Daniel Vecellio es investigador en la Universidad Estatal de Pensilvania. Tiene una maestría en Ciencias por la Universidad Tecnológica de Texas y un doctorado en Filosofía por la Universidad de Texas.

Durante el último siglo se presentó un aumento aproximado de 1°C en la temperatura media mundial del aire en la superficie y se espera un aumento entre 1 y 6°C para 2 100. Como consecuencia de este aumento, las olas de calor son cada vez más frecuentes, graves y prevalentes. Los modelos que se han utilizado para determinar proyecciones futuras suelen subestimar eventos extremos, lo que implica que las proyecciones para futuras olas de calor presenten un sesgo bajo. Es decir, es probable que los eventos de calor extremo esperados sean posibles, lo que pondría en riesgo la habitabilidad de diferentes regiones.

El calor es una de las principales causas de muerte relacionadas con el clima a nivel mundial. Las personas que están mayormente expuestas al calor –por lo tanto, en las que aumenta el riesgo de morbilidad y mortalidad– son los grupos vulnerables, entre los que se encuentran personas mayores, trabajadores al aire libre, niños, entre otros. Las olas de calor provocan un aumento de hospitalizaciones y muertes por enfermedades cardiovasculares, respiratorias y renales, además de diabetes. La muerte directa por calor es por insolación, ya que el cuerpo llega a una temperatura en la cual ya no es capaz de autorregularse.

Se ha establecido un límite superior de adaptabilidad del cuerpo humano al calor extremo (o límite de supervivencia humana) a una temperatura de bulbo húmero (Tw, por su sigla en inglés) de 35°C. La temperatura central humana óptima es de 37°C, por lo que la temperatura ideal para mover el calor metabólico por medio del flujo sanguíneo debe ser menor a 35°C (al alcanzarse esta temperatura, el cuerpo ya no es capaz de termorregular el calor). Sin embargo, se ha determinado un umbral de aproximadamente 30.6°C con una humedad relativa (RH, por su sigla en inglés) de 50% en personas jóvenes y sanas con cargas metabólicas mínimas. Tener una exposición prolongada de aproximadamente 6 horas a altas temperaturas puede provocar enfermedades relacionadas al calor o incluso provocar la muerte.

Existen trabajos que han estudiado qué regiones del mundo han alcanzado o que podrían alcanzar en el futuro el límite superior de adaptabilidad humana de 35°C. En Medio Oriente y en Asia Meridional se ha registrado una Tw mayor a 35°C por periodos de tiempo de entre 1 y 2 horas seguidas. Esto indica, que en el futuro estas zonas pueden ser puntos críticos para la superación de umbrales. También existen estudios que toman en cuenta otros índices como la temperatura de globo de bulbo húmedo (WBGT, por su sigla en inglés), el índice universal de clima térmico (UTCI, por su sigla en inglés), la temperatura aparente y el límite Tw de 35°C. Este estudio analiza la superación futura del umbral en función de umbrales empíricos actualizados por estrés de calor, con el objetivo de examinar la expansión espacio temporal de entornos ambientales adversos al bienestar humano en el futuro. Además, se cuantifica un patrón espacio temporal de los tipos de estrés por calor.

Variabilidad global y regional en la aparición de estrés por calor incompensable

La magnitud y la extensión espacial del estrés por calor aumenta conforme aumentan los grados de calentamiento de la temperatura media global en superficie (GMST, por su sigla en inglés). Algunas regiones semiecuatoriales ya enfrentan el sobrepasar una temperatura de 1.5°C de calentamiento por encima de los niveles preindustriales. Hay regiones que no se enfrentarán al calor húmedo hasta que GMST aumente hasta 4°C. Las regiones que van a experimentar las primeras olas de calor húmedo, así como más horas de calor acumuladas por año son regiones que tienen tanto la mayor concentración de población como en algunos casos ingresos bajos y medios (como India y el valle del río Indo, China Oriental y África subsahariana).

En la siguiente figura se presentan las horas calurosas anuales inferiores a a) 1.5, b) 2, c) 3 y d) 4°C de calentamiento en relación con el nivel preindustrial. En e) se presenta la proyección de población en 2050 con la ruta socioeconómica compartida 2 y en f) se encuentra la población expuesta a una duración acumulada de 1 semana a 3 meses de estrés por calor.

Para los escenarios con un calentamiento de 2°C o menos, las condiciones que se asocian con la superación del umbral, están limitados al valle del río Indo (en el este de China), la costa del Golfo Pérsico y África subsahariana. Las regiones mencionadas se encuentran doblemente expuestas al calor extremo debido a la alta radiación y a la proximidad de cuerpos de agua con temperaturas superficiales altas. Con un aumento de 3 y 4°C en la GMST se tiene un mayor estrés por calor húmedo y las regiones mencionadas tienen aumentos significativos en el número de horas anuales por encima de los umbrales de estrés por calor. El área afectada no se limita a las regiones de China, India y África, ya que algunas regiones de América del Norte y del Sur presentan una acumulación de horas calurosas. Cuando la GMST llega a 4°C, el norte y centro de Australia comienza con la acumulación de horas por encima del umbral.

Los resultados de los escenarios son a gran escala, de manera que es necesario considerar la distribución de la población para estimar el riesgo de las personas al calor. El suroeste de Asia domina la distribución poblacional de horas calurosas en los 4 escenarios presentados. Este efecto también se observa en las principales ciudades densamente pobladas de China y en el este de Asia. Con el calentamiento futuro, regiones costeras de Japón, Corea, Camboya, Laos y Tailandia también presentan una mayor acumulación de horas calurosas. En el caso de África, se observa un aumento en la magnitud y en la extensión del estrés por calor con cada grado que aumente GMST (dato crucial 1).

