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L’ISOLA DI CALORE URBANA NEL CONTESTO EDILIZIO VENETO

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Il microclima delle città
L’effetto isola di calore urbana
La procedura di analisi
I casi di studio: Padova
Treviso
Conclusioni

Il microclima delle città
L’espansione delle metropoli contribuisce all’alterazione del clima locale. Un’evidente conseguenza di tale alterazione è il fenomeno detto “isola di calore urbana” (Urban Heat Island, UHI), determinato dalle attività antropiche, nonché dal calore assorbito dalle costruzioni, immagazzinato e re-irradiato dalla struttura urbana. Numerose sono le pubblicazioni che trattano l’argomento del surriscaldamento urbano con attenzione sia agli aspetti prettamente climatici, sia ai relativi effetti secondari. Tali studi hanno finora riguardato principalmente tessuti urbani di grandi dimensioni, mentre scarsa attenzione è stata rivolta alla valutazione del fenomeno in configurazioni urbane tipiche dell’area mediterranea.

L’effetto isola di calore urbana
L’anomalia termica detta “isola di calore urbana” è un fenomeno che determina un microclima mediamente più caldo all’interno delle aree urbane rispetto alle circostanti zone periferiche e rurali. Generalmente, il fenomeno è direttamente proporzionale all’estensione dell’area urbana [1] e  di entità variabile fino a 5°C [2] rispetto alle campagne limitrofe. L’aumento delle temperature riguarda l’intero anno, portando ad un minor numero di giorni di gelo in inverno e ad una maggiore intensità delle onde di calore in estate. Il maggiore accumulo di calore è determinato da una serie di concause, in interazione tra loro, tra le quali la diffusa cementificazione, le emissioni degli autoveicoli, quelle degli impianti industriali e dei sistemi di riscaldamento e di aria condizionata ad uso domestico [3]. La differenza tra la temperatura rurale e quella urbana definisce l’intensità dell’isola di calore e dipende in gran parte dall’estensione della città, dal consumo di energia, dalla topografia, dalla stagione, dall’ora del giorno e dalle condizioni meteorologiche contingenti. Si può considerare che per una città di medie dimensioni, tra il centro e le zone rurali, possa sussistere una differenza nelle temperature dell’aria compresa tra 0.5°C e 5°C [4]; inoltre, esaminando il dato per stagioni, si evince che la media delle minime invernali, rispetto alla condizione indisturbata (cioè presso aree non edificate esterne all’area urbana), è più alta di 1÷2°C e che le massime temperature estive sono più elevate di 1÷3°C. La temperatura non risulta l’unico parametro modificato, anche altri fenomeni risentono dell’effetto isola di calore; si stima che gli eventi temporaleschi siano del 10÷15% [5] più frequenti rispetto alle aree rurali, a causa della maggiore entità dei moti convettivi locali. Il vento, invece, per la presenza delle abitazioni, risulta del 20÷30% minore [5]. Un’altra conseguenza molto interessante è l’aumento dei nuclei di condensazione nell’atmosfera cittadina, cioè di quelle particelle minute derivate dall’inquinamento che favoriscono la condensazione del vapore presente nelle nuvole e l’aggregazione delle minuscole particelle di acqua fino a formare le gocce di pioggia. Maggiore condensazione significa più intensa nuvolosità e di conseguenza maggiori precipitazioni. I due fenomeni risultano più frequenti nella misura del 5÷10% e del 10÷15% annuo rispettivamente nelle aree urbane in confronto ai territori periferici [5]. In quest’ambito agisce anche il programma Cost 715 [6], che consiste in un progetto europeo a sostegno dello scambio scientifico nell’ambito della climatologia e dei problemi di inquinamento dell’aria nelle aree urbane.

La procedura di analisi
Nello studio effettuato sono stati utilizzati dati forniti dall’ARPA Veneto. I parametri analizzati hanno riguardato temperatura, umidità e regime anemologico, nonché i principali fattori di inquinamento (PM10, ozono e NO2) in siti posti all’interno dei tessuti urbani di Padova e Treviso e all’esterno degli stessi. Metodo di elaborazione dei dati:

  • Localizzazione delle centraline. Nell’approccio all’analisi si considera qualitativamente la dislocazione delle centraline rispetto al tessuto urbano e al contesto di stretta prossimità. In tal modo si discernono le serie di dati in ambito cittadino da quelle rilevate in ambito periferico.
  • Revisione dei dati grezzi. Nell’arco degli anni presi in esame risultano presenti brevi periodi di inattività delle centraline e alcune perdite di dati, che in questi casi si è provveduto ad approssimare attraverso interpolazione (nel caso di periodi di limitata estensione) o per analogia con la stazione meteorologica più prossima. I dati si riferiscono alla durata degli anni 2007, 2008 e ai primi 8 mesi del 2009.
  • Elaborazione dei dati e conseguenti confronti. A tale scopo, si sono considerate le seguenti statistiche: temperature orarie, temperature giornaliere (minime, medie e massime) e temperature mensili (minime, medie e massime).

I casi di studio: Padova

 Fig. 1: Mappa di Padova e provincia e posizionamento dei siti di misura

Le zone oggetto di rilevamento nei dintorni di Padova sono state la frazione di Mandria (posta nella cinta periferica della città e segnata in rosa nella cartina di Fig. 1), la frazione dell’Arcella (in un contesto densamente costruito, segnata in rosso nella cartina di Fig. 1), la zona dell’Orto Botanico (posta in un parco interno alla città e segnata in verde nella cartina di Fig.1) e il Comune di Legnaro (riferimento esterno alla città e segnato in azzurro nella cartina di Fig. 1). Di seguito vengono presentati alcuni esempi delle elaborazioni prodotte.

 Fig. 2: Andamenti giornalieri luglio e agosto 2007

 Fig. 3: Andamenti giornalieri gennaio 2007

Dal confronto degli andamenti delle temperature orarie, si è notato come per le zone analizzate della provincia di Padova non si presentino grosse differenze, eccetto che nei mesi estivi. Le temperature delle diverse stazioni si mantengono infatti assai vicine durante l’intero arco dell’anno, ad eccezione dell’estate (in particolare luglio 2007), durante la quale tra la zona di Legnaro (riferimento indisturbato) e quella dell’Arcella (area ad elevata urbanizzazione) si possono apprezzare differenze fino a tre gradi. La centralina di zona Mandria (periferia urbana), invece, ha registrato temperature che ricoprono un intervallo maggiore rispetto alle altre due zone. Durante le ore calde, infatti, l’andamento delle temperature si mantiene vicino a quello della zona Arcella mentre nelle ore di rilascio di calore, tale sviluppo è in linea con quello di Legnaro. Le temperature rilevate all’interno dell’Orto Botanico assumono invece valori intermedi, registrando i valori massimi minori rispetto all’Arcella e quelli minimi maggiori rispetto a Legnaro, probabilmente per l’effetto mitigatore della vegetazione. Inoltre si ravvisa una decisa correlazione tra la radiazione e le precipitazioni: nei periodi più caldi di luglio-agosto le temperature si differenziano sensibilmente nelle giornate di forte radiazione, mentre tendono a coincidere in corrispondenza a fenomeni piovosi. Confrontando i dati di temperatura giornalieri per i mesi di luglio e agosto risulta ancora più chiaro come le temperature tra Arcella e Legnaro abbiano profili molto simili, ma riscontrino differenze più evidenti per quanto riguarda le temperature minime: Legnaro è la zona più fresca con differenze fino 5÷6°C rispetto alla zona centrale dell’Arcella. Simili considerazioni valgono anche per i due anni successivi. Tuttavia, in tali periodi, come emerge dall’esame delle precedenti figure, il divario tra le località risulta minore in termini assoluti, pur mantenendo differenze di temperatura media mensile globalmente elevate nei mesi estivi, come consegue dal confronto dei relativi dati, di seguito presentati.

 Fig. 4: Differenze medie mensili tra Arcella e Legnaro, anno 2007

 Fig. 5: Differenze medie mensili tra Arcella e Legnaro, anno 2008

Fig. 6: Differenze medie mensili Arcella e Legnaro, anno 2009

Treviso

 Fig. 7: Mappa di Treviso e provincia e posizionamento dei siti di misura

La stessa metodologia operativa è stata utilizzata per l’area urbana di Treviso (con riferimento alle località della zona centrale e di via Lancieri in rosso in fig 7), in particolare nei comuni di Castelfranco Veneto (in rosa in fig.7) e Mogliano Veneto (in azzurro in fig.7). Nel merito si precisa che Castelfranco Veneto si trova in posizione più alta sul livello del mare rispetto alle altre due zone. Generalmente, comunque, non si riscontrano significative differenze di temperatura rispetto alla località di Mogliano Veneto.

