 Según las comparaciones realizadas entre los tipos de vegetación, se determina una clara relación entre la temperatura y porte arbóreo, siendo V3 la especie que reduce en mayor proporción la temperatura del cañón. La diferencia de temperatura entre la existencia o no de vegetación es de 4,91oC. Tras el análisis de los resultados UTCI en ambas orientaciones, se determina que para los tres tipos de vegetación simulada, resulta menos favorable la orientación Este-Oeste, debido a la diferencia entre temperaturas para distintas orientaciones llega a ser de 2,76oC. Se puede determinar que la orientación, la existencia y el tipo de vegetación en el cañón 2(C/ Recaredo) son factores relevantes para confort térmico del mismo. Fig. 32. Imagenes de Resultados UTCI del aire con V1 en ambas orientaciones para C/ Recaredo. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 33. Imagenes de Resultados UTCI del aire con V2 en ambas orientaciones para C/ Recaredo. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 34. Imagenes de Resultados UTCI del aire con V3 en ambas orientaciones para C/ Recaredo. Extracción herramienta Leonardo. 6.1.5 Comparativa de temperaturas medias del cañón 3 Cañón 3: Calle seleccionada ------ Av. Juan Antonio Cavestany AR ---- 18,5/32 = 0,58 Orientación real ---- Norte - Sur Medias térmicas: NS 37,78 OC 37,75 OC 37,27 OC EO 37,78 OC 37,76 OC 36,86 OC V1(x1 NARANJO) V2(x2 NARANJOS) V3(x1 JACARANDA) Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 63 62 Fig. 35 .Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Comparativa entre orientaciones Se compararán las diferentes orientaciones para determinar su influencia sobre la temperatura media. -V1 (x1 Naranjo) Se observa que no existen diferencias térmicas entre ambas orientaciones. La diferencia de temperaturas medias del cañón entre orientaciones es de 0,00oC para V1. - V2 (x2 Naranjo) Existen diferencias térmicas imperceptíbles entre ambas orientaciones. Tras la extracción de temperaturas medias del cañón, comprobamos que la diferencia térmica entre orientaciones para V2 es de 0,01 OC. - V3 (x1 Jacaranda) Existen leves diferencias térmicas entre ambas orientaciones. Tras la extracción de temperaturas medias del cañón, comprobamos que la diferencia térmica entre orientaciones para V3 es de 0,41 OC. Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 65 64 Comparativa entre especies Se compararán las diferentes especies con mísma orientación para determinar su influencia sobre la temperatura media. - Norte-Sur V1(x1 Naranjo) > 0,03oC >V2(X2 Naranjos) > 0,48oC > V3(x1 Jacaranda) Existen saltos térmicos entre variables de hasta 0,51oC, siendo V3 la especie que reduce en mayor proporción la temperatura del cañón. - Este-Oeste V1(x1 Naranjo) > 0,02oC > V2(X2 Naranjos) > 0,90oC > V3(x1 Jacaranda) Existen saltos térmicos entre variables de hasta 0,92oC, siendo V3 la que reduce en mayor proporción la temperatura del cañón. 6.1.5.1Conclusiones análisis térmico de cañón 3 Tras el análisis de los resultados térmicos en ambas orientaciones, se comprueba que para V1 y V2, resulta imperceptible el cambio de orientación ya que la diferencia térmica es de 0,01oC más cálida que en las mísmas simulaciones para la orientación Norte-Sur. En el caso de V3 resulta menos favorable la orientación Norte-Sur, llegando a reducir en 0,41oC. Se puede determinar que tanto la orientación como la especie en el cañón 3 (Av. Juan Antonio Cavestany) factores relevantes para la temperatura del mísmo. Fig. 36. Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire con V1 en ambas orientaciones para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 37. Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire con V2 en ambas orientaciones para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 38. Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire con V3 en ambas orientaciones para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. 