En el caso de ciudades que tienen influencias costeras, específicamente de Arabia Saudita y Yemen, presentan un número mayor de horas de superación del umbral, misma que disminuye en alta mar. En América del Norte se comienza a presentar el estrés por calor cuando GMST llega a 3°C, sin embargo, este estrés se vuelve significativo cuando GMST llega a 4°C. Las horas calurosas se concentrarán principalmente en la costa del Golfo de California en México, en los valles de los ríos Missouri y Mississippi, en la costa del Golfo de México y en la costa atlántica. No obstante, desde un aumento de temperatura superior a 2°C, muchas regiones presentan una mayor acumulación anual de horas calurosas (dato crucial 2).

Tipos regionales de estrés por calor con calentamiento futuro

Con el objetivo de evaluar las diferencias que existen entre los impactos ambientales sobre la tensión térmica fisiológica se tomó en cuenta un umbral de superación por debajo y por encima de Ta = 40°C. Una gran parte de las horas-persona que superan el umbral se debe a condiciones de humedad. Este número de horas-persona comienza a incrementar cuando GMST es mayor a 2°C (dato crucial 3). En el sur de Asia se espera que 608 mil millones de horas-persona superen el umbral en condiciones húmedas, mientras que en este de Asia la cifra llegaría a 190 mil millones de horas-persona, cuando se llega a 4°C. En el caso de África subsahariana la cifra sería de 88 600 millones de horas-persona.

En el caso de horas no húmedas, se espera que en la Península Arábica se exceda el umbral cuando se llegue a 2°C. En América del Norte la proporción de días no húmedos es de 23.8% horas-persona a 3°C y 31.8% cuando se llega a 4%.

Discusión e implicaciones

Los resultados obtenidos en la investigación indican que una gran parte de la población a nivel mundial va a experimentar por primera vez una exposición prolongada a calor húmedo extremo no compensable. Esta exposición creará dificultades de adaptación a los seres humanos a las nuevas condiciones; entre los desafíos se encuentra la seguridad alimentaria, energética, hídrica, la salud humana y el desarrollo económico. Las regiones que experimentarán la peor parte de condiciones mortales o intolerables serán Medio Oriente, el sur de Asia y África subsahariana. Además, también se espera que otras regiones ecuatoriales y de Sahel de África y el este de China también se vean afectadas al alcanzar una temperatura de 2°C. Si el calentamiento llega a 3 y 4°C, América del Norte y del Sur y el norte de Australia van a enfrentar periodos prolongados de calor.

Los umbrales establecidos de Tw se establecieron con base a una población joven y saludable que realiza una actividad mínima. Es decir, estos umbrales disminuyen para las personas que tienen comorbilidades, deterioros fisiológicos o conductuales, e incluso por edad y morfología corporal. El umbral establecido también se puede ver modificado por el impacto de la radiación solar en el equilibrio térmico humano.

En algunas regiones como el sur de Asia, las personas están aclimatadas, es decir, la exposición al sol durante varias horas al día puede tener menos efectos sobre la salud. Lo mismo podría presentarse en regiones tropicales y subtropicales: la vulnerabilidad de adultos jóvenes aclimatados, sanos e hidratados podría tener un umbral mayor. Es verdad que es necesario el desarrollo de más estudios para establecer su umbral.

Las poblaciones no aclimatadas se enfrentan a mayores riesgos durante el calor extremo agudo, ya que están expuestos a condiciones ambientales desconocidas. Las olas de calor poco frecuentes en las latitudes medias no impulsan las adaptaciones fisiológicas de las personas debido a que la aclimatación física al estrés por calor toma aproximadamente 2 semanas, pero una vez que el estímulo se pierde, la aclimatación desaparece una semana después. Por esta razón, buscar una adaptación conductual, tecnológica y social es más favorable.

En el escenario de 4°C, Al Hudaydah, una ciudad en Yemen, se enfrentaría a 8 horas de calor extremo por 300 días al año, lo que provocaría la imposibilidad de realizar actividades al aire libre por un periodo prolongado, ya sea por recreación o por trabajo. El no tomar medidas de mitigación provocaría un aumento en las muertes relacionadas por los efectos directos e indirectos del calor. La adaptación fisiológica solo es probable que suceda en algunas regiones geográficas (dato crucial 4). Es necesario tomar en cuenta los factores climáticos, de salud y socioeconómicos para comprender la relación entre salud y calor. La adaptación fisiológica tendrá un papel crucial en la habitabilidad de diferentes regiones en el planeta, por lo que es necesario implementar otras medidas de mitigación.

Una problemática con el aire acondicionado es su contribución al cambio climático por la liberación de gases de efecto invernadero. Las ciudades futuras deben considerar esta condición, de manera que se implementen otros elementos como alternativa al aire acondicionado como espacios verdes, fuentes de agua, zonas con sombra e infraestructura verde y azul.

Los factores socioeconómicos y culturales también tendrán un papel crucial en la adaptación al calor a nivel global, regional y local. Los efectos por el cambio climático serán desproporcionados entre los países, en el que el Sur Global será de las regiones que se verán más afectadas por este. Tomar e implementar medidas conductuales y tecnológicas es indispensable para disminuir las complicaciones a gran escala por el calor extremo.