UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS INGENIERIA GEOGRÁFICA
“IDENTIFICACIÓN Y
ANÁLISIS DE LAS ISLAS DE CALOR URBANO, A TRAVÉS DEL INFRARROJO TÉRMICO DEL SATÉLITE LANDSAT EN LIMA METROPOLITANA”
Huamán Yopla, Juan Miguel Flores Aguilar, Livia Zuly
INDICE I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: _______________________________________________________________________ 3 1.1. SITUACIÓN PROBLEMA: _____________________________________________________________________________________________ 3 1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ______________________________________________________________________________________ 4 1.2.1.PROBLEMA GENERAL ______________________ ________________________________________________ ____________________________________________________ _____________________________________________________ _________________________________ ______ 4 1.2.2.PROBLEMAS ESPECÍFICOS _______________________ __________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ _____________________________ __ 4
1.3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN______________________ ______________________________ _________________ __________________ _________________ _________________ __________________ ________________ _______ 5 1.4. OBJETIVO OBJETIV O DE LA JUSTIFICACI JUSTIF ICACIÓN ÓN _____________________________________ ___________________ _______________________________________ _______________________________________ ___________________________ _________ 5 1.4.1. Objetiv o Gene ral ______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _________________________________________ ________________ 5 1.4.2. Objetivos específicos____________________________________________________________________________________________________________ 5
II.
MARCO TEÓRICO _____________________________ _____________________________________________ _______________________________ _______________________________ _____________________ _____ 6 2.1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA ______________________________________________________________________________________ 6 2.2. BASES TEÓRICAS ___________________________________________________________________________________________________ 8 2.2.1. ID ENTIF ICACIÓN ______________________ ________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ _____________________________________ ___________ 8 2.2.2. ANÁLISIS ________________________ __________________________________________________ ____________________________________________________ _____________________________________________________ __________________________________________ _______________ 8 2.2.3. ISLAS DE CALOR URBANO _______________________________________________________________________________________________________ 10 2.2.4. INFRARROJO TÉRMICO _________________________________________________________________________________________________________ 13 2.2.5. SATÉLITE LANDSAT ________________________ __________________________________________________ ____________________________________________________ _____________________________________________________ ________________________________ _____ 15 2.2.6. LIMA METROPOLITANA_________________________________________________________________________________________________________ 20
2.3. GLOSARIO _______________________________________________________________________________________________________ 24
III.
HIPÓTESIS HIPÓTESIS Y VARIABLES VARIABLES _____________________________ _____________________________________________ _______________________________ ______________________________ _______________ 25 3.1. Hipótesis Hipótes is General : ___________________________________________ ________________________ _______________________________________ _______________________________________ _________________________________ ______________ 25 3.2. Hipótesis Específicas: ______________________________________________________________________________________________ 25 3.3 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES: _____________________________________________________________________________________ 25 3.4. OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES _________________ __________________________ __________________ _________________ _________________ __________________ __________________ _________________ __________ __ 26 3.5. MATRIZ DE CONSISTEN CIA ______________________________ __________ _______________________________________ ______________________________________ _______________________________________ ______________________ 27
IV. METODOLOGÍA METODOLOGÍA ______________________________ ______________________________________________ ________________________________ ________________________________ ______________________ ______ 28 4.1. TIPO Y DISEÑO DISEÑ O DE INVESTIGACIÓN INVESTI GACIÓN _______________________________________ ____________________ _______________________________________ _______________________________________ _______________________ ____ 28 4.2. UNIDAD DE ANÁLISIS ______________________________________________________________________________________________ 28 4.3. POBLACIÓN DE ESTUDIO ___________________________________________________________________________________________ 28 4.4. TAMAÑO DE MUESTRA ____________________________________________________________________________________________ 29 4.5. SELECCIÓN DE LA MUESTRA ________________________________________________________________________________________ 29 4.6. TÉCNICAS D E RECOLECCIÓN DE DATOS _________________ _________________________ _________________ _________________ _________________ __________________ __________________ _________________ __________ __ 30 4.6.1. OBSERVA CION _______________________ __________________________________________________ _____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________ __________ 30 4.6.2. EXPERIMENTACIÓN: ___________________________________________________________________________________________________________ 30
4.7. ANÁLISIS E IN TERPRETACIÓN DE LA INFORMACIÓN _________________ __________________________ __________________ _________________ _________________ _________________ ________________ ________ 30
V. PRESUPUESTO PRESUPUESTO _____________________________ ______________________________________________ ________________________________ _______________________________ _________________________ _________ 31 VI.
CRONOGRAMA CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ACTIVIDADES _____________________________ _____________________________________________ _______________________________ ______________________ _______ 32
VII. REFERENCIAS REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS_ BIBLIOGRAFICAS________________ ______________________________ _______________________________ _______________________________ _________________________ __________ 33 VIII. ANEXOS ______________________________ ______________________________________________ _______________________________ _______________________________ ____________________________ ____________ 37
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INDICE I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: _______________________________________________________________________ 3 1.1. SITUACIÓN PROBLEMA: _____________________________________________________________________________________________ 3 1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ______________________________________________________________________________________ 4 1.2.1.PROBLEMA GENERAL ______________________ ________________________________________________ ____________________________________________________ _____________________________________________________ _________________________________ ______ 4 1.2.2.PROBLEMAS ESPECÍFICOS _______________________ __________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ _____________________________ __ 4
1.3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN______________________ ______________________________ _________________ __________________ _________________ _________________ __________________ ________________ _______ 5 1.4. OBJETIVO OBJETIV O DE LA JUSTIFICACI JUSTIF ICACIÓN ÓN _____________________________________ ___________________ _______________________________________ _______________________________________ ___________________________ _________ 5 1.4.1. Objetiv o Gene ral ______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _________________________________________ ________________ 5 1.4.2. Objetivos específicos____________________________________________________________________________________________________________ 5
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MARCO TEÓRICO _____________________________ _____________________________________________ _______________________________ _______________________________ _____________________ _____ 6 2.1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA ______________________________________________________________________________________ 6 2.2. BASES TEÓRICAS ___________________________________________________________________________________________________ 8 2.2.1. ID ENTIF ICACIÓN ______________________ ________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ _____________________________________ ___________ 8 2.2.2. ANÁLISIS ________________________ __________________________________________________ ____________________________________________________ _____________________________________________________ __________________________________________ _______________ 8 2.2.3. ISLAS DE CALOR URBANO _______________________________________________________________________________________________________ 10 2.2.4. INFRARROJO TÉRMICO _________________________________________________________________________________________________________ 13 2.2.5. SATÉLITE LANDSAT ________________________ __________________________________________________ ____________________________________________________ _____________________________________________________ ________________________________ _____ 15 2.2.6. LIMA METROPOLITANA_________________________________________________________________________________________________________ 20
2.3. GLOSARIO _______________________________________________________________________________________________________ 24
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HIPÓTESIS HIPÓTESIS Y VARIABLES VARIABLES _____________________________ _____________________________________________ _______________________________ ______________________________ _______________ 25 3.1. Hipótesis Hipótes is General : ___________________________________________ ________________________ _______________________________________ _______________________________________ _________________________________ ______________ 25 3.2. Hipótesis Específicas: ______________________________________________________________________________________________ 25 3.3 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES: _____________________________________________________________________________________ 25 3.4. OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES _________________ __________________________ __________________ _________________ _________________ __________________ __________________ _________________ __________ __ 26 3.5. MATRIZ DE CONSISTEN CIA ______________________________ __________ _______________________________________ ______________________________________ _______________________________________ ______________________ 27
IV. METODOLOGÍA METODOLOGÍA ______________________________ ______________________________________________ ________________________________ ________________________________ ______________________ ______ 28 4.1. TIPO Y DISEÑO DISEÑ O DE INVESTIGACIÓN INVESTI GACIÓN _______________________________________ ____________________ _______________________________________ _______________________________________ _______________________ ____ 28 4.2. UNIDAD DE ANÁLISIS ______________________________________________________________________________________________ 28 4.3. POBLACIÓN DE ESTUDIO ___________________________________________________________________________________________ 28 4.4. TAMAÑO DE MUESTRA ____________________________________________________________________________________________ 29 4.5. SELECCIÓN DE LA MUESTRA ________________________________________________________________________________________ 29 4.6. TÉCNICAS D E RECOLECCIÓN DE DATOS _________________ _________________________ _________________ _________________ _________________ __________________ __________________ _________________ __________ __ 30 4.6.1. OBSERVA CION _______________________ __________________________________________________ _____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________ __________ 30 4.6.2. EXPERIMENTACIÓN: ___________________________________________________________________________________________________________ 30
4.7. ANÁLISIS E IN TERPRETACIÓN DE LA INFORMACIÓN _________________ __________________________ __________________ _________________ _________________ _________________ ________________ ________ 30
V. PRESUPUESTO PRESUPUESTO _____________________________ ______________________________________________ ________________________________ _______________________________ _________________________ _________ 31 VI.
