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Articolo pubblicato il 17-07-2006
Margelli Federico¹ , Rossi Silvia² e Georgiadis Teododro³
Numero 30 - Anno 3
17 Luglio 2006
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Il riscaldamento della città
Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO-OMS) il concetto di Salute ambientale è inteso come
“Equilibrio ecologico che deve esistere tra l’uomo e il suo ambiente in modo da assicurarne il benessere, che si riferisce
all’individuo come entità globale, e ne comporta non solo la salute fisica ma anche quella mentale, e le relazioni
sociali ottimali all’interno del suo ambiente.
Allo stesso modo il benessere riguarda la globalità dell’ambiente, che va dalla singola abitazione a tutta l’atmosfera.”
Alla conferenza mondiale sul clima tenutasi a Mosca nel 2003, l'Organizzazione Mondiale della Sanità, presentando i
dati inerenti gli effetti sulla salute dei cambiamenti globali, ha sottolineato come il clima sia tra le principali
cause del malessere e della mortalità tra la popolazione di fascia debole, come bambini ed anziani.
Nel 2000 il 45% della popolazione mondiale vive in aree urbane, di cui la maggior parte, il 75%, in paesi sviluppati.
Nei prossimi anni si prospetta che più della metà della popolazione mondiale abiterà in città.
Considerando che una
sempre crescente parte della popolazione è, e sarà, esposta ai problemi atmosferici e ambientali delle città, è
necessario che lo studio dell’ambiente urbano sotto ogni aspetto divenga uno dei principali strumenti per la tutela
della salute del cittadino e dell’ambiente.
Mentre il tema del riscaldamento globale (Global Warming) ha vasta eco nel mondo scientifico e sui mezzi
d’informazione, assai limitato è oggi il dibattito su un’altra forma di cambiamento climatico, di origine prettamente
antropica, ovvero il riscaldamento dovuto all’urbanizzazione dello strato limite (Boundary Layer), lo strato
atmosferico più vicino al suolo la cui altezza varia da poche decine di metri a circa 1000-2000 metri.
E se il global warming ha comportato un aumento delle temperature medie di 0.5-0.6 °C in un secolo, nello stesso
periodo l'effetto delle grandi realtà urbane è stato in molti casi superiore. Ad esempio, la città di Milano in
158 anni ha manifestato un aumento complessivo della temperatura dell’aria al suolo di 2.54°C per la massime e di 0.88°C
per le minime Alcuni di questi cambiamenti hanno trovato i paesi impreparati; un inadeguato sistema di preparazione
ha contribuito infatti, durante l’ondata di calore del 2003, alle oltre 35.000 morti in eccesso nella sola Europa
occidentale, e ai 4.175 decessi in più rispetto all'anno precedente in Italia.
L’isola di calore
In ambito urbano il Boundary Layer è condizionato dalla presenza dell’Urban Canopy Layer, lo strato climatico che va
dalla linea di terra (0 metri) fino all’altezza degli edifici, che presenta caratteristiche intrinseche e differenti
(altezza degli edifici, materiali da costruzione di facciate e tetti, tessuto urbano, rapporto tra aree verdi, aree
libere e aree edificate) tra città e città.
Il risultato dell’interazione tra il Boundary Layer, il Canopy Layer e la superficie urbana (Surface Layer) è la
presenza sopra la città di un’Isola di Calore, il cui effetto più evidente è la presenza di un gradiente di
temperatura positivo rispetto alle aree non urbanizzate. All’interno del Canopy Layer l’intensità dell’isola
di calore, e quindi la temperatura, cresce durante la giornata con un massimo nelle ore notturne, effetto del
rilascio di calore assorbito durante il dì dai materiali che compongono la città.
Durante il giorno l’intensità è relativamente bassa con dei minimi in presenza di zone ombreggiate o in presenza
di materiali che assorbono calore. A livello di superficie e nel Boundary Layer, invece, l’isola di calore è sempre
positiva, sia di giorno che di notte, a causa degli effetti di riflessione ed assorbimento della radiazione solare
da parte della struttura urbana nel suo insieme.
