Isole di calore urbane: più dannose nelle città più umide

Un nuovo studio condotto dall’Università di Yale, nel Connecticut, quantifica per la prima volta le cause che stanno alla base dell’effetto conosciuto come ‘isola di calore  urbana’ o UHI (Urban Heat Island), un fenomeno alquanto comune che rende le aree urbane molto più calde delle campagne circostanti e che rappresenta un pericolo per la salute dei residenti nelle città.

In un’analisi condotta in 65 città del Nord America, i ricercatori hanno scoperto che il fattore dominante nell’effetto UHI, durante il giorno, è la variazione della quantità di calore che viene rilasciata nella parte bassa dell’atmosfera dalle aree urbane attraverso il processo della convezione.

Immagine dal satellite della città di Providence (Rhode Island) e della campagna circostante (crediti: NASA Earth Observatory)

Il processo di convezione termica è, assieme alla conduzione e all’irraggiamento, uno dei tre modi di trasmissione del calore e si ha quando un fluido (aria o acqua) entra in contatto con un corpo a temperatura maggiore di quella del fluido, per cui, assorbendo calore (2° principio della termodinamica), si espande, diventa meno denso del resto del fluido e sale verso l’alto (spinta di Archimede), originando moti convettivi.

Questa scoperta mette in discussione una vecchia convinzione che il fenomeno dell’UHI sia invece guidato da una diminuzione dell’evaporazione per raffreddamento causato dalla perdita o dall’assenza di vegetazione.
Gli effetti della ‘efficienza convettiva’ compromessa sono particolarmente sentiti nei climi umidi, secondo i ricercatori.
In città come Atlanta, in Georgia, e Nashville, in Tennessee, questo fattore da solo contribuisce all’aumento di 3 gradi centigradi delle temperature medie diurne, secondo lo studio pubblicato sulla rivista scientifica Nature.

Il fenomeno potrebbe avere un forte impatto sulla salute umana nelle città di tutto il mondo, perché si somma all’aumento delle temperature medie globali e anche perché sempre più persone affollano le città. E’ questa l’opinione espressa da Xuhui Lee, docente di Meteorologia presso la Yale School of Forestry & Environmental Studies, uno degli autori dello studio.
“C’è un rapporto sinergico tra le condizioni climatiche e l’isola di calore urbana” afferma Lee. “Questo rapporto fa presumere che l’isola di calore urbana farà aumentare lo stress da calore di chi vive in climi umidi, dove gli effetti della temperatura verranno aggravati dall’elevata umidità”.

Per anni gli scienziati hanno riconosciuto le cause primarie dell’effetto UHI. Oltre alle variazioni di efficienza nella convezione e del raffreddamento per evaporazione, queste cause includono la tendenza degli edifici, la pavimentazione e le altre strutture che immagazzinano più calore rispetto al suolo e alla vegetazione; il calore generato dagli impianti industriali; le modifiche all’albedo della superficie terrestre o, in altre parole, alla percentuale di luce solare riflessa nello spazio da superfici troppo chiare.
Utilizzando i dati satellitari delle temperature della superficie terrestre e la copertura vegetale di città sia degli Stati Uniti che del Canada, i ricercatori hanno calcolato le differenze di temperatura media tra i centri urbani e le periferie rurali durante il giorno e durante la notte.

I risultati hanno riaffermato l’opinione comune che, a prescindere dal clima locale, il rilascio del calore immagazzinato nelle strutture artificiali antropiche è il contribuente dominante dell’effetto UHI durante la notte.
Durante il giorno, invece, il fattore dominante rimane la convezione. Le prove maggiori sono state riscontrate nelle città umide del Sud degli Stati Uniti. Le superfici lisce degli edifici sono molto meno favorevoli alla diffusione del calore rispetto alle aree di fitta vegetazione che le circondano.