CRONOGRAMA CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ACTIVIDADES _____________________________ _____________________________________________ _______________________________ ______________________ _______ 32
VII. REFERENCIAS REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS_ BIBLIOGRAFICAS________________ ______________________________ _______________________________ _______________________________ _________________________ __________ 33 VIII. ANEXOS ______________________________ ______________________________________________ _______________________________ _______________________________ ____________________________ ____________ 37
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“IDENTIFICACIÓN Y ANÁLISIS DE LAS ISLAS DE CALOR URBANO, URB ANO, A TRAVÉS DEL INFRARROJO TÉRMICO DEL SATÉLITE LANDSAT EN LIMA METROPOLITANA” I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: 1.1. SITUACIÓN PROBLEMA: El crecimiento demográfico de Lima Metropolitana al 2000 es de 7 744 088 habitantes, a comparación del 2013 que es de 9 585 636 habitantes, con una tasa de crecimiento del 2012 – 2012 – 2013 2013 de 1.49 %. (INEI, 2000 - 2013). El proceso de expansión urbano en precariedad de las antiguas barriadas viene acompañado de un proceso de consolidación de las zonas más antiguas de los conos. En 30 años las familias han logrado construir viviendas de dos o tres pisos, calles asfaltadas, construcción de colegios, postas médicas y mucho equipamiento urbano e industrias; en lugares en donde antes sólo existía la fuerza de la naturaleza. Esto conlleva a la sectorización de la ciudad. c iudad. La forma de la ciudad de Lima Metropolitana es muy variada, debido a que existen zonas de asentamientos humanos, donde utilizan casas prefabricadas (madera) o hechas artesanalmente. Además en la parte central de la ciudad, prevalecen aún las casas de épocas coloniales fabricadas de adobe. Otras son las construcciones que se vienen dando desde hace unos 40 años aproximadamente, realizadas con ladrillo y cemento. La gran parte de la ciudad se ha expandido horizontalmente reduciendo así las áreas verdes, sin embargo ahora se está dando el crecimiento vertical con edificios de concreto. La Temperatura en la ciudad se ha ido incrementando progresivamente, esto se debe a materiales de construcción relativamente densos que son lentos en calentarse y enfriarse, y por ende almacenan una cantidad de energía; a que cada vez se reemplazan las superficies naturales por superficies impermeables, lo cual provoca que haya menos cantidad de agua disponible que reduzca la temperatura del aire; una
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menor capacidad de las superficies de reflejar la radiación solar; al aumento de población, lo que genera un calor antropogénico o generado por ellos. La isla de calor urbana es el nombre que se usa para describir el calor característico tanto de la atmósfera como de las superficies en las ciudades (o áreas urbanas) comparadas con sus entornos no urbanizados. La isla de calor es un ejemplo de modificación climática no intencional cuando la urbanización le cambia las características a la superficie y a la atmósfera de la tierra. Por el gran aumento de la población se supone la presencia de ellos en Lima L ima Metropolitana. 1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA El aumento de Temperatura en zonas urbanas, no siempre es homogéneo en toda la ciudad, hay lugares en donde no hay mucha densidad, encontrando áreas de recreamiento; pero en otras la situación es diferente, la población vive en completo estrés, a partir de esto nos formulamos el siguiente problema:
1.2.1. PROBLEMA GENERAL ¿En qué zonas de Lima Metropolitana se encuentran las Islas de Calor Urbano? 1.2.2. PROBLEMAS ESPECÍFICOS
¿Qué riesgos causa el estar en una Isla de Calor Urbana para la salud humana?
¿En cuánto aumenta la liberación de gases del efecto invernadero en las Islas de Calor Urbano?
¿Dónde aumenta la polución del aire y los niveles de ozono urbano?
¿Cuánto aumentan los costos por un mayor uso de agua y energía?
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1.3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN La siguiente investigación permitirá conocer las áreas con mayor influencia de calor y su aumento en el tiempo, apoyando así a la problemática de la salud humana. Mediante la presente investigación, nosotros podemos darle una solución para que este problema que viene en aumento puede disminuir mediante el uso de los techos verdes. Para así devolverle a las ciudades los espacios verdes perdidos, de esta manera mejorando la calidad del aire, con ello la salud y pudiendo así regular la temperatura ambiental.
1.4. OBJETIVO DE LA JUSTIFICACIÓN 1.4.1. Objetivo General Identificar y analizar las Islas de Calor Urbano en Lima Metropolitana usando el infrarrojo térmico del satélite Landsat.
1.4.2. Objetivos específicos
Determinar los riesgos que causa el estrés para la salud humana.
Evaluar el uso de energía por efecto de los gases invernadero.
Cuantificar la polución del aire y los niveles de ozono urbano.
Analizar los costos por un mayor uso de agua y energía.
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II.
MARCO TEÓRICO 2.1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA
Según Huiscaina, Cisneros y Calle, 1994, Oscilación De La Isla de Calor En Lima Metropolitana Y En El Callao - Verano 1994.La tesis elaborado por alumnos de la Universidad Nacional Agraria, fue elaborada en Lima Metropolitana y en el Callao durante el verano de 1994; para detectar las Islas de Calor se basaron en la información de 14 estaciones meteorológicas, tomando de ellos las temperaturas máximas y mínimas diarias, realizando un análisis decadal. A diferencia de la tesis expuesta que trabajaron con estaciones meteorológicas nosotros trabajaremos con imágenes satelitales para identificar las Islas de calor cada 5 años desde los años 90 hasta la fecha.
Según Bergue y Silva, 2007, Identificação Do FenômenoIlhas De Calor Na Área Urbana Do Recife-Pe, Através Do Canal Infravermelho Termal do Satélite Landsat 5. Este estudio investigó los cambios del Fenómeno de las Islas de Calor en Recife (Brasil), utilizando dos imágenes Landsat 5 del 10 de junio de 1984 y del 29 de agosto del 2007. Además uso un procedimientos de “Surface Energy Balance Algorithm (SEBAL)”, el cual se basa en la radiación medida en los canales del Landsat 5. Pudiendo lograr así obtener datos de temperatura, para la identificación de las islas de calor. A diferencia del procesamiento SEBAL, nosotros transformaremos la radiancia a temperatura con la ecuación de PLANCK.
