Las ciudades están creciendo más en vertical que en extensión horizontal: ¿qué pasa con la contaminación y los recursos?

El crecimiento estructural urbano global muestra un cambio profundo desde la expansión hacia la construcción, así lo afirma un reciente trabajo de investigación publicado en la revista Nature. El crecimiento de las ciudades modernas de todo el mundo se está dando más hacia el cielo (en la vertical), que expandiendo su territorio urbano (en la horizontal), como lo venían haciendo.

Los entornos urbanos construidos crecen mediante tres procesos, los cuales llevan a aumentar el volumen de construcción: "expansión lateral", por la cual los terrenos no urbanos existentes se convierten en áreas urbanas; "relleno", donde se construye sobre terrenos urbanos vacíos; y "crecimiento vertical", donde los edificios de baja estatura se reemplazan por edificios más altos.

Existen tres tipos de crecimiento urbano: expansión lateral, relleno y crecimiento vertical.

Un grupo multidisciplinario de profesionales destacados, han trabajado a través del análisis de datos satelitales. Los autores del trabajo de investigación, con Steve Frolking como autor principal, provienen del Instituto para el Estudio de la Tierra, los Océanos y el Espacio, en la Universidad de New Hampshire, Durham, EE. UU., junto a más profesionales de la Escuela de Medio Ambiente de Yale y del Centro de Observación Alemán de Datos de Teledetección y Centro Aeroespacial.

La estructura urbana tridimensional-3D (los patrones y arreglos espaciales del uso del suelo, los sistemas de transporte y la infraestructura construida) afecta: las emisiones de gases de efecto invernadero, la demanda de materiales y el clima urbano.

Sin embargo, a pesar de los efectos de la estructura urbana tridimensional en los entornos locales y globales, hay poca comprensión científica o evidencia empírica consistente de cómo la dimensión vertical de las áreas urbanas globales ha crecido y evolucionado a lo largo de décadas. Este estudio aborda esta brecha de conocimiento.

Estudiaron más de 1550 ciudades en 3D

En este trabajo se analizaron dos tipos de datos satelitales, desde el año 1990 al 2020, sobre más de 1550 ciudades del mundo. Uno de los datos satelitales se enfoca en el tamaño bidimensional el espacio que ocupan las ciudades en dos dimensiones (X e Y); mientras que el otro grupo de datos, utilizando microondas, que permite saber cómo fue el crecimiento de las ciudades en tres dimensiones, incorporando la variable de crecimiento en la vertical (altura, Z).

La retrodispersión de microondas activa es muy sensible a la estructura física de los edificios a través de la dispersión del reflector de ángulo diedro, por ejemplo, las paredes de los edificios y el suelo adyacente, y por lo tanto a los tres tipos de crecimiento urbano.

Sin embargo, por sí sola no puede desagregarlos, en parte porque pueden ocurrir múltiples tipos de crecimiento dentro de una sola celda de la cuadrícula de retrodispersión (su escala de análisis es 0.05° de latitud/longitud o una cuadrícula de aproximadamente 5 kilómetros). Se ha demostrado que los datos de retrodispersión se correlacionan espacialmente con la altura de los edificios en el lapso de nueve ciudades de EE. UU., y con el volumen de edificios urbanos a una resolución de 0.05° en tres grandes regiones.

Este nuevo estudio examina la dinámica de las tasas de crecimiento de la construcción urbana global durante las últimas tres décadas. Al combinar conjuntos de datos de más de 1550 ciudades de varios sensores espaciales (datos de tres dispersómetros y fracción construida de asentamientos basada en datos derivados de Landsat), encontraron cambios profundos en la forma en que las ciudades se expandieron desde la década de 1990 hasta la década de 2010.

Resultados destacados del estudio

Las ciudades tenían una cobertura fraccionaria de construcción (BF) en aumento, y una retrodispersión de microondas (PR) en aumento, correlacionada con el volumen de construcción; pero durante las tres décadas las tasas de crecimiento en BF disminuyeron en la mayoría de las regiones y grandes ciudades, mientras que las tasas de crecimiento en la PR aumentaron en prácticamente todas las regiones y ciudades.

La divergencia en las tasas de aumento de estas métricas indica un cambio de la expansión urbana lateral a un desarrollo urbano más vertical. Esta transición ha sucedido en diferentes décadas y en diferentes grados en las ciudades del mundo. Los aumentos de la tasa de crecimiento fueron mayores en las ciudades asiáticas.

Durante el periodo analizado se corrobora que el crecimiento de una ciudad está relacionado con su desarrollo económico, pero también descubrieron que la mayoría de las ciudades analizadas experimentaron un crecimiento neto ascendente, incluso en promedio más que el crecimiento de expansión lateral. Como excepciones que se alejan de este promedio los autores indican a algunas ciudades de África y China, en donde el crecimiento ha sido más rápido, durante esos años, hacia afuera que hacia arriba.

Toda la información aportada por este importante trabajo, será de gran utilidad para los planificadores urbanos, ya que la distribución de recursos necesarios, debe estar ligada a un crecimiento acorde de las ciudades, para poder cubrir todas las necesidades de manera adecuada, tener un control de las emisiones de gases de efecto invernadero y la demanda de materiales que puede afectar en el clima urbano.

Las ciudades y la contaminación contribuyen al cambio climático

Las ciudades son uno de los factores que más contribuyen al cambio climático. De acuerdo con ONU-Habitat, las ciudades consumen el 78 % de la energía mundial y producen más del 60 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, abarcan menos del 2 % de la superficie de la Tierra.

Desde la ONU advierten que, la enorme cantidad de personas que dependen de los combustibles fósiles, hace que la población urbana sea altamente vulnerable a los efectos del cambio climático. Una menor cantidad de espacios verdes empeora el problema.

De acuerdo con un informe del IPCC, la limitación del calentamiento global a 1.5 grados centígrados requeriría “una transición rápida y de gran alcance relativa al uso de la energía, la tierra, los espacios urbanos e infraestructuras (incluidos los medios de transporte y edificios) y los sistemas industriales”.

La ONU indica que en 2050 habrá 2.5 mil millones de personas más residiendo en áreas urbanas, de las cuales casi el 90 % vivirán en ciudades de Asia y África. La buena noticia es que muchas ciudades de todo el mundo ya han empezado a tomar medidas para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y están adoptando políticas para fomentar el uso de fuentes de energías alternativas.

Sin embargo, será necesario incrementar los esfuerzos llevados a cabo por las personas encargadas de la adopción de políticas y los administradores por abordar el cambio climático para poder seguir el vertiginoso ritmo de crecimiento de la población y del cambio climático.

Referencias de la noticia:

Frolking, S., Mahtta, R., Milliman, T. et al. "Global urban structural growth shows a profound shift from spreading out to building up". Nat Cities (2024). DOI: 10.1038/s44284-024-00100-1

Naciones Unidas, Acción por el Clima. "Las ciudades y la contaminación contribuyen al cambio climático".