Un cañón urbano (también conocido como cañón de la calle ) es un lugar donde la calle está flanqueada por edificios a ambos lados creando un entorno similar a un cañón , evolucionado etimológicamente desde el Cañón de los Héroes en Manhattan . Estos cañones construidos por humanos se forman cuando las calles separan densos bloques de estructuras, especialmente rascacielos . Otros ejemplos incluyen la Magnificent Mile en Chicago, el corredor Wilshire Boulevard de Los Ángeles , el distrito financiero de Toronto y los distritos Kowloon y Central de Hong Kong .
Los cañones urbanos afectan varias condiciones locales, incluida la temperatura, el viento, la luz, la calidad del aire y la recepción de radio, incluidas las señales de navegación por satélite .
Geometría y clasificación
Idealmente, un cañón urbano es una calle relativamente estrecha con edificios altos y continuos a ambos lados de la carretera. Pero ahora el término cañón urbano se usa de manera más amplia, y los detalles geométricos del cañón de la calle se usan para categorizarlos. El detalle geométrico más importante sobre un cañón de la calle es la relación entre la altura del cañón (H) y el ancho del cañón (W), H / W, que se define como la relación de aspecto . El valor de la relación de aspecto se puede utilizar para clasificar los cañones de las calles de la siguiente manera: [1]
- Cañón normal: relación de aspecto ≈ 1 y sin aberturas importantes en las paredes del cañón
- Avenue canyon - relación de aspecto <0.5
- Cañón profundo - relación de aspecto ≈ 2
Se puede hacer una subclasificación de cada uno de los anteriores dependiendo de la distancia entre dos intersecciones principales a lo largo de la calle, definida como la longitud (L) del cañón de la calle:
- Cañón corto - L / H ≈ 3
- Cañón mediano - L / H ≈ 5
- Cañón largo - L / H ≈ 7
Otra clasificación se basa en la simetría del cañón:
- Cañón simétrico (o incluso): los edificios que forman el cañón tienen aproximadamente la misma altura;
- Cañón asimétrico: los edificios que forman el cañón tienen diferencias de altura significativas.
Otro tipo específico es:
- el cañón escalonado: un cañón de la calle donde la altura del edificio contra el viento es menor que la altura del edificio contra el viento.
El efecto de un cañón de la calle en el viento local y la calidad del aire puede diferir mucho en las diferentes geometrías del cañón y esto se discutirá en detalle en las secciones siguientes.
Otros factores importantes que se tienen en cuenta en los estudios de cañones urbanos son el volumen de aire, la orientación del cañón (norte-sur, este-oeste, etc.) y el factor de visión del cielo. El volumen de aire del cañón de la calle es el aire contenido dentro de los edificios a cada lado que actúan como paredes, la calle que es el límite inferior y un límite superior imaginario al nivel del techo llamado la 'tapa' del cañón.
El factor de visión del cielo (FVS) denota la relación entre la radiación recibida por una superficie plana y la del entorno radiante hemisférico completo [2] y se calcula como la fracción de cielo visible desde el suelo. SVF es un valor adimensional que va de 0 a 1. Un SVF de 1 significa que el cielo es completamente visible, por ejemplo, en un terreno plano. Cuando una ubicación tiene edificios y árboles, hará que la SVF disminuya proporcionalmente. [3]
Efectos
La modificación de las características de la capa límite atmosférica por la presencia de un cañón de calle se denomina efecto de cañón de calle. Como se mencionó anteriormente, los cañones de las calles afectan la temperatura , la velocidad y la dirección del viento y, en consecuencia, la calidad del aire dentro del cañón.