Según Galindo, 2007, Identificación Y Estudios de las Islas Urbanas de Calor De Las Ciudades De Guadalajara Y Colima, Propuestas de Estrategias de Mitigación. En la siguiente conferencia se está demostrando los cambios de temperatura de la superficie, utilizando los Sistemas de Información Geográfica para poder definir las mallas geográficas para el área de las ciudades de Guadalajara y Colima, representando así isotermas mensuales. A diferencia de su metodología donde se evalúa su variación en el mes y en el día que tienen las islas de calor urbano, 6
nosotros evaluaremos su crecimiento desde los años 90 hasta el 2015 producto del crecimiento urbano y de la industrialización.
Según Córdova, 2010, Impactos de las Islas Térmicas o Islas de Calor Urbano, en el Ambiente y la Salud Humana. Análisis Estacional Comparativo: Caracas, octubre2009, Marzo- 2010. El presente artículo, utilizo geotecnologías para la identificación de las Islas de Calor, en especial la de la banda térmica del sensor Landsat 7 ETM+, observando así las variaciones en los patrones de la temperatura superficial urbana realizando una comparación entre las dimensiones de las Islas de calor en dos estaciones diferentes, en cambio nosotros veremos la oscilación anual no mensual, utilizando también la banda térmica del Landsat.
Según el Gobierno de Argentina, Isla de Calor Urbana, Capítulo 7, Cambio Climático, Plan de Acción Buenos Aires 2030. Este plan nos habla de la relación entre las islas de calor y el cambio climático. Además de las medidas de mitigación propuestas para contrarrestar los efectos de las islas de calor, que se tomarán en Buenos Aires. Para nuestro caso optamos por la opción de formar techos verdes para disminuir las altas temperaturas en las áreas urbanas.
Según Carreras, Marin, Vide, Sabí, Moreno, Modificaciones térmicas en las ciudades. Avance sobre la isla de calor en Barcelona. El artículo nos presenta los primeros resultados del primer estudio empírico sobre la Isla de Calor en Barcelona. El cual realizaron una investigación semanal en campo entre 1985 1987, las características morfológicas, ambientales y funcionales del área metropolitana. Nosotros usaremos imágenes satelitales del Landsat, cada 5 años, por lo que se verá el crecimiento que tuvo la Isla de Calor en 25 años.
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2.2. BASES TEÓRICAS 2.2.1. IDENTIFICACIÓN La identificación es una herramienta utilizada para obtener modelos matemáticos aproximados de sistemas dinámicos a partir de datos (señales) recolectados de dichos sistemas o procesos. López, 2007. El contexto de identificación se toma en cuenta como un controlador de modelos matemáticos.
El término identificación es el que generalmente se ha utilizado para definir y representar el activo proceso estructurante que tiene lugar dentro del yo y por el cual éste metaboliza ciertos componentes internalizados dando lugar a una matriz identificatoria. Es el conjunto de operaciones que determinan el proceso de estructuración que ocurre dentro del self sobre la base de la selección, inclusión y eliminación de elementos provenientes de los objetos externos, de los objetos internos y de partes del self. La identificación así considerada sería el resultado de una serie de objetos que abarcan distintos fenómenos comprendidos en dos grandes categorías: internalización y externalización”. Grimberg, 1976. La identificación se incluye dentro de procesos en objetos internos junto con la selección e inclusión.
2.2.2. ANÁLISIS El análisis es el estudio, mediante técnicas informáticas, de los límites, características y posibles soluciones de un problema al que se aplica un tratamiento por ordenador. Real Academia Española. Este es quizás el mejor concepto que año tras año corrige la Real academia Española sobre conceptos de palabras, no solo es sintetizar sino estudiar y comprender.
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El análisis térmico comprende un conjunto de técnicas que analizan el cambio de comportamiento de una muestra, cuando está siendo sometida a un proceso programado de temperatura en atmósfera controlada: calefacción, enfriamiento o isotermas. El objetivo es establecer una relación entre la temperatura y las propiedades físicas del material. El resultado de estas medidas son las curvas de análisis térmico y las características de estas curvas (picos, discontinuidades, cambios de pendiente…) se relacionan con los eventos térmicos de la muestra. Universidad Autónoma De Madrid. En el informe de investigación de la Universidad Autónoma de Madrid Utilizan la palabra análisis térmico como un título trabajado con técnicas para llegar al mismo.
El análisis térmico es, por definición, la medida de los cambios físicos o químicos que ocurren en una sustancia en función de la temperatura mientras la muestra se calienta (o se enfría) con un programa de temperaturas controlado. CURSO BASICO DE ANALISIS TERMICO. Universidad de Alicante, 2000. El concepto que nos ofrece el curso básico de análisis térmico es claro y preciso con respecto al análisis térmico, son cambios físicos en función de la temperatura.
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2.2.3. ISLAS DE CALOR URBANO Isla de calor urbana es el nombre que se usa para describir el calor característico tanto de la atmósfera como de las superficies en las ciudades (o áreas urbanas) comparadas con sus entornos no urbanizados. La isla de calor es un ejemplo de modificación climática no intencional cuando la urbanización le cambia las características a la superficie y a la atmósfera de la tierra. James A. Voogt, 2008. El concepto que nos ofrece James, está muy bien definido para islas de calor porque es precisamente eso, es el calor de la atmosfera en un área dada y delimitada.
La isla de calor es un efecto urbano. Se llama así al aumento de la temperatura en la superficie de áreas urbanas debido a la presencia de concreto, asfalto, piedra, falta de vegetación y presencia de industrias e instalaciones que desprenden calor. La isla de calor: un efecto urbano. Bruno Henríquez Pérez.
En este concepto Bruno Pérez
introduce la palabra concreto lo cual es en efecto cierto las áreas urbanas en las que se encuentra concreto es siempre más cálida con relación a donde no hay.
La isla de calor urbana es un fenómeno que se produce en las áreas urbanas y suburbanas como consecuencia de la utilización de materiales con una alta capacidad de absorción y retención del calor solar (albedo), muy superiores a las de los materiales naturales o de las áreas rurales menos desarrolladas. Lisa Gartland Heat Islands, 2008. Según Lisa Las Islas de calor es un fenómeno en un área Urbano, lo cual no es cierto ya que es lo más normal que hoy exista islas de Calor en un área urbana lo único que varía es su intensidad.
En muchas ciudades, la temperatura del aire es mayor que en las zonas colindantes no urbanas en 0.5-0.8ºC de media, y en invierno incluso 1.1 - 1.6 ºC. Este fenómeno se 10
denomina efecto isla de calor urbano (UHI). El UHI no es homogéneo pero suele tratarse de varios puntos que surgen de zonas favorables para su aparición, por ejemplo, el centro de la ciudad, fábricas enormes, centrales eléctricas. Su alcance e intensidad varían, por lo tanto tiene una estructura celular. Sebastian Wypych, Anita Bokwa-Jagiellonian. 2003. El concepto encontrado es muy bueno. Wypych nos indica claramente que el calor distribuido de la atmosfera en un área de calor urbano no es homogéneo y paralelo en toda su extensión.
La isla de calor es un domo de aire cálido que se forma en áreas urbanas debido a la presencia de edificios y superficies pavimentadas que continúan irradiando calor incluso después de la puesta del sol. Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. CEPIS, 1999. Hace referencia que el cemento y concreto se comportan como un modelo de esponja absorbente de calor, que devuelve este mismo durante la noche.
Fenómeno de circulación del aire característico de las ciudades, mediante el cual el aire tibio se concentra sobre el centro de ellas, se eleva, se extiende sobre la ciudad y, conforme se enfría, baja en sus orillas. Al mismo tiempo, el aire frío de las orillas fluye hacia el centro de la ciudad para cerrar el ciclo. A causa de este fenómeno se genera un sistema cerrado de circulación que sólo puede romperse por el efecto de vientos relativamente fuertes. El resultado es un calentamiento relativo de la atmósfera sobre la ciudad en relación con los alrededores. Albert LA, López Moreno, S, Flores J, 1994. En el concepto de Moreno, se nos presenta un ciclo meteorológico para llegar al final al concepto Calor sobre la superficie la cual se mantiene.