6.1.6 Comparativa análisis de confort térmico (UTCI) cañón 3 Cañón 3: Calle seleccionada ------ Av. Juan Antonio Cavestany AR ---- 18,5/32 = 0,58 Orientación real ---- Norte - Sur Medias térmicas UTCI: NS 47,17 OC 45,87 OC 44,78 OC 42,92 OC EO 45,71 OC 44,63 OC 42,65 OC SIN VEGETACIÓN V1(x1 NARANJO) V2(x2 NARANJOS) V3(x1 JACARANDA) Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 66 67 Fig. 39. Imagenes de Resultados UTCI extraídos de Bio-met para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Comparativa entre orientaciones Además del cañón sin vegetación se compararán las especies con ambas orientaciones para determinar su influencia sobre la temperatura media. -V1 (x1 Naranjo) Comprobamos que la diferencia térmica entre orientaciones para V1 es de 0,04 OC, siendo la orientación Norte-Sur la más desfavorable. - V2 (x2 Naranjo) Comprobamos que la diferencia térmica entre orientaciones para V2 es de 0,15 OC, siendo la orientación Norte-Sur la más desfavorable. - V3 (x1 Jacaranda) Comprobamos que la diferencia térmica entre orientaciones para V3 es de 0,27 OC, siendo la orientación Norte-Sur la más desfavorable. - Sin vegetación NS Comprobamos que la diferencia térmica entre la simulación sin vegetación y V3(NS) es de 4,25 OC. Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 69 68 Comparativa entre especies Se compararán las diferentes especies con mísma orientación para determinar su influencia sobre la temperatura media. - Norte-Sur Existen saltos térmicos entre variables de hasta 2,95oC, siendo la jacaranda la que reduce en mayor proporción la temperatura del cañón. V1(x1 Naranjo) > 1,09oC > V2(X2 Naranjos) > 1,86oC > V3(x1 Jacaranda) - Este-Oeste Existen saltos térmicos entre variables de hasta 3,06oC, siendo la jacaranda la que reduce en mayor proporción la temperatura del cañón. V1(x1 Naranjo) > 1,08oC > V2(X2 Naranjos) > 1,98oC > V3(x1 Jacaranda) 6.1.6.1 Conclusiones análisis de confort térmico (UTCI) cañón 3 Según las comparaciones realizadas entre los tipos de vegetación, se determina una clara relación entre la temperatura y porte arbóreo, siendo V3 la especie que reduce en mayor proporción la temperatura del cañón. La diferencia de temperatura entre la existencia o no de vegetación es de 4,25oC. Tras el análisis de los resultados UTCI en ambas orientaciones, se determina que V1, V2 resulta menos favorable la orientación Norte -Sur aunque con pocas diferencias térmicas. Para V3 se aprecian mayores diferencias térmicas de hasta 1,98oC, siendo la orientación Norte-Sur la mas desfavorable. Se puede determinar que la orientación, la existencia y el tipo de vegetación en el cañón 3 (Av Juan Antonio Cavestany) son factores relevantes para confort térmico del mismo. Fig. 40. Imagenes de Resultados UTCI del aire con V1 en ambas orientaciones para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 41. Imagenes de Resultados UTCI del aire con V2 en ambas orientaciones para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 42. Imagenes de Resultados UTCI del aire con V3 en ambas orientaciones para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. 7. Conclusiones 7. Conclusiones 7.1 Conclusiones generales El presente estudio se planteó con la intención de investigar en la posibilidad de reducir el impacto del cambio climático mediante el análisis de la influencia del arbolado público sobre los patrones de confort térmico en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla. Los resultados obtenidos en los diferentes cálculos realizados con ENVI-met para los cañones arquetípicos seleccionados, pone de manifiesto la clara relación entre arbolado y temperatura de confort. En la mayoría de los casos presentaron mejoras térmicas los cañones en los que aumentaba el número de especies y en todos los casos presentaron mejoras notables con el aumento de porte arbóreo de la especie introducida en el cálculo. En las calles que carecen de arbolado público, se ha obtenido un incremento medio de 4,50oC de temperatura de confort respecto a las simuladas con arboles de porte medio. Media que coincide prácticamente con el incremento por UHI en el centro de Sevilla