il cambiamento climatico e le isole di calore urbane

Le isole di calore urbane e i loro effetti  a seguito del cambiamento climatico

di m.pellegrino certificatore energetico

Le isole di calore urbane (ICU), in inglese Urban Heat Island (UHI), sono il fenomeno per il quale si verifica un microclima più caldo all'interno delle aree urbane cittadine rispetto alle circostanti zone periferiche e rurali, con differenze anche fino a 5 gradi.

Questo accade a causa dell'interazione tra fattori ambientali che caratterizzano l'ambiente urbano (come la presenza di edifici, strade e altri materiali che assorbono e trattengono il calore uniti alla scarsa presenza di aree verdi) e la presenza di attività umane che rilasciano calore nell'ambiente.

Il fenomeno è noto dal XIX secolo, ma solamente negli ultimi anni ha suscitato interesse nel mondo scientifico perché le conseguenze negative sull'ambiente e sull'uomo causati dalle isole di calore sono aumentate a causa della crisi climatica globale e con l'aumento degli eventi climatici estremi e della temperatura media.

Cemento, asfalto, mancanza di vegetazione determinano un microclima più caldo all'interno delle aree urbane rispetto alle campagne o alle aree rurali circostanti, un microclima i cui effetti sulla salute e la qualità della vita delle persone sono enormi.

I problemi di salute e quelli ambientali causati dalle isole di calore si stanno trasformando sempre di più in costi sociali e le amministrazioni cittadine stanno iniziando a mostrarsi più sensibili al problema. Particolari scelte urbanistiche e architettoniche possono attenuare il problema, ma richiedono comunque importanti investimenti e una maggiore responsabilizzazione di tutte le persone. 

Cosa determina l'isola di calore urbana

Il fenomeno dell'isola di calore urbana è determinato da una progressiva eliminazione delle aree verdi e dall'utilizzo di materiali predisposti ad assorbire molto calore e con colorazioni scure; questi materiali assorbono molta più radiazione solare rispetto al suolo e agli alberi, scaldandosi di più e rilasciando molto più calore. Ad esempio, l'asfalto delle strade e i rivestimenti degli edifici hanno una conducibilità termica e un calore specifico diversi da quelli delle aree rurali,e  ricoprendo gran parte delle superfici urbane, contribuiscono in maniera determinante a surriscaldare l'aria oltre ad impedire l'evotraspirazione naturale del terreno cioè il passaggio dell'acqua dal terreno all'aria , che ha un effetto mitigante sul microclima e crea un sensibile abbassamento della temperatura.

In un ambiente urbano, poi, dobbiamo considerare le altezze degli edifici quale ostacolo alla circolazione dei venti e contributo all'innalzamento delle temperature: i palazzi formano una specie di recinto materico che riduce la capacità delle correnti ascensionali di portare il calore verso l'alto e disperderlo.

In ambiente urbano le varie attività umane che producono calore provocano un ulteriore incremento della temperatura che va a peggiorare ulteriormente il fenomeno dell'isola di calore: i vari condizionatori che espellono aria calda per diverse ore in un giorno, il traffico veicolare, il calore prodotto dagli stabilimenti industriali, tutte situazioni d'inquinamento che influiscono sulla produzione locale di strati di ozono che aumentano l'effetto serra sulla città, rallentando ulteriormente la dispersione di calore verso l'atmosfera.

Cause per le quali si determina l'isola di calore urbana

Cause dell'effetto isola di calore:

• Materiali da costruzione:

Le superfici urbane come asfalto e cemento assorbono e trattengono più calore rispetto alla vegetazione naturale; I materiali scuri assorbono più luce solare rispetto a quelli chiari, contribuendo ulteriormente al surriscaldamento.

• Mancanza di vegetazione:

La presenza di alberi e piante riduce le temperature grazie all'ombra e alla traspirazione, ma le aree urbane spesso hanno meno vegetazione rispetto alle zone rurali.

• Alte concentrazioni di edifici:

Gli edifici alti creano una sorta di barriera che intrappola il calore e limita la circolazione dell'aria.