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Las islas de calor o islas térmicas urbanas, se refieren al gradiente térmico que se observa entre los espacios urbanos densamente ocupados y construidos y la periferia rural o peri-urbana. El patrón espacial clásico de la isla térmica urbana es concéntrico (EPA, 2009), o en forma de domo si observamos una sección transversal de la ciudad, con más altas temperaturas en las áreas más céntricas o densamente construidas, que descienden progresivamente hacia la periferia. Este patrón o gradiente térmico, se asocia a una progresiva pérdida del entorno vegetal natural, intra y peri urbano, sustituyéndolo por superficies impermeables, como el concreto, asfalto, ladrillo y otros materiales de construcción, que alteran el balance hídrico y radiactivo superficial, lo que induce, en consecuencia, a un aumento de la temperatura en las áreas urbanas. Karenia Córdova Sáez, 2010. El concepto de Córdova Sáez, K. ya está mas estructurado hace referencia a todo lo anterior desde lo meteorológico hasta la absorción de calor durante el día y devolución durante la noche.
RELACIÓN ENTRE LA SUPERFICIE Y LA TEMPERATURA DEL AIRE La temperatura de la superficie tiene una indirecta pero significativa influencia en las temperaturas del aire, especialmente en la capa más cercana a la superficie. Por ejemplo, los parques y áreas con vegetación, que normalmente tienen temperaturas superficiales más frías, contribuyen a las temperaturas del aire sean más fríos. Las zonas edificadas, por otra parte, típicamente conducen a que las temperaturas del aire sean más cálidas. Dado que el aire se mezcla dentro de la atmósfera, sin embargo, la relación entre la superficie y la temperatura del aire no es constante, y la temperatura del aire suelen variar a través de un área. La superficie y las temperaturas atmosféricas varían en los diferentes usos del suelo. La temperatura de la superficie varía más que la temperatura del aire durante el día, pero los dos son bastante similares en la noche. La inmersión y el aumento en las temperaturas superficiales sobre el estanque muestran cómo el agua mantiene una temperatura relativamente constante día y
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noche, debido a su alta capacidad calorífica. Urban Heat Island Basics, 2009. Concepto sobre la relación que existe entre la superficie y la atmosfera sobre el cambio de calor
2.2.4. INFRARROJO TÉRMICO Las bandas del infrarrojo térmico (canales 6L y 6H) pasan a ser adquiridas con resolución de 60 metros en el Landsat 7, contra 120 metros del Landsat 5. El Landsat 7 genera la banda 6 con ganancia baja (Canal 6L) y ganancia alta (Canal 6H). Esto permite varias opciones de análisis y aplicaciones, tales como la medición relativa de temperatura radiante o un cálculo de temperatura absoluta. AEROTERRA. La información es correcta, debido a que está respaldada por la NASA.
Los intercambios de longitudes de onda más utilizados en teledetección son los correspondientes a la región óptica del espectro, formadas por los siguientes tipos de radiación: -
Visible:
0.4 – 0.7 um
-
Infrarrojo próximo:
0.7 – 1.3 um
-
Infrarrojo medio:
1.3 – 3 um
-
Infrarrojo Térmico o lejano:
7 – 15 um
La radiación infrarroja (IR) también radiación térmica: es la parte del espectro electromagnético que se encuentra entre la luz visible y las microondas. La fuente natural más importante de radiación infrarroja es el Sol. Pinilla, 2009. El concepto presentado por Pinilla es correcto, mostrándonos los intervalos de las longitudes de ondas de los tipos de radiación.
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Infrarrojo lejano o térmico: entre 10 y 12,5 micrones. Puede detectar procesos de transferencia de calor, ya que en esta banda se sitúa la máxima emitancia para las temperaturas habituales de la superficie terrestre. En consecuencia en esta banda se observa la energía que emiten los objetos, y no la que reflejan de la luz solar, por lo que es posible utilizar esta banda en observaciones nocturnas. Basterra. 2002. En el libro de Pinilla hay muy poca información sobre infrarrojo térmico ya que es un libro sobre teledetección.
Según las leyes de Planck y Wian podemos fijar entre 8 y 14 um la banda espectral donde se manifiesta con mayor claridad la emitancia espectral de la superficie terrestre, de acuerdo a su temperatura (300 kelvin), este sector es conocido como el infrarrojo térmico. El infrarrojo termal se utiliza la energía emitida por el propio objeto, de la cual el sensor capta la información gracias a la propiedad de los cuerpos con temperatura mayor al cero absoluto (0 grados kelvin) de radiar energía, este fenómeno de radiación varía según su emisividad entre longitudes de ondas cortas y largas, así mismo depende de la hora del día. Los suelos secos poseen menor inercia térmica que los suelos húmedos, por lo cual poseen mayor temperatura en el día que en la noche. Debido a la larga longitud de onda de radiación termal, es casi despreciable la dispersión atmosférica, pero por esto mismo la resolución de sensores encargados del infrarrojo termal es menor comparada con los del visible. La mayoría de estos equipos utilizan la tecnología de barrido mecánico, en donde la radiación emitida por el objeto es recibida por un detector fotoeléctrico previamente enfriado, esta información es capturada tanto de día como de noche y sus principales aplicaciones se encuentran en trabajos de operación militar y prevención de desastres. Arredondo y Rodríguez. 2005. Estos autores hacen referencia a la teoría cuántica de Max Planck para así determinar la
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longitud de onda y gracias a esta se puede decir entre que rangos está el infrarrojo térmico.
2.2.5. SATÉLITE LANDSAT LANDSAT (LAND=tierra y SAT=satélite) fue el primer satélite enviado por los Estados Unidos para el monitoreo de los recursos terrestres. Inicialmente se le llamó ERTS-1 (Earth Resources Tecnology Satellite) y posteriormente los restantes recibieron el nombre de LANDSAT. La constelación LANDSAT está formada por 7 satélites que provenían, tanto conceptual como estructuralmente, de los satélites para fines meteorológicos Nimbus. Llevaron a bordo diferentes instrumentos, siempre con la filosofía de captar mayor información de la superficie terrestre, con mayor precisión y a mayor detalle, de ahí sus mejoras radiométricas, geométricas y espaciales. INEGI. Dirección General de Geografía y Medio Ambiente. 2012. Aquí no nos hace recuento ni de la evolución ni resoluciones solo de la reseña histórica de su creación, por lo tanto podemos decir que la información está incompleta.
El Landsat 7 puede adquirir imágenes en un área que se extiende desde los 81º de latitud norte hasta los 81º de latitud sur y, obviamente, en todas las longitudes del globo terrestre. Una órbita del Landsat 7 es realizada en aproximadamente 99 minutos, permitiendo al satélite dar 14 vueltas a la Tierra por día, y cubrir la totalidad del planeta en 16 días. La órbita es descendente, o sea de norte a sur, el satélite cruza la línea del Ecuador entre las 10:00 y 10:15 (hora local) en cada pasaje. El Landsat 7 está "heliosincronizado", o sea que siempre pasa a la misma hora por un determinado lugar. Un factor importante es que el período de repetición del LANDSAT 7 es igual que el del Landsat 5 (16 días), y una imagen cubre igual área (185 x 170 km por escena). La
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conservación de estos parámetros técnicos facilita que el proceso de captura de imágenes se pueda realizar con la misma grilla de referencia (WRS2) lo que permite una perfecta integración entre el procesamiento de las imágenes del LANDSAT 7 con datos históricos del LANDSAT 5 existentes desde 1984. Esto es especialmente útil cuando es necesario utilizar los dos tipos de datos de un mismo lugar en forma simultánea, por ejemplo, para un estudio multitemporal. ESRI. La empresa Mexicana ESRI nos ofrece la adquisición de imágenes y de software para el proceso de estas mismas, es por eso que nos indica de la hora y tipo de satélite del cual podemos adquirir datos.