 Fig. 8: Andamenti giornalieri luglio e agosto 2007

Fig. 9: Andamenti giornalieri gennaio 2007

Durante i primi mesi del 2007, le temperature sono molto simili tra Treviso, Mogliano Veneto e Castelfranco Veneto (che registra le minime più basse). Globalmente si riscontra comunque meno di un grado di differenza. In giugno, le differenze raggiungono il grado o poco più, in particolare rispetto a Castelfranco Veneto. In luglio le differenze diventano di circa due gradi (Castelfranco registra oltre che le temperature minime, anche i picchi più alti). Anche in agosto le temperature seguono più o meno lo stesso andamento e non si apprezzano le differenze che erano invece presenti nelle zone di Padova. Anche in dicembre notiamo come le temperature massime siano molto simili, mentre le minime rivelino differenze fino a 3°C. Valutati i dati forniti per l’anno 2008 e per il 2009 si possono effettuare considerazioni simili: le temperature mantengono un profilo molto simile e si discostano principalmente nelle minime, ma sempre con riferimento alla zona di Castelfranco Veneto. Tali differenze si rivelano soprattutto nei mesi di giugno e luglio quando arrivano fino a 2°C e con un paio di picchi fino a 4°C.

 Fig. 10: Differenze medie mensili tra il centro di Treviso e Mogliano, anno 2007

 Fig. 11: Differenze medie mensili tra il centro di Treviso e Mogliano, anno 2008

 Fig. 12: Differenze medie mensili tra il centro di Treviso e Mogliano, anno 2009

Conclusioni
Dall’analisi svolta, è emerso che nella zona di Padova le aree più edificate e nelle quali è scarsa la presenza di vegetazione, registrano le temperature più alte; tuttavia, le differenze tra tali località e zone più periferiche sono davvero significative solo nel 2007, risultando meno accentuate negli anni successivi. Le differenze di temperatura media riscontrabili sono limitate a 1.3°C, mentre le temperature minime dimostrano scostamenti medi pari a un massimo di 2°C. Di conseguenza, il fenomeno “isola di calore urbana” dimostra, nel contesto urbano autoctono, entità limitata rispetto a quanto riscontrabile in letteratura per agglomerati urbani di maggiore estensione. Il medesimo studio, riferito alla più piccola città di Treviso, fa riscontrare un surriscaldamento del tessuto urbano ancora inferiore, dovuto appunto ad una minore estensione della città stessa. Vi è quindi una tendenza media al sovrariscaldamento delle aree densamente edificate, ma tale effetto non è sempre ravvisabile ricorrendo ad un’analisi basata su intervalli di tempo orari o giornalieri. Lo studio compiuto conferma i dati precedentemente rilevati per città di media estensione, ridimensionando l’entità del fenomeno “isola di calore urbana”, quanto meno nel contesto urbano locale. Pertanto tale fenomeno risulta di utile conoscenza al progettista e al pianificatore, ma dimostra, nel nostro territorio, una criticità in fase progettuale inferiore rispetto a quanto sinora trattato in letteratura, a causa del tessuto urbano moderatamente denso e diffuso che caratterizza le nostre regioni.

Autori: Ing. Cora Pavarin, Ing. Massimiliano Scarpa Dipartimento di Fisica Tecnica (DFT), Università degli Studi di Padova

BIBLIOGRAFIA [1] J.F. Clarke, “Some effects of the urban structure on heat mortality”, Environmental Research, 1972. [2] R. A. Spronken-Smith; T. R. Oke, “The thermal regime of urban parks in two cities with different summer climates”, International Journal of Remote Sensing,1998. [3] L. Huang, J. Li, D. Zhao, J. Zhu, “A fieldwork study on the diurnal changes of urban microclimate in four types of ground cover and urban heat island of Nanjing, China”, ScienceDirect, 2008. [4] F. Ventura, N. Gaspari, S. Piana, P. Rossi, “Variazione dell’isola di calore sulla città di Bologna negli ultimi 30 anni”, Rivista italiana di agrometeorologia, 2009. [5] H.E. Landsberg, “The Urban Climate”, New York Academic Press, 1981. [6] Cost 715, “The urban surface energy budget and mixing height in the european cities: data, models and challenges for urban meteorology and air quality. – Final report of working group 2”.

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