Caracterización de la Isla de Calor Urbana (ICU) mediante el uso de imágenes obtenidas por satélite, procesadas mediante software de código abierto QGIS. Aplicación al caso de Valencia

Abstract

[ES] El incremento de temperatura en el interior de las ciudades, isla de calor urbana (ICU), es consecuencia de la urbanización de éstas, y posee efectos nocivos sobre la calidad de vida y la salud de sus habitantes. Desde su identificación en 1818, se han desarrollado numerosos estudios y modelos encaminados a analizar, cuantificar o predecir este fenómeno. La metodología tradicional en el estudio de la ICU y la toma de datos de temperatura a nivel terrestre para la elaboración de mapas de clima, se basaba en la observación in situ, a través de estaciones meteorológicas o mediante el método de los transectos. Sin embargo, este tipo de mediciones exigen tomas de datos durante largos periodos, y resultan costosas en términos de tiempo, esfuerzo y dinero. Asimismo, poseen la desventaja de la dificultad de mantener los datos actualizados, y no proporcionan información en tiempo real.   Con la evolución de internet y las bases de datos de libre acceso, existen cada vez más bancos de información de acceso gratuito bajo demanda que pueden resultar de gran interés para el estudio de este y otros fenómenos. Es el caso de MODIS (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer). Se trata de un instrumento científico lanzado en órbita terrestre por la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA). Consiste en dos sensores que viajan a bordo de los satélites Aqua y Terra. Juntos son capaces de detectar incendios, nubes de tipo cirrus, de cartografiar áreas cubiertas por nieve y hielo, o medir la temperatura superficial de la tierra (mar y agua), proporcionando datos de todo el planeta en intervalos de tiempo que van de uno a dos días. Una de las principales ventajas de los datos proporcionados por MODIS es que son fácilmente accesibles. En concreto, los datos de temperatura de la superficie terrestre, útiles para el estudio de la isla de calor urbana, pueden ser consultados y descargados en la página web del centro de datos norteamericano Land Processes Distributive Active Archive Center (DAAC). Otra de las ventajas de los datos procedentes de satélite es que miden todos los puntos por igual, al contrario que las estaciones de medición temporales, o las estaciones meteorológicas, que no siempre están ubicadas en los lugares más apropiados para el análisis de la isla de calor. Una vez obtenidos los datos, es habitual el uso de Sistemas de Información Geográfica (SIG) para su tratamiento, ya que este tipo de programas permiten la organización, almacenamiento, edición, análisis y representación de mapas georreferenciados de grandes cantidades de datos. En definitiva, el SIG posibilita el trabajar y modelar realidades complejas. Sin embargo, las licencias de estos programas de GIS a menudo resultan de difícil acceso debido a su coste. QGIS es un software libre y de Código Abierto licenciado bajo General Public License (GNU), que constituye una alternativa a los programas tradicionales de software con licencia. Se trata de un proyecto oficial de Open Source Geospatial Foundation (OSGeo), capaz de soportar numerosos formatos y funcionalidades de datos vectoriales, datos ráster y bases de datos, que funciona sobre varios sistemas operativos. En este trabajo se propone el uso de las imágenes de temperatura de la superficie terrestre proporcionadas por MODIS, y su tratamiento mediante el software de código libre QGIS, con el objetivo de evaluar la validez de estas herramientas para el estudio del fenómeno de la isla de calor urbana en la ciudad de Valencia. De este modo se obtendrá una metodología de estudio de la ICU basada en información y software de acceso fácil y gratuito, que permita el desarrollo de modelos más accesibles y eficientes del fenómeno.

[EN] The higher temperature inside the cities, urban heat island (UHI), is caused by land use changes and urbanization. It decreases the quality of life of citizens and has harmful effects on their health. Since it was discovered in 1818, numerous studies and models have been developed in order to analyze, quantify and predict this phenomenon. Traditional methodologies used to study of the ICU include in situ observations and data gathering for the elaboration of climate maps, either using meteorological stations or through methods based on transects. However, this type of measurements require a huge effort, long periods of work and are expensive. Besides, it makes it difficult to keep the data up to date, and they do not provide real-time information. Thanks to the evolution of the internet and open access databases, there is an increasingly number of free sources of information available, which can be really useful on the study the UHI and other phenomena. MODIS (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer) products are a good example of this free accessible databases. The MODIS instrument is a payload imaging sensor that was launched into Earth orbit by the National Aeronautics and Space Administration (NASA) on board the Terra and Aqua satellites. Those two sensors together are able to detect fires, identify cirrus clouds, map areas covered by snow and ice or measure land surface temperatures (both sea and water). They can provide data from all around the planet every one or two days. One of the main advantages of the data provided by MODIS is that they are easily accessible. Specifically, land surface temperature data (LST), which is useful for the study of urban heat island, can be accessed and downloaded on the website of the North American Land Processes Distributive Active Archive Center Data Center (DAAC). Another advantage of satellite data is that they measure all points in the same way, unlike temporal points of measurement; or weather stations, which are not always located in the most appropriate places for UHI analysis. Once data are collected, Geographic Information Systems (GIS) are frequently used to process them. This type of programs allow you to organize, store, edit, analyze and elaborate geo-referenced maps, including large amounts of data. In short, GIS programs make it possible to model and work with complex realities. However, licenses for the use of this GIS programs are often expensive. QGIS is an Open Source software licensed under the General Public License (GNU). It is a convenient free alternative to traditional licensed software programs. It is an official Open Source Geospatial Foundation (OSGeo) project that enables you to work with numerous formats and functionalities of vector data, raster data and databases. It also runs on several operating systems. This work aims to evaluate the suitability of land surface temperature images provided by MODIS, and the open source software QGIS, in order study of the phenomenon of the urban heat island in the city of Valencia. The aim is to develop a study methodology of the ICU based on open source information and software with easy and free access. Positively more accessible and efficient models for the study of the phenomenon will be obtained.