El Landsat 7 es el satélite operacional más reciente del programa Landsat, financiado por el gobierno de los Estados Unidos. El último satélite fue lanzado en abril de 1999 con un nuevo sensor denominado ETM+ (EnhancedThematicMapper Plus). Su operación es administrada por la NASA (NationalSpace and SpaceAdministration) y la producción y comercialización de imágenes depende de la USGS (UnitedSates Geological Survey). Una imagen LANDSAT 7 ETM+ está compuesta por 8 bandas espectrales que pueden ser combinadas de distintas formas para obtener variadas composiciones de color u opciones de procesamiento. Entre las principales mejoras técnicas respecto de su antecesor, el satélite Landsat 5, se destaca la adición de una banda espectral (Banda Pancromática) con resolución de 15 metros. También, cuenta con mejoras en las características geométricas y radiométricas y una mayor resolución espacial de la banda térmica para 60 m. Estos avances tecnológicos permiten calificar al LANDSAT 7 como el satélite más interesante para la generación de imágenes con aplicaciones directas hasta una escala de 1:25.000, principalmente, en áreas rurales o territorios de grandes extensiones.
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Las imágenes generadas por el Landsat 7 adquiridas mediante el sensor ETM+ presentan una mejor relación costo-beneficio que los datos generados por satélites de resolución media (15 a 30 metros) actualmente ofrecidos en el me rcado. Principales diferencias entre el Landsat 7 y el Landsat 5: - Adición al Landsat 7 de una banda Pancromática con resolución espacial de 15m. - Perfeccionamiento del sistema de calibración radiométrica de los sensores, lo que garantiza una precisión radiométrica absoluta de 5%. - Perfeccionamiento de la geometría de captura, lo que brinda una mayor precisión en imágenes corregidas sólo a partir de datos de efemérides de satélite generadas por el GPS de abordo, muy próxima a la precisión obtenida con imágenes georeferenciadas con puntos de control cartográficos. GEOSERVICE PERU. Informe completo sobre el satélite Lansatd 7, del cual actualmente podemos comprar imágenes, nos muestra todas las características que tienen estas como las diferentes tipos de resoluciones.
Landsat es el nombre de una serie de 7 satélites de órbita casi-polar (nortesur), gestionada por varias agencias norteamericanas (NASA/USGS/NOAA/EOSAT, según la época) y destinada a la observación de los recursos naturales del planeta, sobre todo de la parte terrestre, desde una altitud que en los primeros satélites era de unos 900 km y actualmente es de unos 700 km. El satélite Landsat-1 fue lanzado el 23 de julio de 1972 y a él lo sucedieron el 2 (1975), el 3 (1978), el 4 (1982), el 5 (1984), el 6 (1993, pero que falló en el lanzamiento) y el 7 (1999). Está previsto que el próximo 11 de febrero se lance el Landsat-8.
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La serie Landsat es uno de los programas de más éxito de la historia puesto que: ●
Revisita cualquier punto de la Tierra cada 16 días, o menos (da una vuelta a la Tierra cada 90’) [de hecho los 3 primeros lo hacían cada 18 días].
●
Lo ha hecho durante prácticamente 40 años y dispone de un enorme (de hecho, monstruoso) banco de imágenes (otros satélites similares, como los SPOT franceses, en realidad no han tenido ninguna política de adquisición y almacenamiento regular de todas las imágenes y, por lo tanto, no permiten hacer estudios de dinámica territorial con el detalle de los Landsat).
●
Proporciona un detalle espacial extraordinariamente mejor (30 m en la mayoría de imágenes, a pesar de que en rigor entre 15 m y 120 m según la región espectral observada y la época) que otras series clásicas de satélites, como los meteorológicos Meteosat (4.8 km, 1.4 km actualmente en el mejor de los casos [Ecuador], pero mucho peor, hasta 210 km, en zonas laterales) o los NOAA (1.2 km, pero hasta 7 km en zonas laterales). Esto hace que, a pesar de que no proporcione un detalle de foto aérea, permita observar muchos fenómenos antes no acontece imposible por el aspecto pixelado de las imágenes.
●
Alcanza una zona razonablemente ancha en cada pase: 180 km de swath (barrido) (por oposición a los, por ejemplo, sólo 10 km otros satélites de alto detalle espacial).
●
Recoge datos en muchas regiones del espectro electromagnético: No sólo en la zona visible e infrarroja próxima del espectro (muy útiles para estudios generales, de cartografía de vegetación y cubiertas del suelo, etc.), sino que también lo hace en el infrarrojo de onda corta (que permite ver contenido de agua en cultivos, etc.) y en el infrarrojo térmico (que permite detectar temperatura, hacer cálculos de evapotranspiración vegetal, imprescindibles para hacer balances hídricos, etc.). El número de regiones espectrales que alcanza ha aumentado de 4 en los 3 primeros satélites a 8 en el último. 18
Los Landsat nos visitan a las diez y media de la mañana, hora solar, y los principales sensores que han llevado se denominan: MSS (Landsat-1 a 5), TM (Landsat-4, 5) y ETM+ (Landsat-7). El Landsat-8 traerá dos sensores, el OLI (en la parte reflectiva del espectro solar) y el TIRS (que capta radiación térmica emitida por la Tierra). Pons. 2012. Pons, como todo un especialista en el tema y con una serie de publicaciones sobre imágenes satelitales, En esta publicación precisa tanto la historia de Landsat como las características de las imágenes.
En lo que a equipamiento se refiere el programa Landsat puede ser estructurado en 3 generaciones. Una primera fase constituida por los Landsat 1, 2 y 3 cuyo equipamiento estaba formado por una explorador de barrido multiespectral MSS (Multispectral Scanner) y un conjunto de tres cámaras vidicon RBV (Return Beam Vidicon). Los satélites de la segunda generación Landsat 4 y 5 mantienen el sensor MSS para garantizar la continuidad de los datos anteriores, eliminan las cámaras RBV e incorporan un nuevo sensor denominado TM (ThematicMapper) diseñado para la cartografía temática que proporciona datos de mayor resolución espacial, espectral y radiométrica. Con el lanzamiento del Landsat 7 (ya que el 6 no llegó a funcionar) se entra en una versión mejorada de la segunda generación con la incorporación de una versión actualizada del TM denominado ETM (EnhancedThematicMapper). García. 2013. En esta publicación no solo encontramos las características de las imágenes que nos proporciona el satélite sino también las características del satélite en si como la cámara de tomado de fotografías y la evolución del Satélite.
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2.2.6. LIMA METROPOLITANA Lima Metropolitana es una ciudad cada vez más heterogénea y compleja. Las causas de la inmigración son múltiples –económicas, políticas, personales, etc., siendo las más comunes para explicar estos movimientos migratorios: -
Los factores educacionales - localización de universidades, y otros centros de educación superior.
-
Las aspiraciones laborales.
Al ser Lima el centro urbano más grande y moderno del país, las personas del interior del país ven en la capital una gran alternativa de desarrollo. Según datos proporcionados por el censo nacional del año 2007, la población inmigrante de la provincia de Lima proviene tanto de regiones del interior del país, como del extranjero: -
La inmigración intranacional procede, entre los años 2002 y 2007, en su mayoría, del departamento de Junín, con 71, 699 personas. Representa el 12.5% de los inmigrantes intranacionales de Lima.