Temperatura
Los cañones urbanos contribuyen al efecto isla de calor urbano . La temperatura dentro del cañón puede elevarse entre 2 y 4 ° C. Los estudios de los fenómenos de temperatura consideran la irradiancia , el ángulo de incidencia, el albedo de la superficie, la emisividad, la temperatura y la FVS. Para un SVF alto, los cañones urbanos se enfrían rápidamente, porque hay más cielo disponible para absorber el calor retenido por los edificios. Con un SVF bajo, el cañón puede retener más calor durante el día, creando una mayor liberación de calor durante la noche. Un estudio realizado por Nunez y Oke investigó los intercambios de energía en un cañón urbano en latitudes medias con un buen clima de verano. [3] El estudio mostró que la cantidad de energía superficial en varios momentos dentro del cañón depende de la geometría y orientación del cañón. Se encontró que los cañones con orientación norte-sur tenían el piso como el sitio de energía más activa. En tal cañón, el 30% del excedente radiante del mediodía se almacena en los materiales del cañón (los edificios). Por la noche, el déficit radiante neto (es decir, la falta de radiación solar) se contrarresta con la liberación de energía que se estaba almacenando en los materiales del cañón. Este fenómeno contribuye en gran medida al efecto isla de calor urbano.
Viento
Los cañones de las calles pueden modificar tanto la velocidad como la dirección de los vientos. La velocidad vertical del viento se acerca a cero en el nivel del techo del cañón. La producción de cizallamiento y la disipación son altas al nivel del techo y se crea una capa de cizallamiento delgada y fuerte a la altura del edificio. [4] La energía cinética de turbulencia es mayor cerca del edificio a favor del viento que cerca del edificio en contra del viento debido a las cizalladuras del viento más fuertes. Los patrones de flujo resultantes dentro del cañón dependen de la dirección del viento con respecto a la dirección de orientación de la calle.
Viento paralelo al cañón
Cuando el nivel del techo / la dirección del viento de fondo es paralela a la calle, se observa un efecto de canalización donde los vientos tienden a canalizarse y acelerarse a través del cañón. Donde el ancho de la calle no es uniforme, se observa un efecto Venturi cuando los vientos se canalizan a través de pequeñas aberturas, lo que mejora aún más la aceleración de los vientos. [5] Ambos efectos se explican por el principio de Bernoulli . El viento y el transporte a lo largo de la calle pueden ser significativamente diferentes para cañones cortos y largos, ya que los vórtices de esquina tienen una influencia más fuerte en cañones cortos. [6]
Viento perpendicular al cañón
Cuando el nivel del techo / la dirección del viento de fondo es perpendicular a la calle, se crea un flujo de viento que gira verticalmente con un vórtice primario centrado dentro de los cañones de la calle. Según la relación de aspecto, se definen diferentes regímenes de flujo en los cañones de las calles. En el orden creciente de relación de aspecto, estos regímenes de flujo son: flujo de rugosidad aislada, flujo de interferencia de estela y flujo de desnatado. [7] El número total de vórtices realizados y su intensidad depende de muchos factores. Los estudios de modelos numéricos realizados para cañones callejeros aislados han demostrado que el número de vórtices generados aumenta con el aumento de la relación de aspecto del cañón. Pero existe un valor crítico de la velocidad del viento ambiental, por encima del cual el número y el patrón de vórtices se vuelven independientes de la relación de aspecto. [8]
Los estudios numéricos y de túnel de viento han demostrado que para cañones simétricos con una relación de aspecto = 0,5, se puede ver un vórtice secundario a nivel del suelo cerca de la pared del edificio del lado de sotavento. Para cañones simétricos con una relación de aspecto ≥ 1.4, se puede ver un vórtice secundario a nivel del suelo más débil cerca de la pared del edificio del lado de barlovento y para una relación de aspecto ≥ 2 vórtices secundarios se ven justo debajo del vórtice primario. [8] [9] En cañones asimétricos y escalonados, la formación de vórtices secundarios puede ser más común. Los estudios del túnel de viento han demostrado que, en un cañón escalonado donde el edificio contra el viento es más corto, se puede identificar un punto de estancamiento en la cara de barlovento del edificio más alto. La región debajo de este punto de estancamiento se llama región de interacción, ya que todas las líneas de corriente en esta región se desvían hacia abajo hacia el cañón de la calle. Las características de los patrones de flujo de vórtice dentro del cañón dependen en gran medida de la relación de altura de los edificios a ambos lados del cañón. Para una relación entre la altura H d del edificio a favor del viento y la altura H u del edificio contra el viento de 3, se ha observado un único vórtice primario. Pero para H d / H u = 1,67, los vórtices contrarrotantes pueden ocupar toda la profundidad del cañón. [10]