Rappresentazione schematica del Boundary Layer e del Canopy Layer
Relazione tra urbanizzazione e temperatura
Immagine nel visibile (sinistra) e nella banda
dell’infrarosso termico (destra) di un’area ad alta intensità di urbanizzazione
(M. Roth National University of Singapore)
Le cause e la mitigazione
La presenza della città agisce prevalentemente sull’albedo, frazione della radiazione solare riflessa verso lo spazio.
Infatti, nel caso di vegetazione spontanea o coltivata, l’albedo è dell’ordine del 20-30%, mentre nelle città il
valore è mediamente più basso, fino a valori inferiori al 5% nel caso di superfici asfaltate.
In altri termini
la superficie urbana assorbe più energia solare rispetto alle aree rurali. La questione è in realtà più complessa,
perché differenze di colore, rugosità, umidità e capacità di intrappolare la radiazione a onda lunga (effetto di
canyoning stradale) possono assumere un'importanza pari o superiore rispetto alla natura delle superfici.
Inoltre, la città stessa è fonte di produzione di energia, che si va a sommare a quella della radiazione solare
incidente, a causa delle attività antropiche principalmente legate al riscaldamento, o più in generale
condizionamento della temperatura indoor, e trasporti. In complesso dunque la città è più ricca d'energia
rispetto alla campagna e tale squilibrio si acuisce ulteriormente in virtù delle citate fonti di calore primarie.
Il planning e l’architettura degli spazi pubblici riflette l’identità della realtà urbana: la localizzazione,
l’orientamento, i dettagli, le forme i colori, i materiali hanno come soggetto principale l’uomo.
Una particolarità presentata dai nostri centri urbani è quella di vedere una integrazione città storica/città
moderna difficilmente riscontrabile in altre realtà geografiche europee e ancor meno extraeuropee.
Il profondo legame che lega il centro, la piazza ed il vivere quotidiano viene normalmente scandito nelle nostre
città da comportamenti sociali caratteristici dell’interazione propria cittadino-materiali: i nostri selciati,
le nostre piazze, il nostro modo di fare la spesa. Questo stretto legame viene oggi fortemente messo in discussione
da nuovi modi di vivere importati da altri paesi (grandi megastore) e si va piano piano sempre più affermando.
Possiamo così ipotizzare una realtà urbana particolarmente sensibile al problema, fisicamente sensibile, vuoi per
fascia di età vuoi per oggettivo modo diverso di rapportarsi con l’ambiente sociale circostante.
Si riscontra a oggi non solo un nuovo modo comportamentale, che ha avuto influenza sia sul piano scientifico
(heat islands, boundary layer,etc.) che sul piano urbanistico-economico (piani energetici, pianificazioni lungimiranti,
piani paesistici dettagliati), ma anche un cambiamento nei modelli insediativi tradizionali.
Nelle aree di nuova espansione infatti, vanno affermandosi schemi a bassa densità, costruiti sulla iterazione del tipo
monofamiliare, annullando qualsiasi forma di differenziazione tra città e campagna.
Il terreno subisce così una forte pressione e, non solo, negando la campagna viene meno l’effetto mitigante di
essa sul Boundary Layer, creando solo piccoli spazi verdi (pertinenze private) che da sole non sono in grado di
sopperire alle necessità microclimatiche della città.
L’attività costruttiva (attività antropica) sta lentamente portando alla scomparsa dall’ambiente urbano della
vegetazione, che tramite la evapotraspirazione è una delle soluzioni del miglioramento della salute urbana.
L’evapotraspirazione delle piante è legata al fenomeno di fotosintesi clorofilliana, durante il quale la pianta,
assumendo anidride carbonica dall’atmosfera, deve mantenere gli STOMI aperti e in questo modo rilasciano acqua
sotto forma di vapore.
Per far sì che l’acqua cambi di stato, da liquido a vapore, viene assunta dalle piante una grande quantità di energia
termica, per ogni grammo di vapore occorrono 633 cal. Ad esempio un’area di 100 mq a piante ad alto fusto può
raggiungere un livello di traspirazione di 50.000 lt al giorno, sottraendo all’ambiente circostante circa
31.650.000 cal, altrimenti assorbite dagli edifici e rilasciate come calore.