-
Le siguen Callao y Piura con 9.1 y 7.2%, respectivamente. En contraposición, las regiones de Madre de Dios, Moquegua, Tumbes y Tacna responden a menos del uno por ciento del aporte migratorio.
- En el mismo periodo anterior, la población inmigrante que viene del extranjero ascendió a las 40, 813 personas. Corresponde al 6.6% de la inmigración total. Municipalidad Metropolitana de Lima. 2012. En el plan de Lima nos muestra las razones del porque ha habido un crecimiento urbano tan rápido en la capital.
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En Lima Metropolitana existen 7 millones 141 mil personas que tienen edad para desempeñar una actividad económica (PET). De este total, el 69,1% (4 millones 937 mil 700) integran la Población Económicamente Activa (PEA) y el restante 30,9 % (2 millones 203 mil 300) la Población Económicamente Inactiva (PEI), que agrupa a las personas que no participan en la actividad económica ni como ocupados ni desocupados. INEI - Instituto Nacional de Estadística e Informática. 2013. El INEI como institución estadística, cuantifica en cada censo la cantidad de personas en la nación es por ello que en este informe a determinado la cantidad peruanos en el año 2013.
Lima Metropolitana es la parte central de la capital del Perú. La cual conforma gran parte del departamento de Lima y del Callao. La estructura distrital se compone según su posición, demografía y está organizado de la siguiente manera: - Centro de la ciudad: Compuesto por los distritos de Cercado de Lima y Centro histórico, Breña, la Victoria, Rímac y San Luis. - Cono Norte: Distritos de Carabayllo, Independencia, Comas, Los Olivos y San Martín de Porres. - Cono Sur: Distritos de San Juan de Miraflores, Villa El Salvador y Villa María del Triunfo. - Cono Este: Distritos de San Juan de Lurigancho, Ate, El Agustino y Santa Anita. - Sector sureste: Distritos de la Molina, San Borja y Santiago de Surco. - Sector suroeste: Distritos de Jesús María, Lince, Magdalena del Mar, Pueblo Libre, San Miguel, Surquillo, Barranco, Chorrillos y Miraflores. - Al Norte de Lima: Distritos de Ancón, Santa Rosa y Puente Piedra.
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- Al Sur de Lima: Distritos de Pachacámac, Lurín, Punta Hermosa, Punta Negra, San Bartolo, Santa María del Mar y Pucusana. - Al Este de Lima: Distritos de Cieneguilla, Chaclacayo y Lurigancho. En la actualidad, las áreas más pobladas en Lima son los denominados conos, donde fueron creados como parte de la inmigración. Los distritos donde se encuentran los niveles socioeconómicos altos y medios se encuentran en Miraflores, San Isidro, La Molina, Santiago de Surco, San Borja. A muchos limeños les gusta salir fuera del Centro de Lima, para relajarse o buscar un escape un fin de semana. Por ello algunos salen fuera hacia las playas cercanas como Pucusana, Santa Rosa, Santa María, Punta Negra y Punta Hermosa. Otros sitios recomendables para relajarse, en especial en familia son Chaclacayo, Cieneguilla y Pachacámac. Además muchos distritos son difusores de actividades culturales como Barranco, Miraflores, San Isidro, el Centro de Lima y otros más. En el año 2013, según el INEI (Instituto Nacional de Estadística e Informática) anunció después del censo que Lima tiene 9 millones 541 mil habitantes. Asimismo los distritos más poblados son San Juan de Lurigancho, San Martín de Porres, Ate, Comas, Villa el Salvador, Villa María del Triunfo, san Juan de Miraflores y Los Olivos. Por otra parte, han comenzado aparecer diversos asentamientos humanos o pueblos jóvenes, los cuales se han convertido en distritos nacientes; muchos de ellos aún no han sido censados. Mixha Zizek. 2013. Nos señala el artículo cuales son los distritos que se han ido creando con el pasar del tiempo, apoyándose en el INEI, donde nos señala la creación de los conos que son las áreas populares de Lima, que en la actualidad están siendo más pobladas.
La ciudad fue creciendo a medida que la población aumentaba; localizándose de acuerdo a la disponibilidad de terrenos públicos y privados para la expansión urbana: ● Como consecuencia, el área urbana se incrementó en 11,800 ha en los últimos 14 años y más de 20,000 ha en los últimos treinta años. 22
● En efecto, como se observa en el siguiente cuadro, el área urbana pasa de 63,950 ha en 1981 a 72,208 ha en el año 1993 y 84,000 ha en el año 2007. ● De acuerdo a la tendencia descrita en el cuadro anterior, la ciudad requerirá de aproximadamente 23,300 ha para la expansión urbana al 2021, a razón de 1,650 ha por año. En los últimos años, el crecimiento de la ciudad se dio bajo dos modalidades: ● Por expansión urbana utilizando nuevo suelo −crecimiento expansivo. ● O por densificación del área ya ocupada −crecimiento intensivo− renovando el parque inmobiliario, construyendo edificaciones de mayor altura o reduciendo el área de lote. Municipalidad Metropolitana de Lima. 2012. Debido al rápido crecimiento urbano no hubo una planificación adecuada de Lima Metropolitana es por ello que actualmente encontramos un desorden desmesurado en esta.
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2.3. GLOSARIO 1. Satélite Landsat: Son satélites estadounidenses puestos en órbita desde los años
70, utilizados para obtener todo tipo de información de la superficie y de esta manera poder tener control sobre el territorio. Este satélite ha sufrido una serie de modificaciones la última es la serie Landsat 8 enviada en agosto del 2013, contando con muchos beneficios. 2. Isla de Calor: Es un fenómeno producido en las ciudades, en donde se ha dado un
incremento en la temperatura producto de un alto grado de urbanización. Estas son perjudiciales para el medio ambiente y para el hombre. 3. Lima Metropolitana: es la ciudad más poblada de todo el Perú, cuenta con 13 331
991 habitantes, aproximadamente el 45% de toda la población del Perú. Donde se mueve toda la economía del país. 4. Infrarrojo lejano: El infrarrojo lejano es parte del espectro electromagnético, tiene
una alta longitud de onda, cerca de las ondas de radio. Con esta banda se puede detectar las diferentes cantidades de calor. 5. Teledetección: La teledetección o Sensores Remotos es la ciencia que estudia a las imágenes o adquisición de datos de una determinada superficie terrestre dependiendo de la escala o tamaño de la imagen. La forma de toma de datos es a partir de la energía que refleja cada uno de los cuerpos con una diferente longitud de onda. 6. Ley de Planck: Nos indica la cantidad de radiación electromagnética de un cuerpo,
en relación con la física moderna y la teoría Cuántica. 7. Identificación: Es ubicar o seleccionar un grupo de características semejantes de
un universo o población. 8. Análisis: es el estudio que mediante técnicas geotecnológicas nos permite establecer un diagnóstico del fenómeno.
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III.HIPÓTESIS Y VARIABLES 3.1. Hipótesis General: Las Islas de Calor Urbano en Lima Metropolitana se ubican en las zonas industriales y con mayor cantidad de parque automotor, debido a la alta cantidad de energía que emanan.
3.2. Hipótesis Específicas:
Las Islas de Calor Urbana causan en la población estrés y algunas enfermedades respiratorias.
Los gases de efecto invernadero aumenta en un 20% a partir de 1994 hasta el 2014.La polución del aire será de 220 µg/m 3 de PM10. y los niveles de ozono urbano de 165 ppt.
La polución se verá incrementada en las zonas industriales.
Las islas de calor hacen que las ciudades requieren de un mayor uso de agua y energía por lo que los costos se incrementan.