respecto al aeropuerto (AEMET) que suele estar entre 4-5oC en las horas más calurosas del día. Llega a reducir en 4,91oC la temperatura de confort con la colocación de arbolado público de porte medio como es el caso de la jacaranda, la cual no supone un problema para épocas frías ya que al ser una especie de hoja caduca, deja el paso de radiación solar directa. En conclusión, podemos decir que mediante el aumento de la masa arbórea de especies concretas para conseguir un mayor sombreamiento natural, es posible reducir de forma natural y sostenible, la temperatura de confort térmico de las ciudades y así mitigar las UHI y el cambio climático. Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 73 72 7.2 Futuras líneas de investigación Para concluir, se pueden establecer una serie defuturas líneas de investigación para dar continuidad al presente estudio: Con objeto de tener un modelo de cálculo más completo de los cañones urbanos, habría que ampliar la matríz de cálculo e introducir mayor variedad de arbolado. Por otra parte, cabe la posibilidad de introducir la variable de tipos de albedo para mejorar térmicamente en ambos sentidos y bajar la temperatura de confort lo maximo posible en cada cañón. 1.AEMET: Agencia Estatal de Meteorología 8. Bibliografía 8.1 Referencias bibliográficas [1] K. Brysse, N. Oreskes, J. O’Reilly, M. Oppenheimer, Predicción del cambio climático: errando del lado del menor drama? Glob. Reinar. Chang. 23 (2013) 327 mi 337, http://dx.doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2012.10.008 [2] Informe IPCC 2018 https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/09/SR15_Summary_Volume_spanish.pdf [3].PAACC. http://www.juntadeandalucia.es/medioambiente/portal_web/web/temas_ambientales/clima/actuaciones_cambio_climati- co/adaptacion/programa_adaptacion/programa_adaptacion.pdf [4]. A. A fl aki, M. Mirnezhad, A. Ghaffarianhoseini, et al., Mitigación de isla de calor urbano estrategias de gation: una revisión del estado de la técnica sobre kuala lumpur, Singapur y Hong Kong, Ciudades 62 (2017) 131 mi 145. [5]. Amir Ahmed AbdElfattah AboElata. Study the vegetation as urban strategy to mitigate urban heat island in mega city Cairo. Ref.(sciencedirect.com/science/article/pii/S187802961730004X) [6]. ONU_key_messages_summary_spanish.pdf https://unhabitat.org/World%20Cities%20Report%202020 [7]. Venter, Z.S.; Krog, N.H.; Barton, D.N. Linking green infrastructure to urban heat and human health risk mitigation in Oslo,Norway. Sci. Total. Environ. 2020, 709, 136193. Ref.( sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969719361893) [8]. Ecological Engineering. A study of tree crown characteristics and their cooling effects in a subtropical city of Australia. Jian Zhang, Zhonghua Gou, Fan Zhang, Leigh Shutter. Ref. (sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925857420303153). [9]. Rahman, M.A., Stratopoulos, L.M.F., Moser-Reischl, A., Zolch, T., Haberle, K.-H., Rotzer, T., Pretzsch, H., Pauleit, S., 2020b. Traits of trees for cooling urban heat islands: a meta-analysis. Build. Environ. 170, 106606. Ref. ( sciencedirect.com/science/article/abs/pii/ S0360132319308182) [10]. Rahman, M.A., Stratopoulos, L.M.F., Moser-Reischl, A., Zolch, T., Haberle, K.-H., Rotzer, T., Pretzsch, H., Pauleit, S., 2020b. Traits of trees for cooling urban heat islands: a meta-analysis. Build. Environ. 170, 106606. Ref. ( sciencedirect.com/science/article/abs/pii/ S0169204619309338) Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 75 74 [11]. Beck, H., Zimmermann, N., McVicar, T. et al. Mapas de clasificación climática de Köppen-Geiger presentes y futuros con una resolución de 1 km. Datos de ciencia 5, 180214 (2018). https://doi.org/10.1038/sdata.2018.214 [12]. Web climate-data.org. (https://es.climate-data.org/europe/espana/andalucia/sevilla-2933/) [13]. Resumen ejecutivo del Plan Director del Arbolado Urbano de Sevilla 2019-2039 [14]. http://www.arbomap.com [15]. https://wikitreesevilla.wordpress.com [16]. https://www.arbolapp.es/especies/ficha/sophora-japonica/ [17]. Catálogo de árboles y arbustos recomendables para las diferentes zonas climáticas de Andalucía, aplicable al medio urbano. (PDF). Web: Catálogo de Árboles y Arbustos - Junta de Andalucia. [18]. J. Konarska , F. Lindberg , A. Larsson , S. Thorsson , B. Holmer. Transmisividad de la radiación solar a través de las copas de árboles urbanos individuales: aplicación para el modelado de confort térmico al aire libre. Web: https://link.springer.com/article/10.1007/ s00704-013-1000-3. [19]. López Lloret, J. (2003): La ciudad construida. Historia, Estructura y Percepción en el Conjunto Histórico de Sevilla. Sevilla, Diputación Provincial. [20]. Barrionuevo, A. (2003): Sevilla: Formas de crecimiento y construcción de la ciudad, Sevilla, Secretariado de Publicaciones de la Universidad de Sevilla. [21]. VP López-Cabeza, C. Galán-Marín, C. Rivera-Gómez, J. Roa-Fernández. Courtyard microclimate ENVI-met outputs deviation from the experimental data. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.08.013 [22]. Juan Rojas-Fernández, Carmen Galán-Marín, Carlos Rivera-Gómez y Enrique D. Fernández-Nieto, Explorando la interacción entre CAD y FreeFem ++ como herramienta de toma de decisiones energéticas para Diseño arquitectónico. https://doi.org/10.3390/en11102665 8.2 Figuras Fig. 1. Imagen de portada principal. Elaboración propia a partir de imagen extraída de https://istockphoto.7eer.net/ c/1328319/258824/4205?u=https://www.istockphoto.com/photo/tree-branch-and-leaf-with-shadow-on-a-white-concrete-wall- gm1087288488-291711352 Fig. 2. Imagen portada Introducción. Elaboración propia a partir de imagen extraída de https://viajes.nationalgeographic.com.es/medio/2017/05/05/la-giralda_9144a6c3.jpg Fig. 3. Imagen portada Objetivos. Elaboración propia a partir de imagen extraída de httpsmedia.gettyimages.comphotosbarrio-san- ta-cruz-siviglia-picture-id644607278k=6&m=644607278&s=612x612&w=0&h=PG3lk1EkLdeKwA381HKlT8LsvRanWI2Fz2fGblQdHds= Fig. 4. Imagen portada Estado de la cuestión. Elaboración propia a partir de imagen extraída de https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fnotjustatourist.com%2Ftop-ten-viewpoints-seville%2Fmuseo-pintor-amalio%2F&psig=AOvVaw3pUgrrNlfcm-45JCieKLW- V&ust=1624549591337000&source=images&cd=vfe&ved=0CAoQjRxqFwoTCJCOwYCNrvECFQAAAAAdAAAAABAD Fig. 5. Imagen portada Caso de estudio. Elaboración propia a partir de imagen extraída de https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.visitarsevilla.info%2Fblog%2F2016%2F04%2F01%2Ftorre-del-oro-monumentos-de-sevilla%2F&psig=AOvVaw3p- 6N0zmfFADPpuqdT8lDJm&ust=1624387597603000&source=images&cd=vfe&ved=0CAoQjRxqFwoTCLjx57O0qfECFQAAAAAdAAAAABAD Fig. 6. Imagen clasificación Köppen. Elaboración propia a partir de imagen extraída de fuente bibliográfica [12]. Web climate-data.org Fig. 7. Gráfico climático. Elaboración propia a partir de imagen extraída de fuente bibliográfica [12]. Web climate-data.org Fig. 8. Tabla de especies representativas. Elaboración propia a partir de imagen extraída de fuente bibliográfica [13]. Resumen ejecutivo del Plan Director del Arbolado Urbano de Sevilla 2019-2039 Fig. 9. Gráfico de especies por distrito. Elaboración propia a partir de gráfico extraído de fuente bibliográfica [13]. Resumen ejecutivo del Plan Director del Arbolado Urbano de Sevilla 2019-2039 Fig. 10. Imagen y características de especies seleccionadas. Elaboración propia. Fig. 11. Plano de Sevilla color. Imagen extraída de https://t.co/mZ8SofOIRt?amp=1 Fig. 12. Sección cañones urbanos y ubicación. Elaboración propia a partir de imagen extraida de Google Earth. Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 77 76 Fig. 13. Imagen portada modelizaciones microclimáticas. Elaboración propia a partir de imagen extraída de 1httpswww.envi-met.comwp-contentuploads201906ENVI-met-features-treepass-1.jpg Fig. 14. Tabla matríz de cálculo. Elaboración propia. Fig. 15. Imagen del proceso de modeleado. Extracción herramienta Spaces. Fig. 16 Imagenes de introducción de datos climatológicos. Extracción herramienta ENVI-guide. Fig. 17 Diagrama de metodología de simulaciones. Elaboración propia a partir de imagen extraída de google earth y https://www.flaticon. es Fig. 18 Imagen Resultados y discusión. Elaboración propia a partir de imagen extraída de 1httpswww.envi-met.comwp-contentuploads- 201906ENVI-met-features-treepass-1.jpg Fig. 19 Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire para C/ García Vinuesa. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 20 Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire con V1 en ambas orientaciones para C/ García Vinuesa. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 21 Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire con V2 en ambas orientaciones para C/ García Vinuesa. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 22 Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire con V3 en ambas orientaciones para C/ García Vinuesa. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 23 Imagenes de Resultados UTCI extraídos de Bio-met para C/ García Vinuesa. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 24 Imagenes de Resultados UTCI del aire con V1 en ambas orientaciones para C/ García Vinuesa. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 25 Imagenes de Resultados UTCI del aire con V2 en ambas orientaciones para C/ García Vinuesa. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 26 Imagenes de Resultados UTCI del aire con V3 en ambas orientaciones para C/ García Vinuesa. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 27 Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire para C/ Recaredo. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 28 Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire con V1 en ambas orientaciones para C/ Recaredo. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 29 Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire con V2 en ambas orientaciones para C/ Recaredo. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 30 Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire con V3 en ambas orientaciones para C/ Recaredo. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 31 Imagenes de Resultados UTCI extraídos de Bio-met para C/ Recaredo. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 32 Imagenes de Resultados UTCI del aire con V1 en ambas orientaciones para C/ Recaredo. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 33 Imagenes de Resultados UTCI del aire con V2 en ambas orientaciones para C/ Recaredo. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 34 Imagenes de Resultados UTCI del aire con V3 en ambas orientaciones para C/ Recaredo. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 35 Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 36 Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire con V1 en ambas orientaciones para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 37 Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire con V2 en ambas orientaciones para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 38 Imagenes de Resultados de Temperatura potencial del aire con V3 en ambas orientaciones para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 39 Imagenes de Resultados UTCI extraídos de Bio-met para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 40 Imagenes de Resultados UTCI del aire con V1 en ambas orientaciones para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Análisis de la influencia del arbolado público sobre patrones térmicos en zonas urbanas de la ciudad de Sevilla Gutiérrez Liñán, José Manuel 79 78 Fig. 41 Imagenes de Resultados UTCI del aire con V2 en ambas orientaciones para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 42 Imagenes de Resultados UTCI del aire con V3 en ambas orientaciones para Av. Juan Antonio Cavestany. Extracción herramienta Leonardo. Fig. 43 Imagen Conclusiones. Elaboración propia a partir de imagen extraída de https://www.alamy.de/allee-der-baume-in-sevilla-maria- luisa-park-sevilla-spanien-eu-europa-image331845827.html