Análisis espaciotemporal global de las interacciones entre las islas de calor urbanas y las olas de calor extremas

Por qué el calor urbano importa más que nunca

Cuando llega una ola de calor, los habitantes de las ciudades suelen sufrirla con más intensidad. El hormigón, el asfalto y la concentración de edificios retienen el calor, creando islas de calor urbanas: ciudades que permanecen más calientes que su entorno. Este estudio plantea una pregunta crucial: cuando golpean olas de calor extremas, ¿se suman simplemente al calor urbano o interaccionan con el entorno urbano de formas que hacen que las noches sean particularmente más peligrosas? Al analizar ciudades de todo el mundo durante casi tres décadas, los autores identifican cuándo y dónde las olas de calor y las islas de calor urbanas se combinan para generar calor especialmente intenso, y qué procesos físicos son responsables.

Cómo se estudió el calor en las ciudades

En lugar de centrarse en una sola ciudad, los investigadores emplearon un modelo de clima de superficie terrestre para simular las temperaturas del aire tanto en zonas urbanas como en áreas rurales cercanas en 3.648 celdas urbanas de la rejilla mundial entre 1985 y 2013. Definieron una ola de calor como al menos tres días consecutivos en los que la temperatura máxima diaria en un área rural de referencia superó el percentil 98 local del verano. La intensidad de la isla de calor urbana se midió como la diferencia entre la temperatura del aire en la ciudad y en el área rural a dos metros sobre el suelo —la capa donde las personas realmente viven y respiran. La magnitud clave en este trabajo es cuánto se fortalece (o debilita) la brecha de temperatura ciudad–campo durante los días de ola de calor en comparación con los días típicos de verano.

Dónde y cuándo las ciudades se calientan más

En todo el mundo, el equipo observó un marcado ritmo diario en cómo las olas de calor afectan el calor urbano. El calor urbano adicional alcanza su pico justo antes del amanecer, cuando las ciudades pueden estar aproximadamente un tercio de grado Celsius más calientes que en una noche de verano sin ola de calor, y disminuye brevemente hacia media mañana, cuando la interacción incluso puede volverse ligeramente negativa. En promedio, las noches muestran mucha más sinergia entre las olas de calor y las islas de calor urbanas que los días: las diferencias ciudad–rural nocturnas aumentan alrededor de 0,27 °C durante las olas de calor, mientras que los cambios diurnos son cercanos a cero. Espacialmente, los patrones diurnos son fragmentados: algunas regiones agrícolas y costeras muestran poco o incluso menor calor urbano durante las olas de calor; en cambio, los patrones nocturnos son más uniformes, con puntos especialmente intensos en el norte de la India y el norte de China, donde el calentamiento nocturno urbano adicional puede superar los 0,8 °C.

Cómo el clima de fondo condiciona el calor urbano

Los investigadores agruparon luego las ciudades por tipos de clima amplios —árido, continental, templado y tropical— para ver cómo el clima de fondo controla estos patrones. Todas las zonas climáticas comparten la misma sincronía básica: el calentamiento urbano adicional relacionado con las olas de calor es más fuerte por la noche y más débil a última hora de la mañana. Pero la intensidad y la variabilidad difieren. Los climas continentales, con veranos calurosos y fuertes oscilaciones estacionales, muestran el mayor incremento en el calor urbano durante las olas de calor, especialmente por la noche. Los climas tropicales, por el contrario, presentan la mayor variación espacial: algunas regiones tropicales, como partes de la India, experimentan una fuerte potenciación del calor urbano, mientras que otras, como algunas zonas de México y Centroamérica, muestran interacciones debilitadas o neutras. Esta variación refleja cuánta humedad está disponible en las áreas rurales y cuán marcadas son las diferencias en las propiedades de superficie entre la ciudad y el campo.

Qué impulsa el calor extra en las ciudades

Para desenmarañar qué factores físicos importan más, el equipo utilizó un modelo de aprendizaje automático entrenado con más de seis millones de observaciones horarias, combinado con una herramienta de interpretación que ordena la contribución de cada factor. El indicador más fuerte del calor urbano adicional durante las olas de calor es cuánto de radiación de onda larga —esencialmente, calor infrarrojo— emiten las superficies urbanas en comparación con las rurales. Por la noche, los edificios y pavimentos urbanos liberan lentamente el calor almacenado, incrementando esa radiación hacia afuera y manteniendo el aire de la ciudad más cálido que el del campo cercano. La humedad también juega un papel central, especialmente durante el día en regiones húmedas. Cuando las zonas rurales permanecen húmedas, la vegetación puede usar la energía entrante para evaporar agua y enfriar el aire, cosa que las ciudades pavimentadas y más secas no pueden hacer. Esto amplía la brecha de humedad entre ciudad y campo y canaliza más energía a calentar el aire urbano. La velocidad del viento y el flujo de calor sensible —la transferencia directa de calor de las superficies al aire— se vuelven más importantes en climas más secos, particularmente cuando vientos bajos impiden que el calor acumulado se disperse.

Qué significa esto para las personas que viven en ciudades

El estudio muestra que las olas de calor y el diseño urbano no se limitan a sumar sus efectos: interactúan de maneras que pueden empeorar significativamente el calor nocturno, especialmente en determinados climas. En regiones agrícolas húmedas o templadas, el mayor riesgo se produce cuando las olas de calor secan las ciudades más que sus alrededores, acentuando los contrastes de humedad y reduciendo el enfriamiento natural. En regiones continentales y áridas, los principales culpables son el calor almacenado en los edificios y el aire quieto que atrapa el calor sobre las calles. Para urbanistas y responsables de salud pública, esto significa que la protección efectiva frente al calor extremo debe adaptarse al clima local: aumentar la sombra y la humedad en regiones húmedas, mejorar el enfriamiento nocturno y la ventilación en zonas más secas, y prestar siempre especial atención a las condiciones nocturnas, cuando los cuerpos tienen menos oportunidad de recuperarse del calor diurno.

Cita: Guo, J., Lee, X. & Zhang, K. Global spatiotemporal analysis of interactions between urban heat islands and extreme heat waves. Sci Rep 16, 9012 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37372-7

Palabras clave: isla de calor urbana, olas de calor, adaptación climática, clima urbano, riesgo por calor