A Semi-Physical Framework for Attributing Long-Term Urban Warming in Desert Cities: Integrating Climatic Forcing and Urban Energy Dynamics over Riyadh (1985–2024) and Projections to 2050

Las ciudades no son solo colecciones de edificios; son sistemas vivos que respiran, almacenan calor y cambian el aire que las rodea. Durante décadas, los científicos han sabido que a medida que el planeta se calienta, las ciudades también se calientan. Pero existe un rompecabezas persistente para entender exactamente por qué una ciudad específica se siente mucho más caliente que el campo que la rodea. ¿Viene el calor del cambio del clima global, o viene de la propia ciudad? La respuesta rara vez es solo una de las dos cosas. Es una mezcla compleja de dos fuerzas trabajando juntas: el calentamiento lento y constante de la atmósfera de la región y el intenso calentamiento local causado por la actividad humana, el concreto y la pura energía que usamos para vivir nuestras vidas. Desenredar estos dos hilos ha sido difícil, especialmente en lugares como el desierto, donde el sol ya es feroz y el suelo retiene muy poca agua para enfriar las cosas.

En un nuevo estudio centrado en Riad, la capital de Arabia Saudita, los investigadores han construido una forma clara de separar estas dos fuentes de calor. Analizaron cuarenta años de datos de temperatura, de 1985 a 2024, para ver cómo ha cambiado la ciudad. El equipo desarrolló un método que actúa como un filtro, permitiéndoles observar el calentamiento de fondo de la región y el calentamiento adicional causado por el crecimiento de la ciudad como dos cosas distintas. Encontraron que, si bien la región se está calentando, de hecho, la ciudad está haciendo algo más. A medida que Riad se expandía, su población crecía y su uso de energía se disparaba, la ciudad comenzó a atrapar y liberar calor de manera más eficiente, amplificando la tendencia de calentamiento natural. Los investigadores también miraron hacia el futuro, hacia el año 2050, mostrando que las decisiones que toma una ciudad sobre cómo crece y cuánto utiliza de energía determinarán qué tan caliente se pondrá en el futuro.

La historia del calor de Riad es una de transformación rápida. Durante las últimas cuatro décadas, la ciudad ha pasado de ser un asentamiento pequeño a una metrópolis masiva. Durante este mismo tiempo, la temperatura promedio en la región ha estado aumentando constantemente. Los investigadores querían saber cuánto de ese aumento era simplemente el cambio climático natural y cuánto era obra de la propia ciudad. Para determinar esto, crearon un modelo que no depende de simulaciones complejas y pesadas computacionalmente que requieren miles de puntos de datos. En su lugar, utilizaron un enfoque más simple que conecta los puntos entre lo que podían medir: la temperatura, el número de personas, el tamaño de la ciudad y la cantidad de energía que se utiliza.

Comenzaron analizando el registro de temperatura a largo plazo. Los datos mostraron una línea clara e ininterrumpida de calentamiento. Durante el período de cuarenta años, la temperatura anual promedio en Riad aumentó aproximadamente 2.4 grados Celsius. Este es un cambio significativo, equivalente a una tasa de aproximadamente 0.60 grados Celsius cada diez años. Este calentamiento no fue solo unos pocos años calurosos seguidos; fue una tendencia constante que las pruebas estadísticas confirmaron como real y no un error fortuito. Sin embargo, saber que la ciudad se calentó no era suficiente. El equipo necesitaba entender por qué.

Para separar las causas, los investigadores dividieron el aumento de temperatura en dos partes. La primera fue el calentamiento de "fondo", que representa el calor que la región experimentaría incluso si la ciudad no existiera. Este es el cambio climático a gran escala que afecta a toda la Península Arábiga. La segunda parte fue la "amplificación urbana", que es el calor extra generado específicamente por la ciudad. Este calor adicional proviene de tres fuentes principales: el calor que las personas y las máquinas liberan directamente (como aires acondicionados y autos), la forma en que la densidad de la ciudad concentra esa energía, y el hecho de que los edificios y las carreteras almacenan calor durante el día y lo liberan lentamente por la noche.