3.3 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES: V.I: LA BANDA DEL INFRARROJO TÉRMICO DEL SATÉLITE LANDSAT.
La radiación infrarroja (IR) también radiación térmica: es la parte del espectro electromagnético que se encuentra entre la luz visible y las microondas. Se encuentra entre 10 y 12,5 micrones. Puede detectar procesos de transferencia de calor, ya que en esta banda se sitúa la máxima emitancia para las temperaturas habituales de la superficie terrestre. En consecuencia en esta banda se observa la energía que emiten los objetos, y no la que reflejan de la luz solar, por lo que es posible utilizar esta banda en observaciones nocturnas.
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V.D: IDENTIFICACIÓN Y ANÁLISIS DE LAS ISLAS DE CALOR URBANO EN LIMA METROPOLITANA
Este método consiste en hallar el perímetro y el área de las Islas de Calor, estas son zonas dentro de un área urbana que se diferencia por presentar una alta temperatura. Además realizaremos encuestas a habitantes de Lima Metropolitana, Analizaremos el voltaje mensual de las áreas en estudio y usaremos el equipo “PM10” para cuantificar partículas respirables.
3.4. OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES VARIABLES
INDICADORES -
Cantidad de radiancia emitida por cada cuerpo. (W/m2.sr)
La Banda del Infrarrojo
-
Analizar las temperaturas (K)
-
Ecuación de Planck:
Térmico del Satélite
() =
Landsat.
2 ln 1 + 3
T(E)=Temperatura (K) para el valor de E E= Radiancíaen mW/(m 2-sr-cm-1) v= Longitud de onda de la banda7en cm-1 C1y C2= Constantes de la ecuación.
-
Perímetro y área de las Islas de Calor.
Identificación y Análisis
-
Encuestas a habitantes de Lima Metropolitana
de las Islas de Calor
-
Analizar el voltaje mensual de las áreas en estudio.
Urbano en Lima
-
Uso de PM10 para cuantificar partículas respirables.
Metropolitana
-
Analizar la variación de los costos por la energía consumida en las áreas estudio.
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3.5. MATRIZ DE CONSISTENCIA PROBLEMA
OBJETIVOS
HIPÓTESIS
VARIABLES
INDICADORES -
¿Cómo identificar las Islas de Calor Urbano en Lima Metropolitana?
Identificar las Islas de Calor Urbano en Lima Metropolitana usando el infrarrojo térmico del satélite Landsat.
Las Islas de Calor Urbano en Lima Metropolitana se ubican en las zonas industriales y con mayor cantidad de parque automotor, debido a la alta cantidad de energía que emanan.
-
La Banda del Infrarrojo Térmico del Satélite Landsat.
() =
- Las Islas de Calor Urbana causan en la - Determinar los riesgos población estrés y algunas que causa el estrés para enfermedades respiratorias. la salud humana. - Los gases de efecto invernadero - Evaluar el uso de energía aumenta en un 20% a partir de 1994 por efecto de los gases hasta el 2014.La polución del aire será invernadero. de 220 µg/m3 de PM10. y los niveles - Cuantificar la polución de ozono urbano de 165 ppt. del aire y los niveles de - La polución se verá incrementada en ozono urbano. las zonas industriales. - ·Analizar los costos por - Las islas de calor hacen que las un mayor uso de agua y ciudades requieren de un mayor uso energía. de agua y energía por lo que los costos se incrementan.
Identificación y Análisis de las Islas de Calor Urbano en Lima Metropolitana.
2 ln 1 + 3
T(E)=Temperatura (K) para el valor de E E= Radiancía en mW/(m2-sr-cm-1) v= Longitud de onda de la banda7en cm-1 C1y C2= Constantes de la ecuación.
- ¿Qué riesgos causa el estrés para la salud humana? - Cuando aumenta el uso de energía, ¿se liberan más gases del efecto invernadero? - ¿Dónde aumenta la polución del aire y los niveles de ozono urbano? - ¿Cuánto aumentan los costos por un mayor uso de agua y energía?
Cantidad de radiancia emitida por cada cuerpo. (W/m 2.sr) Analizar las temperaturas (K) Ecuación de Planck:
-
Perímetro y área de las Islas de Calor. Encuestas a habitantes de Lima Metropolitana Analizar el voltaje mensual de las áreas en estudio. Uso de PM10 para cuantificar partículas respirables. Analizar la variación de los costos por la energía consumida en las áreas estudio.
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IV. METODOLOGÍA 4.1. TIPO Y DISEÑO DE INVESTIGACIÓN La investigación se denomina: “IDENTIFICACIÓN Y ANÁLISIS DE LAS ISLAS DE CALOR URBANO, A TRAVÉS DEL INFRARROJO TÉRMICO DEL SATÉLITE LANDSAT EN LIMA METROPOLITANA”, siendo de tipo: - EXPLORATORIA: La investigación es exploratoria porque identificaremos donde se han formado las islas de calor, así como su tamaño que alcanza sobre la ciudad. Además de los futuros lugares donde se podrían presentar. - DESCRIPTIVA: La investigación es de tipo descriptiva porque haremos el
IV. METODOLOGÍA 4.1. TIPO Y DISEÑO DE INVESTIGACIÓN La investigación se denomina: “IDENTIFICACIÓN Y ANÁLISIS DE LAS ISLAS DE CALOR URBANO, A TRAVÉS DEL INFRARROJO TÉRMICO DEL SATÉLITE LANDSAT EN LIMA METROPOLITANA”, siendo de tipo: - EXPLORATORIA: La investigación es exploratoria porque identificaremos donde se han formado las islas de calor, así como su tamaño que alcanza sobre la ciudad. Además de los futuros lugares donde se podrían presentar. - DESCRIPTIVA: La investigación es de tipo descriptiva porque haremos el diagnóstico de las Islas de calor, que consiste fundamentalmente en caracterizar al fenómeno indicando sus rasgos más peculiares o diferenciadores. - EXPLICATIVA: La investigación es explicativa debido a que se identificará las causas por las que se ha formado las Islas de Calor en Lima Metropolitana. Además de las consecuencias que están produciendo al medio ambiente y a la salud humana.
4.2. UNIDAD DE ANÁLISIS Mediante el estudio de las Islas de Calor Urbana en Lima Metropolitana, se pretende identificar cuáles son las zonas donde este fenómeno se presenta y analizar las causas del mismo. Para poder brindar propuestas de soluciones frente al problema y así poder frenar el crecimiento de las Islas de Calor, que está causando daños al medio ambiente y a la salud humana. 4.3. POBLACIÓN DE ESTUDIO El estudio se realizará en Lima Metropolitana, siendo el área metropolitana más poblada del Perú, se encuentra ubicada en el departamento de Lima. Constituida por 43 distritos de la Provincia de Lima y 6 distritos de la Provincia Constitucional del
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Callao. Esta presenta una zona industrial amplia, además de un gran parque automotor. La metodología usada se puede aplicar además para otras ciudades del Perú, en donde haya habido una gran migración poblacional, y en donde se esté dando un proceso de urbanización rápido. Como lo son Arequipa, Cajamarca, Huancayo y otras ciudades principales del Perú
4.4. TAMAÑO DE MUESTRA El lugar donde se establece mi área de estudio será en Lima Metropolitana. El cual tiene un área de 84 000 ha. Elegimos este lugar porque es el área urbana que ha tenido una migración poblacional en masa y un crecimiento urbano muy elevado en los últimos años. Este fue un proceso de expansión de la ciudad hacia los valles de Lurín (Sur) y Chillón (Norte), usando las vías como principales ejes: La Panamericana Norte y la Túpac Amaru al norte y la Panamericana Sur y Pachacútec al sur; hacia ambos sentidos. Y esto a su vez trajo como consecuencia la pérdida de las áreas agrícolas de los valles, con una morfología en constante construcción y básicamente de “ciudades dormitorio”.
