Isole di calore

Le isole di calore sono aree urbanizzate che sperimentano temperature più alte rispetto alle aree periferiche. Strutture come edifici, strade e altre infrastrutture assorbono e re-irradiano il calore del sole più dei paesaggi naturali come foreste e corpi d'acqua. Le aree urbane, dove queste strutture sono altamente concentrate e il verde è limitato, diventano "isole" di temperature più elevate rispetto alle aree periferiche. Le temperature diurne nelle aree urbane sono circa 0,50-4°C più alte rispetto alle temperature nelle aree periferiche e le temperature notturne sono circa 1-3°C più alte. Un campo ibrido POWERgrass di 8 mila m² riesce ad abbassare la temperature di 1°C per un volume equivalente di 372 appartamenti da 100 m² oppure di 5°C per un volume equivalente di 75 appartamenti da 100 m².

Cosa sono le isole di calore

Il fenomeno delle isole di calore accelera l'evaporazione, aumenta il consumo energetico e la domanda di condizionamento dell'aria nei mesi estivi, ed esercita una pressione sugli ecosistemi urbani. Inoltre, può contribuire a un aumento dei livelli di inquinamento dell'aria e delle emissioni di gas serra. Questo fenomeno può avere un impatto significativo sulla salute umana, portando ad un aumento del rischio di malattie cardiache e respiratorie, così come il rischio di colpo di calore e alte temperature per lunghi periodi.

Per combattere le isole di calore in città, è importante aumentare la vegetazione e migliorare la riflettività dei tetti e delle pavimentazioni. Le piante, gli alberi e i tetti verdi non solo forniscono ombra, ma anche assorbire e rilasciare l'umidità, riducendo la temperatura circostante. Allo stesso modo, i materiali riflettenti sui tetti e sulle pavimentazioni possono aiutare a riflettere il calore del sole, riducendo la quantità di calore assorbito dal contesto urbano.

Cause delle isole di calore

Le isole termiche si formano a causa di diversi fattori:

1. Riduzione dei paesaggi naturali nelle aree urbane. Alberi, vegetazione e corpi d'acqua tendono a raffreddare l'aria fornendo ombra, traspirando acqua dalle foglie delle piante e evaporando l'acqua superficiale. Le superfici dure e secche nelle aree urbane - come tetti, marciapiedi, strade, edifici e parcheggi - offrono meno ombra e umidità rispetto ai paesaggi naturali e quindi contribuiscono a temperature più elevate.
2. Proprietà dei materiali urbani. I materiali convenzionali creati dall'uomo utilizzati negli ambienti urbani, come i pavimenti o le coperture, tendono a riflettere meno energia solare, e ad assorbire ed emettere più calore del sole rispetto ad alberi, vegetazione e altre superfici naturali. Spesso, le isole termiche si formano durante il giorno e diventano più pronunciate dopo il tramonto a causa del rilascio lento del calore dai materiali urbani.
3. Geometria urbana. Le dimensioni e la disposizione degli edifici all'interno di una città influenzano il flusso del vento e la capacità dei materiali urbani di assorbire e rilasciare energia solare. In aree fortemente sviluppate, le superfici e le strutture ostruite dagli edifici vicini diventano grandi masse termiche che non possono liberare facilmente il loro calore. Le città con molte strade strette e alti edifici diventano canyon urbani, che possono bloccare il flusso naturale del vento che porterebbe effetti di raffreddamento.
4. Calore generato dalle attività umane. Veicoli, unità di condizionamento d'aria, edifici e impianti industriali emettono tutti calore nell'ambiente urbano. Queste fonti di calore generato dall'uomo, o antropogenico, possono contribuire agli effetti dell'isola termica.
5. Meteo e Geografia. Le condizioni meteo calme e limpide risultano in isole di calore più severe massimizzando la quantità di energia solare che raggiunge le superfici urbane e minimizzando la quantità di calore che può essere portato via. Al contrario, i venti forti e la copertura nuvolosa sopprimono la formazione dell'isola di calore. Anche le caratteristiche geografiche possono influenzare l'effetto dell'isola di calore. Ad esempio, le montagne vicine possono impedire al vento di raggiungere una città, o creare modelli di vento che attraversano una città.

Caratteristiche delle isole di calore

Diagramma sull'effetto delle isole di calore

Le isole di calore vengono solitamente misurate dalla differenza di temperatura tra le città rispetto alle aree circostanti. La temperatura può variare anche all'interno di una città. Alcune aree sono più calde di altre a causa della distribuzione irregolare di edifici e marciapiedi che assorbono calore, mentre altri spazi rimangono più freschi grazie agli alberi e alla vegetazione. Queste differenze di temperatura costituiscono le isole di calore intra-urbane. Nel diagramma dell'effetto isola di calore, parchi urbani, laghetti e aree residenziali sono più freschi delle aree del centro città. 

Le temperature superficiali variano più delle temperature dell'aria atmosferica durante il giorno, ma di solito sono simili di notte. I cali e le punte di temperatura sulla superficie dell'area del laghetto mostrano come l'acqua mantiene una temperatura quasi costante giorno e notte perché non assorbe l'energia del sole nello stesso modo di edifici e superfici pavimentate. Parchi, terreni aperti e corpi d'acqua possono creare aree più fresche all'interno di una città. Le temperature sono generalmente più basse ai confini suburbani-rurali rispetto alle aree del centro città.

In generale, le temperature sono diverse sulla superficie della terra e nell'aria atmosferica, più in alto sulla città. Per questo motivo, esistono due tipi di isole di calore: le isole di calore di superficie e le isole di calore atmosferiche. Queste si differenziano nei modi in cui si formano, nelle tecniche utilizzate per identificarle e misurarle, nei loro impatti e, in qualche misura, nei metodi disponibili per raffreddarle.

• Isole di Calore di Superficie. Queste isole di calore si formano perché le superfici urbane come le strade e i tetti assorbono ed emettono calore in misura maggiore rispetto alla maggior parte delle superfici naturali. In una giornata calda con una temperatura di 33°C, i materiali di copertura convenzionali possono raggiungere temperature anche 33°C più alte rispetto alle temperature dell'aria. Le isole di calore di superficie tendono ad essere più intense durante il giorno quando il sole splende.
• Isole di Calore Atmosferiche. Queste isole di calore si formano a causa dell'aria più calda nelle aree urbane rispetto all'aria più fredda nelle aree periferiche. Le isole di calore atmosferiche variano molto meno in intensità rispetto alle isole di calore di superficie.

L'impatto delle isole di calore

Le isole di calore possono contribuire a una serie di impatti ambientali, energetici, economici e sulla salute umana. Visita la pagina Impatti dell'Isola di Calore per ulteriori informazioni.

Ridurre l'effetto delle isole di calore

Esistono numerose strategie per ridurre la gravità dell'effetto isola di calore. Visita la pagina Strategie di Raffreddamento delle Isole di Calore per ulteriori informazioni.

Fonte: Learn About Heat Islands | US EPA