• Alta concentrazione di attività umana:

Le attività industriali, il traffico veicolare e gli impianti di riscaldamento/raffreddamento contribuiscono al rilascio di calore nell'ambiente urbano che per i sopraddetti valori viene trattenuto all'interno dell'isola urbana e si sommano all'ondata di calore estrema dovuta al cambiamento climatico

Copernicus e la mappatura delle isole di calore

La mappatura delle isole di calore

Il mondo scientifico studia le cause e gli impatti del fenomeno dell'isola di calore sulle diverse città e metropoli : studi e mappature vengono condotti per analizzare e comprendere questo fenomeno, identificando le aree più colpite e sviluppando strategie per mitigarne gli effetti.

Diversi studi sono stati condotti per analizzare le isole di calore urbane, spesso utilizzando modelli e dati satellitari per mappare la distribuzione della temperatura nelle città

Copernicus è il programma di osservazione della Terra dell'Unione Europea , precedentemente noto come GMES (Global Monitoring for Environment and Security). Il suo obiettivo principale è fornire informazioni accurate, affidabili e aperte per la gestione dell'ambiente, la mitigazione dei cambiamenti climatici e la risposta alle emergenze. Il programma utilizza dati satellitari e informazioni in situ per fornire un servizio di monitoraggio a supporto delle strategie di mitigazione che si occupa di:

• Monitorare le temperature: tracciare le temperature superficiali e atmosferiche nelle aree urbane, permettendo di identificare le zone più colpite dalle isole di calore.
• Studiare le cause e individuare quali fattori contribuiscono maggiormente alla formazione delle isole di calore in una specifica area.
• Valutare l'impatto delle isole di calore sulla salute umana, l'energia e la qualità dell'aria.

• Supportare le politiche urbane di mitigazione: fornire informazioni preziose per le città che cercano di implementare strategie di mitigazione delle isole di calore, come la creazione di aree verdi, l'uso di materiali più riflettenti e la pianificazione urbana sostenibile. 

 la mappatura di Milano secondo diversi indici di vulnerabilità del Copernicus Climate Change Service

Le strategie di mitigazione dell'isola di calore urbana

Il Ministero e le sue linee di indirizzo 

Il Ministero della Salute ha avviato ormai da diversi anni una serie di iniziative per la prevenzione dell'impatto delle ondate di calore sulla salute della popolazione e ha dato l'incarico a un ristretto gruppo di esperti, coordinati dalla Direzione Generale della Prevenzione Sanitaria di redigere e aggiornare quest'anno le linee di indirizzo per affrontare in maniera efficace l'emergenza caldo: la principale novità rispetto all'ultima versione è l'inserimento di una sezione specifica su inquinamento atmosferico e prevenzione dei relativi effetti sulla salute e un capitolo dedicato alla mitigazione dell'effetto dell'isola di calore urbano.

La riduzione degli effetti delle isole di calore urbano risulta essere una sfida molto importante di questo secolo e può essere attuata con due differenti modalità:

• con un approccio conservativo attraverso la mitigazione o l'adattamento della situazione esistente
• mediante una progettazione più funzionale intervenendo a livello di città, quartiere o singolo edificio (riferito a futuri interventi sulla città nella creazione di quartieri).

Per fare ciò è possibile pensare a strategie che:

• diminuiscano in maniera naturale la temperatura durante l'estate
• modifichino l'emissività degli spazi urbani e degli edifici
• effettuino una migliore gestione delle acque meteoriche
• utilizzino tecnologie avanzate per monitorare l'effetto isola di calore e pianificare interventi mirati. 

• Verde urbano:

Parchi, giardini, tetti verdi, pareti verdi e alberature creano ombra, riducono la temperatura attraverso l'evapotraspirazione e migliorano la qualità dell'aria.

• Materiali cool roof e pavimentazioni ad alta riflettanza:

Tetti e pavimentazioni con alta riflettanza solare (materiali chiari e riflettenti) riducono l'assorbimento del calore e quindi il surriscaldamento delle superfici.

• Pianificazione urbana:

La progettazione di edifici che tengano conto del microclima locale, favorendo la ventilazione naturale e riducendo la densità edilizia, può contribuire a mitigare l'effetto isola di calore.

• Utilizzo di acqua:

In alcune città, l'acqua viene utilizzata per rinfrescare le aree urbane, ad esempio attraverso fontane, giochi d'acqua e sistemi di raffrescamento evaporativo.