4.5. SELECCIÓN DE LA MUESTRA La selección de la muestra, es Predeterminada, porque se tomó en cuenta la accesibilidad, ya que vivimos ahí. Además del acceso a imágenes satelitales de diferentes años sin costo alguno y la información por ser la capital del país. Además, para poder darle a nuestra ciudad, un estudio de vital importancia para combatir el calentamiento global partiendo de Lima y luego pudiendo ampliar a otras ciudades del país.
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4.6. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS Las técnicas a usar en la presente investigación son: 4.6.1. OBSERVACION
Recopilación De Imágenes Landsat:
Descargas gratuitas de las paginas GLOVIS, USGS y INPE de imágenes Landsat 5 y 7 de resolución espacial de 30 metros.
RECOPILACION DE INFORMACION:
Adquisición de datos de parte de las empresas que brindan servicios energéticos, de manera mensual en las áreas identidades como Islas de Calor. 4.6.2. EXPERIMENTACIÓN:
Encuesta:
Recopilamos información de las áreas con presencia de Islas de Calor, realizando una serie de preguntas a la población acerca de su salud. Tomaremos una muestra de 100 personas por área.
Recolección de muestras:
Recolección de muestras de la polución del aire, utilizando los equipos de PM10 en las zonas identificadas como Islas de Calor.
4.7. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LA INFORMACIÓN Procesamiento digital de imágenes, son las técnicas que aplicaremos para procesar las imágenes Landsat, utilizando el software ENVI 5.0. Obteniendo como productos mapas
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de calor, clasificadas por rangos, donde se identificaran las Islas de Calor utilizando el espectro electromagnético. Con los datos obtenidos de las encuestas, haremos cuadros estadísticos utilizando el método de la Z normal. Procesamiento de los datos obtenidos al momento de ir a las empresas. Cuantificación de las partículas respirables dentro de las islas de calor urbano. V. PRESUPUESTO PRECIO
INSTRUMENTOS
CANTIDAD
Laptop cori i5 a mas
2 Und.
S/. 3000.00
S/. 6000.00
Mouse
4 Und.
S/. 40.00
S/. 160.00
Impresora
1 Und.
S/. 250.00
S/. 250.00
Papel
1milar
S/. 20.00
S/. 20.00
Lapiceros
10 Und.
S/. 0.50
S/. 5.00
Lápiz
10 Und.
S/. 1.00
S/. 10.00
Tableros
5 Und.
S/. 10.00
S/. 50.00
Traslado
20
S/. 5.00
S/. 100.00
Viáticos
20
S/. 10.00
S/. 200.00
Personal
3 personas
S/. 65.00
S/. 195.00
PARCIAL
-
-
-
S/. 6990.00
IMPROVISTOS
7%
-
-
S/. 489.30
TOTAL
-
-
-
S/. 7479.30
MATERIAL
SERVICIOS
UNITARIO
PRECIO TOTAL
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VI.CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES TIEMPO ACTIVIDADES
2014 II T
III T
2015 IV T
IT
II T
2016 III T
IV T
IT
II T
III T
IV T
Realización del Proyecto Aprobación del Proyecto Recopilación De Imágenes Landsat Recopilación de Información Procesamiento de Imágenes Encuestas Recolección de muestras Análisis e Interpretación Conclusión y Recomendaciones Redacción de Información Presentación
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VII.REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Pinilla Ruiz, C. 2009. Elementos de Teledetección, Editorial RA - MA Editorial, Ctra. de Cabanillas – MADRID. Pag. 9-10. Instituto Nacional de Estadística e Informática - Perú: Estimaciones y Proyecciones de Población Total y por Sexo de las Ciudades Principales, 2000-2015. Huisacaina Soto, H. 1996. Oscilación de la Isla de Calor en Lima Metropolitana y en el Callao - Verano 1994”.Ed. Universidad Agraria la Molina. BARSI, J. A., HOOK, S. J., (2007). Landsat-5 Thematic Mapper Thermal Band Calibration Update. IEEE Geoscience and RemoteSensing
VII.REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Pinilla Ruiz, C. 2009. Elementos de Teledetección, Editorial RA - MA Editorial, Ctra. de Cabanillas – MADRID. Pag. 9-10. Instituto Nacional de Estadística e Informática - Perú: Estimaciones y Proyecciones de Población Total y por Sexo de las Ciudades Principales, 2000-2015. Huisacaina Soto, H. 1996. Oscilación de la Isla de Calor en Lima Metropolitana y en el Callao - Verano 1994”.Ed. Universidad Agraria la Molina. BARSI, J. A., HOOK, S. J., (2007). Landsat-5 Thematic Mapper Thermal Band Calibration Update. IEEE Geoscience and RemoteSensing BUSTAMANTE, J. DIAZ-DELGADO, R. & ARAGONES, D. (2005). Determinación de las características de masas de aguas someras en las marismas de Donana mediante teledetección. Comisión Nacional del Agua, 2005, Percepción Remota, Fundamentos de Teledetección espacial. Córdova Sáez, K. 2009. Impactos de las islas Térmicas o Islas de Calor Urbano, en el Ambiente y la Salud Humana. Análisis Estacional Comparativo: Caracas”. Revista terra. Vol. XXVII. “
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OMPARATIVO_CARACAS_OCTUBRE-_2009_MARZO _2010._For_a_better_image_resolution_see_the_file_below
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35
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En:
36
VIII.ANEXOS GRAFICO 1: Perfil típico de la isla de calor.
Fuente: EPA, 2009.Urban Heat Island Basics, Reducing Urban Heat Islands: Compendiumof Strategies GRAFICO 2: Variations of Surface and Atmospheric Temperatures
FUENTE: EPA, 2009.Urban Heat Island Basics, Reducing Urban Heat Islands: Compendiumof Strategies
37
GRAFICO 3: ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
Fuente: CONAE:"CONOCIMIENTOS BÁSICOS SOBRE TELEOBSERVACIÓN SATELITES
GRAFICO 4:EVOLUCIÓN DEL LANDSAT
FUENTE: INEGI. Dirección General de Geografía y Medio Ambiente.
38
GRAFICO 5: Landsat Timeline.
FUENTE: INEGI. Dirección General de Geografía y Medio Ambiente.
GRAFICO 6: PEA LIMA METROPOLITANA
FUENTE: INEI Instituto Nacional de Estadistica e Informatica.
39
GRAFICO 7: GEOMEMBRANAS
FUENTE: Construcción e Infraestructura PLASTEXTIL. GRAFICO 8: Onda de Radiación Electromagnética
FUENTE: FAO
40
GRAFICO 9: Comportamiento de la Radiación Electromagnética
FUENTE: Sensores Remotos GRAFICO 10: Curva de Emitancia
FUENTE: FAO 41
GRAFICO 11: Curva de Reflectividad
FUENTE: EARTH SCIENCE ENTERPRISE
42
CUADRO 1: Información relevante de cada uno de los satélite que conforma la serie Landsat.
FUENTE: Sistemas de Comunicación Vía Satélite. LANDSAT. García Varela, Alvaro.
43
CUADRO 2:Evolución del Área Urbana en la Provincia de Lima
Fuente: INEI 2007
CUADRO 3:Variación del déficit de los servicios en el área metropolitana de Lima y Callao 1993-2007
Fuente: INEI. Elaboración Equipo Técnico - IMP Nota: No se considera los N.S.A. en el presente cuadro
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CUADRO 4: Bandas Espectrales de Uso Frecuente
FUENTE: Fundamentos de Teledetección Espacial
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