Perché fa più caldo in città piuttosto che in campagna? La risposta della Scienza è questa domanda fa molto riflettere sulla tutela ambientale

una foto satellitare termica di Praga – scattata nel mese di giugno del 2022 – rivela le aree con alberi meno calde rispetto a quelle ricche di cemento

Vi siete accorti che, almeno nel periodo estivo, la temperatura in città può facilmente rivelarsi più calda ed umida? Perché in città si ha la sensazione di essere più colpiti dalle ondate di calore piuttosto che in campagna o nei boschi? Ecco cosa hanno scoperto alcuni ricercatori:

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Le cause di questo fenomeno sono da attribuire alla differenza fisica: solitamente, i grandi centri urbani non hanno molti alberi mentre le campagne sono normalmente provviste di vegetazione. Proprio questi due elementi rappresenterebbero la chiave fondamentale per la risposta alla nostra domanda. Si tratta di caratteristiche ben note da anni: come riportato in uno studio scientifico pubblicato sulla piattaforma Sciencedirect nel 2013, infatti, la “differenza di temperatura tra uno spazio urbano e lo spazio circostante non urbano è chiamata effetto isola di calore urbano (UHI). L’evapotraspirazione terrestre globale (ET) può consumare 1,4803 × 10 23 joule (J) di energia all’anno, che è circa il 21,74% dell’energia solare totale disponibile nella parte superiore dell’atmosfera, mentre il consumo annuo di energia umana è 4,935 × 10 20J, circa lo 0,33% del consumo annuale di energia ET. La vegetazione ET ha un grande potenziale per ridurre le temperature urbane e globali. La nostra revisione della letteratura suggerisce che la vegetazione e l’ET agricolo urbano possono ridurre le temperature urbane da 0,5 a 4,0°C. Anche i tetti verdi (compresa l’agricoltura urbana) e i corpi idrici hanno dimostrato di essere modi efficaci per ridurre le temperature urbane” – osservavano gli scienziati nello studio scientifico che, nel suo astratto, concludeva:

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“Gli effetti di raffreddamento sulla temperatura ambiente e sulla temperatura della superficie del tetto possono essere rispettivamente di 0,24-4,0°C e 0,8-60,0°C. La temperatura di un corpo idrico (compresa l’acquacoltura urbana) può essere inferiore alla temperatura dell’ambiente edificato circostante tra 2 e 6°C e un corpo idrico con una superficie di 16 m 2 può raffreddare fino a 2 826 m 3di spazio vicino di 1°C. Sulla base di questi risultati, si può concludere che l’aumento dell’evapotraspirazione nelle città, derivata dalla vegetazione, dall’agricoltura urbana e dal corpo idrico, può mitigare efficacemente l’effetto delle isole di calore urbane” – concludevano gli scienziati. Simili constatazioni sono state riscontrate anche da un altro gruppo di ricerca attraverso uno studio pubblicato nel 2018:

Parigi
“Il riscaldamento globale è un grave problema ambientale che tutti i tipi di organismi sono stati colpiti al momento. Urban Heat Island (UHI) è uno degli impatti primari del riscaldamento globale. UHI è un fenomeno per cui la temperatura dell’area urbana è più alta rispetto alle aree rurali circostanti o alle aree suburbane. Questa tendenza all’aumento della temperatura nelle aree urbane colpisce molte entità ambientali come la qualità dell’aria, le risorse idriche, i comportamenti degli habitat e i cambiamenti climatici. L’incidente più notevole che riguarda UHI è la differenza delle proprietà termiche delle superfici. Molti paesi subiscono le conseguenze delle isole di calore urbano in molti aspetti come gli effetti economici, sanitari, sociali e ambientali. Pertanto, per mitigare tali impatti di UHI, è molto importante identificare le ragioni principali alla base di ciò. In questo articolo UHIs a Colombo, I distretti di Gampaha e la relazione tra UHI e copertura vegetale sono stati analizzati sulla base di dati Landsat 8, risoluzione 30 m. La temperatura della superficie terrestre è stata derivata dalla banda dell’infrarosso termico Landsat attraverso diverse equazioni delle linee guida del rilevamento geologico degli Stati Uniti (USGS) utilizzando Arc GIS 10. Conversione dei valori del numero digitale (DN) in radianza superiore dell’atmosfera (TOA), conversione della radianza TOA in satellite La temperatura di luminosità e il calcolo finale della temperatura della superficie terrestre considerando l’emissività della superficie terrestre sono i passaggi che sono stati fatti per l’analisi. La copertura vegetale è stata ricavata utilizzando l’indice di vegetazione con le bande del rosso e del vicino infrarosso” – dichiaravano gli autori dello studio pubblicato nel 2018 che concludeva:

“Il risultato mostra che l’elevata temperatura superficiale del terreno è direttamente correlata alle regioni urbanizzate dove la copertura vegetale è molto ridotta. È possibile identificare un’elevata differenza di temperatura che causa l’insorgere degli effetti dell’isola di calore urbana nei distretti di Colombo e Gampaha. Esiste una forte correlazione linearmente negativa con il valore del coefficiente di correlazione di -0,742 tra la temperatura della superficie terrestre e la copertura vegetale. 78,8 km 2 (compresa l’acqua) dell’area totale erano stati identificati come valore NDVI inferiore a 0,1. E l’estensione dell’area ad alta temperatura era di 74,12 km 2 dove la temperatura superava i 27 o C alle 10:22. L’area nell’intervallo di temperatura 25-27 era 464,95 km 2 e l’area nell’intervallo di valori NDVI 0,1-0,2 era 333,04 km 2. 1471,1 km 2 è stato identificato come valore NDVI compreso tra 0,3-0,4 e l’area a bassa temperatura era 1529 km 2 dove temperatura inferiore a 25 o C. In base a questi risultati, è possibile notare molto chiaramente l’alta temperatura nelle aree non vegetate e la bassa temperatura nelle aree vegetate. Ciò è probabilmente dovuto alla funzione ecologica della vegetazione che determina la temperatura superficiale dall’elevata evapotraspirazione. Le aree vegetate sono per lo più rilevate con la temperatura superficiale. Pertanto, i risultati della ricerca possono essere utili per i responsabili politici e i pianificatori di progetti di sviluppo come il progetto Megapolis della provincia occidentale, nonché per il pubblico in generale per comprendere gli effetti dell’isola di calore urbana e l’importanza della copertura vegetale per mitigare tali impatti” – concludevano gli autori dello studio. La conferma anche dall’Agenzia Spaziale Europea:

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“Con temperature dell’aria superiori a 10°C al di sopra della media del periodo dell’anno in alcune parti dell’Europa, degli Stati Uniti e dell’Asia, il mese di giugno 2022 ha segnato un nuovo record. Il timore è che queste ondate di caldo estremo di inizio stagione siano un assaggio di quella che potrebbe presto diventare la norma mentre il cambiamento climatico continua a prendere piede. Per chi è nelle città, il calore si dissipa più lentamente creando “isole di calore urbane“, che rendono la vita di tutti i giorni ancora più faticosa. Per l’ESA, questo particolare strumento, chiamato ECOSTRESS e di proprietà del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA, è importante perché sta aiutando nello sviluppo di un nuovo satellite Copernicus Sentinel: la missione Land Surface Temperature Monitoring (LSTM). L’ESA sta utilizzando lo strumento per simulare i dati che verranno eventualmente restituiti da LSTM, che fornirà misurazioni sistematiche della temperatura della superficie terrestre, promettendo di essere un punto di svolta per gli urbanisti e gli agricoltori, ad esempio. Entrambe le agenzie spaziali stanno lavorando a stretto contatto per sfruttare al massimo le due missioni in modo sinergico, inclusa la missione Surface Biology and Geology del JPL. In effetti, questa collaborazione fa parte dell’obiettivo generale di lavorare insieme per guidare una risposta al cambiamento climatico:

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l’accordo quadro NASA-ESA per un partenariato strategico nella scienza del sistema terrestre, che è stato firmato di recente . Il mondo si è già riscaldato di circa 1,1°C dall’inizio dell’era industriale e le temperature continueranno ad aumentare a meno che le emissioni di gas serra non vengano ridotte drasticamente. Le ondate di calore sembrano aumentare in frequenza, intensità e durata a causa del cambiamento climatico indotto dall’uomo. Giugno è stato un duro promemoria di ciò che è in serbo. Per diversi giorni consecutivi a metà giugno, molte città europee hanno sopportato temperature dell’aria superiori ai 40°C. L’Europa non è stata sola a soffrire questo giugno. Tokyo, in Giappone, ha registrato temperature dell’aria superiori a 35°C per cinque giorni consecutivi, rendendolo il peggior periodo di caldo registrato a giugno da quando sono iniziate le registrazioni nel 1875. Negli Stati Uniti, entro il 15 giugno, quasi un terzo della popolazione era sotto una qualche forma di avviso di calore. Le immagini della città qui mostrano le temperature della superficie terrestre a Milano, Parigi e Praga il 18 giugno nel primo pomeriggio. Per fare un confronto, la visione più ampia della temperatura della superficie terrestre in gran parte dell’Europa sottostante è stata presa dalla missione Copernicus Sentinel-3 il 18 giugno, leggermente all’inizio della giornata.

La differenza, tuttavia, non riguarda proprio l’ora del giorno in cui l’immagine è stata catturata, ma l’importanza della differenza di risoluzione. Le immagini ECOSTRESS offrono molti più dettagli rispetto a quelli di Sentinel-3 ed è questo livello di dettaglio che verrà raggiunto dalla nuova missione Copernicus LSTM, aumentando la risoluzione spaziale di un fattore 400. Vale la pena notare la differenza tra la temperatura dell’aria e la temperatura della superficie terrestre. La temperatura dell’aria, indicata nelle nostre previsioni meteorologiche giornaliere, è una misura di quanto è calda l’aria sopra il suolo. La temperatura della superficie terrestre invece è una misura di quanto calda si sentirebbe la superficie effettiva al tatto. Gli scienziati monitorano la temperatura della superficie terrestre perché il calore che sale dalla superficie terrestre influenza i modelli meteorologici e climatici. Queste misurazioni sono particolarmente importanti anche per gli agricoltori che valutano quanta acqua hanno bisogno le loro colture e per gli urbanisti che cercano, ad esempio, di migliorare le strategie di mitigazione del calore. Il calore estremo può essere fatale. Gli abitanti delle città sono particolarmente suscettibili a causa dell’effetto isola di calore urbano, che aumenta il calore rispetto alle campagne dove c’è più vegetazione. Le isole di calore urbane si verificano quando la copertura naturale del suolo, come la vegetazione, viene sostituita da dense concentrazioni di pavimentazione, edifici e altre superfici che assorbono e trattengono il calore. Le immagini sopra mostrano chiaramente quanto fosse calda la superficie nei centri abitati delle città, ma mostrano anche chiaramente l’effetto di raffreddamento dei parchi, della vegetazione e dell’acqua. Glynn Hulley, del JPL, ha dichiarato:

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“ECOSTRESS continua a immaginare l’impatto del caldo estremo nelle città di tutto il mondo, comprese le recenti ondate di caldo che hanno infranto record sia in Europa che negli Stati Uniti. Questi dati possono essere utilizzati per identificare gli hotspot, le regioni vulnerabili e valutare l’impatto del raffreddamento degli approcci di mitigazione del calore”. Benjamin Koetz dell’ESA ha affermato: “Lo strumento si sta rivelando estremamente prezioso nell’aiutarci a sviluppare e preparare la missione LSTM europea, che offrirà dati sulla temperatura della superficie terrestre con una risoluzione simile, di 50 m. “Il lancio, previsto verso la fine del decennio, l’obiettivo principale di LSTM è quello di rispondere alle esigenze degli agricoltori europei di rendere la produzione agricola più sostenibile all’aumentare della carenza d’acqua, aiutando così gli agricoltori a ottenere più ‘raccolto per la goccia’. “Tuttavia, è evidente che stiamo tutti vivendo più ondate di caldo e LSTM sarà anche importante per aiutare le autorità ad affrontare il grave problema delle isole di calore urbane monitorando i microclimi delle città”concludono dall’ESA. A tal proposito, riportiamo qui sotto il link ad un video diffuso sul web che spiega il concetto di ET:

Fonti:

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https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Copernicus/City_heat_extremes

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311913605432

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https://www.researchgate.net/publication/332439929_Identification_of_Urban_Heat_Islands_Its_Relationship_withVegetation_Cover_A_Case_Study_of_Colombo_Gampaha_Districts_in_Sri_Lanka

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