Does land-use affect the temperature distribution across the city of Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México? | ¿El uso de suelo afecta la distribución de temperatura en la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México?

Inglés. A combination of natural (tropical latitudes) and human induced (Climate Change, Urban heat island) conditions give rise and exacerbate extreme hot temperatures, but mechanisms are unclear. Land use and land cover change (LULC) is considered one of the main causes of Urban Heat Island (UHI) but its contribution varies depending on local conditions. This study focuses on determining the influence of land use change on the UHI effect in Tuxtla Gutiérrez City by investigating the relationship between LULC and land surface temperature (LST). Through Landsat 5 and Landsat 8 imagery, this study analyzes historical LST. In 2017, the highest LST (>40 °C) occurred in the metal ceiling land class, which is made up of malls with open-air parking zones. This coverage occupied less than 3% of the total city area. Bare agriculture soil (BAS) class, located mainly on the periphery of the city, represented 11% of the city, and reported a mean LST of 35 °C, followed by asphalt roads with 34 °C and concrete ceiling with 32 °C. The lowest LST (< 28 °C), occurred in contiguous areas of trees greater than 3 ha. The LST variation when land use changed from trees to another coverage (1.3 to 3.1 °C) is higher than in the opposite direction (0.1 to 1.2 °C). The elimination or replacement of tress with impervious surfaces are the main causes for LST increase in Tuxtla Gutiérrez.

Español; castellano. La combinación de condiciones naturales (latitudes tropicales) y antropogénicas (Cambio Climático, Isla de Calor Urbana) inducen el incremento extremo de la temperatura; aunque los mecanismos no son claros. El cambio de uso de suelo es una de las principales causas de la Isla de Calor Urbana (ICU), aunque su intensidad depende de las condiciones locales. La investigación del medio ambiente en entornos urbanos es de relevancia, considerando que para el año 2030 el 60% de la población mundial se concentrará en ciudades y desde ahí enfrentará condiciones climáticas cada vez más extremas. Este estudio se centra en la relación del cambio de uso de suelo y la temperatura de superficie (TS) para conocer su influencia en la ICU de la ciudad de Tuxtla Gutiérrez. A fin de conocer el patrón espacial de las temperaturas extremas en la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas se analizó el comportamiento histórico de la temperatura del aire (TA) y de superficie (TS).  Respecto a la TA, a partir de 1980 la frecuencia de las temperaturas superiores a 40 °C aumentó en un 18% y de las temperaturas nocturnas por arriba de los 28 °C en un 14%. El análisis histórico de temperaturas ambientales ayudó a determinar las tres fechas para la obtención de imágenes Landsat 5 (5 de abril de 2001) y Landsat 8 (1 de abril de 2011 y 2017). Para el análisis termal se emplea el Método de Clasificación de Emisividad el cual estima las TS con base en la emisividad reportada para cada uso y cobertura de suelo; en este estudio se emplean nueve clases: agua, árbol, camino de asfalto, césped, suelo desnudo, suelo agrícola desnudo, techo de concreto, techo de metal y techo de teja. En 2017, la máxima TS (>40 °C) se registró en los techos de metal de centros comerciales con estacionamientos a cielo abierto. Este uso de suelo cubre menos del 3% de la ciudad. El suelo desnudo agrícola cubre la periferia de la ciudad y representa el 11% de la ciudad, se reporta con una TS promedio de 35 °C, seguida de los caminos de asfalto con 34 °C y techos de concreto con 32 °C. La resolución espacial de las imágenes limita la apreciación del efecto amortiguador de temperaturas de un árbol y únicamente es sensible al efecto de agrupaciones, por ello la mínima TS (< 28 °C) se registra en zonas arboladas mayores a 3 ha. La variación de TS cuando se elimina la cobertura arbórea (1.3 a 3.1 °C) es mayor que cuando se reforesta (0.1 a 1.2 °C). Se recomienda realizar el análisis con imágenes termales de mayor resolución espacial para apreciar el efecto refrescante de árboles individuales. Comparando los resultados entre las tres fechas de análisis, la cobertura que más ha disminuido en superficie es árbol convirtiéndose en suelo agrícola desnudo, techo de concreto y teja. Estos cambios de cobertura se asocian al aumento en la temperatura promedio de la ciudad, que en el año 2001 se encontraba en el rango de temperatura poco agradable (29° a 31°C), para 2011 era extremadamente desagradable (31° a 33 °C) y en 2017 llego al rango de temperatura de condiciones de estrés (33° a 35 °C). El reemplazo de árboles por superficies impermeables es la principal causa del aumento de la TS en Tuxtla Gutiérrez. La metodología empleada permite el registro de temperatura de superficie de las diferentes coberturas dentro de la ciudad, evitando la homogenización del terreno como se haría con una metodología basada en NDVI. Sin embargo, un área de oportunidad para mejorar los resultados obtenidos con esta metodología es la medición directa de la emisividad de superficie, así como el registro termal durante la noche.