• Modifica delle superfici artificiali:

Utilizzo di materiali permeabili per pavimentazioni, che consentono l'infiltrazione dell'acqua piovana e riducono il deflusso superficiale.

• Interventi sugli edifici:

Migliorare l'isolamento termico degli edifici, ridurre la loro massa termica e ombreggiare le finestre può ridurre il fabbisogno energetico per il raffrescamento.

Il verde urbano per contrastare le isole di calore

Una delle soluzioni chiave per ridurre le isole di calore è integrare infrastrutture verdi e progetti di riforestazione urbana nel contesto urbano dell'ambiente costruito: l'integrazione è una sfida complessa che necessita della collaborazione tra autorità locali, comunità, organizzazioni ambientali e aziende private.

Programmi di piantagione di alberi in aree urbane promossi dalle autorità locali o da aziende e gli incentivi fiscali per la piantagione di alberi possono incoraggiare le imprese e i cittadini a partecipare attivamente alla riforestazione urbana.

Le infrastrutture verdi sono parchi pubblici, giardini ricchi di alberi, arbusti e piante che fungono da polmone verde che abbassa la temperatura; tetti verdi su edifici e strutture pubbliche che agisce inoltre come isolante degli ambienti sottostanti; pareti verdi su edifici; corridoi verdi lungo strade e vie che possono migliorare il flusso del vento e consentire il passaggio di aria più fresca attraverso la città.

Gli alberi e il verde urbano e le loro azioni sull'ecosistema:

• forniscono ombra naturale, riducendo l'esposizione diretta al sole e abbassando le temperature dell'aria circostante fino a 10°C in quartieri e strade con almeno il 40% di copertura arborea o vegetale (dati pubblicati sulla rivista PNAS nel marzo 2019) e abbattendo il consumo di elettricità per i condizionatori e quindi anche le emissioni di CO2.
• assorbono CO2 dall'atmosfera tramite il processo di fotosintesi, contribuendo alla lotta contro il riscaldamento globale.
• filtrano l'aria e riducono l'inquinamento atmosferico, catturando gas nocivi e aiutando a migliorare la qualità dell'aria.
• contribuiscono all'aumento della biodiversità urbana, con alberi e aree verdi che forniscono un habitat per diverse specie di animali e piante.
• contribuiscono al benessere psicofisico e riducono la mortalità dovuta agli effetti sempre più pesanti dovuti alle ondate di calore sui soggetti più fragili nell'isola di calore

le ondate di calore e l'aumento di decessi in Europa

Secondo lo studio, guidato dagli scienziati dell'Imperial College London e della London School of Hygiene & Tropical Medicine e riportato da Greenpeace e dal Sole 24ore, il cambiamento climatico ha intensificato la recente ondata di calore europea e aumentato il numero previsto di decessi per calore di circa 1.500 in 12 città europee. Concentrandosi su dieci giorni di calore dal 23 giugno al 2 luglio, i ricercatori hanno stimato il bilancio delle vittime utilizzando metodi di peer-review e hanno scoperto che il cambiamento climatico ha triplicato il numero di decessi legati al calore, con l'uso di combustibili fossili che ha aumentato le temperature dell'ondata fino a 4 gradi centigradi in tutte le città

che cos'è il PNAS

PNAS, acronimo di Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, è una delle riviste scientifiche più importanti e citate a livello mondiale. Pubblica ricerche originali e di alta qualità che spaziano dalle scienze biologiche, fisiche, alle scienze sociali. È l'organo ufficiale della National Academy of Sciences degli Stati Uniti.

Gli scienziati hanno utilizzato un sistema di misurazione montato su biciclette per quantificare l'interazione della copertura arborea, da un lato, e delle superfici occupate da asfalto o cemento, dall'altro, sulla temperatura dell'aria in un città di medie dimensioni nell'Upper Midwest degli Stati Uniti. Questa è stata campionata ogni cinque minuti su dieci percorsi, della lunghezza di circa sette chilometri ciascuno, dove la concentrazione di alberi e di superfici urbanizzate varia da 0 al 100%.

Si è rilevato che le temperature dell'aria circostante vengono abbassate fino a 10°C in quartieri e strade con almeno il 40% di copertura arborea o vegetale.