Los investigadores introdujeron una nueva forma de medir la carga energética de la ciudad, que llamaron Índice de Energía Térmica. Piensen en este índice como una forma de medir no solo cuánta energía usa una ciudad, sino qué tan eficientemente se empaqueta esa energía en el espacio. A medida que una ciudad se vuelve más densa y usa más energía por persona, este índice sube. El estudio encontró que a medida que Riad crecía, este índice aumentaba constantemente. Esto significaba que la ciudad se estaba volviendo mejor en atrapar el calor. Cuanta más gente vivía allí, más energía usaban, y cuanto más cambiaba la superficie de la ciudad de arena a concreto, más amplificaba la ciudad el calentamiento natural.

El modelo que construyeron fue capaz de recrear la historia real de la temperatura de Riad con alta precisión. Cuando compararon las predicciones del modelo con los registros de temperatura reales, ambos coincidieron muy de cerca. Esto les dio confianza a los investigadores en que su método estaba funcionando. Mostró que la combinación del calentamiento regional, el calor humano directo y la capacidad de la ciudad para almacenar y concentrar ese calor podía explicar casi todo el calentimiento observado durante los últimos cuarenta años. El modelo también reveló que el crecimiento de la ciudad actuó como un multiplicador. No solo añadió un poco de calor; hizo que el calentamiento de fondo se sintiera más fuerte.

Mirando hacia adelante, los investigadores ejecutaron tres escenarios diferentes para ver qué podría pasar para el año 2050. En un escenario de "bajo impacto", donde la ciudad crece lentamente y usa la energía de manera más eficiente, el calentamiento continúa pero a un ritmo más lento. En un escenario "moderado", que sigue el camino actual de desarrollo, el calentamiento continúa al mismo ritmo que las últimas décadas. Pero en un escenario de "alto impacto", donde la ciudad crece rápidamente y el uso de energía aumenta drásticamente, la temperatura sube mucho más rápido. La brecha entre estos tres caminos se ensancha con el tiempo. Esto muestra que la temperatura futura de la ciudad no es solo una cuestión de lo que haga el clima global; está fuertemente influenciada por cómo la ciudad elija desarrollarse.

El estudio destaca un punto crucial tanto para los planificadores urbanos como para los residentes. Si bien ninguna ciudad puede detener el calentamiento de fondo causado por el cambio climático global, las ciudades tienen mucho control sobre el calor extra que generan. Al gestionar qué tan densa se vuelve la ciudad, cuánta energía se usa y cómo se diseñan los edificios para almacenar o liberar calor, una ciudad puede cambiar su propio futuro térmico. La investigación sugiere que las decisiones tomadas hoy sobre el crecimiento urbano determinarán si la ciudad se calienta significativamente en las próximas décadas o si puede lograr mantener el calentamiento bajo control.

Los hallazgos de Riad ofrecen una lección clara para otras ciudades de rápido crecimiento, especialmente aquellas en climas cálidos y secos. El calor que sentimos es una asociación entre el cielo y la calle. El cielo proporciona el calor de fondo, pero la calle, con sus edificios, tráfico y personas, decide cuánto de ese calor es atrapado y amplificado. Al comprender esta relación, las ciudades pueden tomar decisiones más inteligentes. Pueden planificar un crecimiento que no tenga como costo un calor insoportable. El estudio demuestra que podemos separar la señal global del ruido local, dándonos una imagen más clara de cómo están cambiando nuestras ciudades y qué podemos hacer al respecto.

En última instancia, el trabajo realizado en Riad muestra que el calentamiento urbano es un problema soluble, al menos en términos de entenderlo. No es un misterio que requiere datos imposibles o supercomputadoras para resolverse. Es una cuestión de observar la energía que usamos, las personas que la usan y el suelo sobre el que construimos. A medida que las ciudades continúen expandiéndose, la capacidad de medir y gestionar este calor extra será cada vez más importante. El estudio proporciona una herramienta para hacer precisamente eso, ofreciendo una forma de ver el futuro climático de una ciudad y moldearlo antes de que el calor sea demasiado difícil de soportar.