Sinistra:L'energia solare incidente su ampie zone verdi viene in gran parte utilizzata dalla vegetazione
per processi traspiratori e fotosintetici, provocando un sensibile abbassamento della temperatura dell'aria. - 1 Ombreggiamento -
2 Riflessione - 3 Convezione - 4 Evapotraspirazione e processi fotosintetici. Destra: In aree urbane densamente edificate,
l'energia solare viene riflessa ed assorbita dalle pareti verticali degli edifici, aumentandone così il carico termico.
Considerando quindi che la quantità di calore dissipato dalla traspirazione delle piante è alta si può concludere che
la presenza di aree verdi in ambito urbano può drasticamente contribuire alla diminuzione della temperatura
su scala locale.
Condizione indispensabile per l’ottimizzazione dell’effetto mitigatorio è l’integrazione su piccola scala
(quartieri, singoli edifici, piccoli conglomerati) del verde, inteso come piante arboree, green roof, serre e
giardini d’inverno, con la struttura urbana al fine di ottenere un rapporto bilanciato tra verde e costruito.
Il fenomeno di mitigazione delle aree verdi non può da solo contribuire alla diminuzione del calore urbano, ma basti
pensare che il raffrescamento dato da una pianta di grandi dimensioni è confrontabile con quello ottenuto
da cinque condizionatori domestici che lavorano in continuo per 20 ore al giorno, per concludere che
l’apporto dato da una pianificazione sostenibile, nonché una progettazione paesistica ottimizzata,
possono portare ad un considerevole miglioramento delle condizioni microclimatiche urbane e il conseguente
miglioramento del benessere dei cittadini.
Conclusioni
L’isola di calore non ha effetti diretti e visibili sul riscaldamento globale poiché è un fenomeno su piccola scala
e che copre solo una frazione limitata della superficie terrestre. Nonostante ciò è necessario considerare alcuni
aspetti, spesso trascurati, che non solo mettono in relazione questi due fenomeni, ma anche che enfatizzano l’importanza
del fenomeno del riscaldamento delle città:
- Circa metà della popolazione attualmente vive nelle città, con proiezioni di ulteriore crescita
(si prevede che nel 2030 la percentuale salga al 63%, fonte: United Nations Population Fund. 1999.
The State of World Population 1999). L’alto tasso di urbanizzazione significa che nel futuro un sempre
maggior numero di persone saranno esposte al fenomeno dell’isola di calore.
- Le aree urbane sono state storicamente il sito delle stazioni di osservazione utilizzate per ricostruire i
record di temperatura superficiale globale. Gli effetti dell’urbanizzazione, e conseguentemente dell’isola di calore,
nel corso del tempo possono portare a “contaminazione” delle temperature registrate.
A tutt’oggi non sono ancora disponibili strumenti scientifici completamente adeguati per rimuovere
l’effetto della città sulla misura effettuata.
- Le principali fonti dei gas che influenzano l’effetto serra e i cambiamenti climatici sono all’interno delle
aree urbane; tali emissioni contribuiscono quindi a variazioni climatiche sia su scale locali che su scala globale.
È necessario quindi analizzare il problema del Global Change su scala urbana, investigando gli effetti su grande scala
delle emissioni urbane e attuando politiche urbanistiche e socio-economiche locali che tengano conto di tali fenomeni.
- I cambiamenti climatici occorsi nelle grandi città mostrano similitudini in termini di velocità ed intensità con
quelli attesi per il Global Change. Le città quindi possono servire anche come modello anche su scala globale
per le proiezioni future sia dei cambiamenti climatici che per gli effetti delle strategie di adattamento e mitigazione.
Questi fattori sottolineano quindi l’importanza del clima urbano non solo per tematiche ambientali locali,
ma anche per lo stato dell’ambiente a livello globale.
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Autore: Margelli Federico¹ , Rossi Silvia² e Georgiadis Teododro³
¹CNR-ISAC Laboratorio LaRIA
² Arch. CNR-IBIMET
³Dott. CNR-IBIMET
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