Che cos’è un’isola di calore e perché colpisce le città?

Le isole di calore sono fenomeni sempre più diffusi e preoccupanti che esercitano un forte impatto su numerose città di tutto il mondo. Dati recenti rivelano che il caldo estremo in città è triplicato negli ultimi tre decenni, con gravi conseguenze per la salute umana e per l’ambiente circostante.

Questo fenomeno è dovuto a una serie di fattori, tra cui una maggiore concentrazione di attività antropiche nelle città che amplificano gli effetti della crisi climatica, rendendo i centri urbani particolarmente vulnerabili.

Il termine Urban Heat Island (UHI), o isola di calore, si riferisce al fenomeno che provoca un microclima più caldo all’interno delle aree urbane rispetto alle aree rurali. La principale causa è la drastica riduzione del verde urbano in molte zone delle città, a favore di superfici impermeabilizzate. L’ambiente urbanizzato ha la caratteristica di assorbire il calore e intrappolare l’irradiazione solare durante il giorno, per poi rilasciarlo gradualmente durante la notte.

L’effetto delle isole di calore è noto ormai da quasi due secoli. Il primo a dimostrarlo fu Luke Howard nel 1818, nel suo studio ‘The Climate of London’. Per analizzare il fenomeno, lo studioso ha considerato i valori: pressione, temperatura, umidità e precipitazioni atmosferiche nella città di Londra.

Howard non solo identificò il fenomeno dell’l’isola di calore urbana come la differenza di temperatura tra la città e le aree rurali, ma osservò anche che tale differenza aumentava passando dai confini della città al centro urbano. Gli studi di Howard sono la base di numerose osservazioni successive delle UHI.

Il termine isola di calore compare in letteratura per la prima volta nel 1958 in un articolo di Gordon Manley in “Quarterly Journal of the Royal Meteorology Society”, ma è plausibile che sia stato coniato prima.

Con la crescita delle città e la loro industrializzazione nel XIX secolo, l’effetto delle isole di calore è diventato sempre più evidente. La riduzione della vegetazione a favore dell’asfalto ha intensificato notevolmente la ritenzione del calore. Nel XX secolo, con la diffusione dell’aria condizionata, la situazione si è ulteriormente aggravata, poiché il calore espulso dai sistemi di raffrescamento contribuisce ad aumentare la temperatura esterna.

Man mano che l’urbanizzazione è aumentata nel XX secolo, i ricercatori hanno dedicato sempre maggiore attenzione al fenomeno delle isole di calore.

Gli studi identificano tre tipologie di urban heat islands:

L’accumulo di calore nei centri urbani è il risultato di diverse cause. Di seguito elenchiamo le quattro principali:

I materiali comunemente utilizzati nelle costruzioni urbane, come asfalto, cemento e malta, possiedono un’alta capacità di assorbire e trattenere il calore, contribuendo in modo significativo all’incremento delle temperature. La copertura del suolo con tali materiali impermeabili altera due parametri cruciali per la regolazione termica: l’albedo e la capacità termica.

L’albedo urbano si riferisce alla capacità delle superfici di riflettere la luce solare. Un albedo elevato implica un basso assorbimento di calore. Tuttavia, nelle aree urbane, dove l’indice di albedo è inferiore rispetto alle aree boscose, si formano isole di calore con temperature che possono aumentare fino a 5°C. Questo fenomeno è influenzato dai materiali utilizzati per strade, marciapiedi e piste ciclabili.

La capacità termica dei materiali urbani come asfalto e cemento è superiore rispetto a quella del suolo e della vegetazione. Questi materiali immagazzinano grandi quantità di calore durante il giorno, rilasciandolo lentamente durante la notte, il che contribuisce a mantenere elevate le temperature notturne.

La combinazione di bassa albedo e alta capacità termica provoca un aumento delle temperature sia diurne che notturne nelle aree urbane. Questo porta a un peggioramento del comfort, specialmente durante l’estate e aumenta i rischi associati alle alte temperature.

Nelle città con alta densità di popolazione e un’estesa urbanizzazione, si osserva una riduzione della vegetazione a favore di ampie superfici impermeabili. Questa configurazione provoca un aumento delle temperature a causa del notevole assorbimento di calore, soprattutto durante i mesi estivi.

La presenza di vegetazione è essenziale per migliorare il comfort urbano. Non solo fornisce ombra, ma contribuisce anche a mantenere le superfici più fresche attraverso il processo di evapotraspirazione.

La geometria urbana si riferisce alla disposizione degli edifici e degli spazi verdi all’interno di un’area urbana. Questo concetto include anche la “rugosità urbana”, che descrive l’altezza e la disposizione degli edifici, i quali possono ostacolare la circolazione del vento. Nelle città con edifici alti e ravvicinati, il flusso d’aria è limitato, aumentando il disagio termico e la temperatura percepita.

Le attività umane, specialmente nelle metropoli, contribuiscono significativamente all’accentuazione delle isole di calore urbane. Queste includono il traffico (movimento di persone e merci con vari mezzi di trasporto come auto, camion, moto, autobus, ecc.), il riscaldamento degli impianti industriali, l’ampio utilizzo di sistemi di climatizzazione (che rilasciano aria calda nell’ambiente esterno per diverse ore al giorno) e le fonti di inquinamento che aumentano le emissioni di CO2 e altri gas serra, ritardando così la dispersione del calore nell’atmosfera.

 Nella seguente tabella sono riportate le caratteristiche che influenzano la creazione delle isole di calore e il loro effetto sul bilancio energetico della superficie terrestre.

Fonte: Lisa Gartland, Heat Islands: Understanding and Mitigating Heat in Urban Areas, Uk, & USA, 2008.

Le isole di calore hanno un effetto negativo sulla vivibilità e sull’ambiente. A livello globale, contribuiscono ad accelerare il riscaldamento climatico, aggravando la crisi climatica. Le alte temperature nelle città intensificano le ondate di calore, rendendo le aree urbane più vulnerabili in caso di caldo estremo. Inoltre, le isole di calore aumentano i rischi per la salute, in particolare per le persone più vulnerabili, come gli anziani, i bambini e coloro che soffrono di problemi di salute.

 L’impatto ambientale delle isole di calore non si limita all’aumento delle temperature. Esse possono alterare i modelli meteorologici locali, ridurre la qualità dell’aria e influire negativamente sulla biodiversità urbana. Inoltre, le temperature elevate possono stressare la vegetazione urbana e i sistemi idrici, compromettere gli ecosistemi locali, riducendo la biodiversità.

Mitigare l’effetto delle isole di calore è molto importante per la salvaguardia della salute pubblica, la protezione dell’ambiente e la riduzione dei costi economici associati all’aumento delle temperature urbane.

Studiare e monitorare le UHI è il primo passo per poter ipotizzare soluzioni urbanistiche adeguate e contribuire a sviluppare un’etica orientata alla mitigazione dell’impatto dei cambiamenti climatici, iniziando con interventi locali e prospettando strategie su scala più ampia.

Evolution, un progetto di ricerca che utilizza nuove tecnologie per monitorare l’inquinamento urbano e promuovere le Nature Based Solutions

 Anche per questo motivo nasce EVOLUTION, un progetto di ricerca che utilizza nuove tecnologie (come il telerilevamento) e l’intelligenza artificiale per monitorare l’inquinamento urbano e promuovere le Nature Based Solutions (NBS). L’obiettivo è migliorare e valorizzare il verde urbano, con benefici per la qualità dell’aria, il microclima cittadino, la mitigazione delle isole di calore e molto altro ancora.