Otros factores que influyen en la fuerza de este flujo de recirculación son las turbulencias inducidas por el tráfico y las formas de los techos de los edificios. Los estudios de modelos físicos han demostrado que los tráficos de dos vías aumentan la turbulencia en la mitad inferior del cañón y que el techo inclinado a ambos lados del cañón desplaza el área principal de producción turbulenta río abajo y reduce la intensidad del flujo de recirculación dentro del cañón. . [11]
En estas condiciones de viento perpendicular, principalmente a nivel de calle, en cada extremo del cañón, se forman vórtices de esquina / extremo que giran horizontalmente. La extensión horizontal de estos vórtices de esquina es diferente en cada extremo de un cañón y esto conduce a patrones de viento complejos a nivel de la superficie en las intersecciones. Los experimentos de campo han demostrado además que los vórtices de las esquinas pueden extenderse en toda la profundidad del cañón, pero cambiando la extensión horizontal con la altura. [12]
La estructura del área vecina de un cañón de la calle; por ejemplo, una serie de cañones callejeros, añaden más complejidad al campo de flujo.
Todos los resultados mencionados anteriormente son para situaciones sin efectos de calentamiento. Un estudio de modelo numérico ha demostrado que, cuando una superficie en los cañones de una calle se calienta, cambia las características del flujo del vórtice. Y calentamiento de diferentes superficies; pared contra el viento, pared contra el viento, piso del cañón, cambia el flujo del vórtice de diferentes maneras. [8]
Calidad del aire
La modificación de la temperatura y el viento por la presencia de un cañón en la calle, en consecuencia, afecta la calidad del aire dentro del cañón de la calle. Cuando la dirección del viento medio es paralela a la calle, los efectos de canalización y Venturi descritos anteriormente, aumentan la dispersión de contaminantes dentro del cañón de la calle. Esto a menudo actúa para "eliminar" los contaminantes del aire [5] y aumentar la calidad del aire dentro del cañón de la calle. Pero en los casos en que las fuentes de contaminantes del aire están presentes en contra del viento, los vientos de canalización podrían transportar contaminantes a lugares a favor del viento lejos de la fuente y contribuir a la mala calidad en los lugares a favor del viento.
Cuando la dirección media del viento es perpendicular a la calle, el flujo de vórtice formado dentro del cañón actúa para confinar el flujo de aire, reducir la dispersión de contaminantes y aumentar las concentraciones de contaminación dentro del cañón de la calle. La contaminación de origen local dentro del cañón y también la contaminación arrastrada al cañón por el flujo medio del viento, es transportada por el flujo de vórtice y recirculada dentro del cañón. En entornos urbanos, las emisiones del tubo de escape de los vehículos son la principal fuente de muchos contaminantes del aire, como partículas ultrafinas , partículas finas, dióxido de carbono , NOx . Estas columnas de contaminación creadas en la calle, a nivel de la superficie, son empujadas hacia el lado de sotavento del cañón por el flujo del vórtice, haciendo que las concentraciones de contaminación a nivel de superficie sean mucho más altas en el lado de sotavento de la calle en comparación con el lado de barlovento . Los vórtices secundarios en la parte inferior del cañón pueden actuar además para estancar los contaminantes en las aceras; especialmente en el lado de sotavento. Un estudio de campo ha informado concentraciones de partículas ultrafinas cuatro veces más altas en la acera de sotavento en comparación con el lado de barlovento . [13]
Recepción de señal GPS
Cuando se utilizan receptores GPS en cañones de calles con edificios altos, los efectos de sombras y trayectorias múltiples pueden contribuir a una mala recepción de la señal GPS. [14]
Ver también
- Manhattanhenge
- Manhattanización
- Retrasar
Referencias
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