Dai satelliti una nuova chiave per capire le isole di calore urbane e proteggere le persone più vulnerabili
di Massimo Musacchio, Alessia Scalabrini, Mattia Pecci  e Maria Fabrizia Buongiorno
INGVAMBIENTE

Dopo una giornata estiva particolarmente calda, basta una breve passeggiata per accorgersi che la temperatura non è uguale ovunque. Si esce da un parco e l’aria sembra improvvisamente più pesante. Si attraversa una piazza completamente pavimentata e il calore sembra risalire dal suolo. Poi, imboccando una strada alberata, arriva una sensazione di sollievo.

Non è soltanto una percezione. Le città non si raffreddano in modo uniforme e alcune zone possono rimanere significativamente più calde di altre, anche molte ore dopo il tramonto. È il fenomeno noto come isola di calore urbana (Surface Urban Heat Island, SUHI), un effetto destinato ad assumere un’importanza sempre maggiore in un clima che cambia e in cui le ondate di calore diventano sempre più frequenti.

Capire dove e perché il calore si accumula è oggi essenziale per progettare città più resilienti alle ondate di calore. Per farlo, si osserva la Terra da una prospettiva privilegiata: lo spazio.

Una città costruita per un clima diverso

Può sembrare un paradosso, ma le città non sono state progettate per affrontare il clima che stiamo vivendo oggi.

Per secoli l’architettura urbana ha cercato di rispondere alle esigenze del clima del proprio tempo. Strade strette, edifici ravvicinati, muri spessi in pietra o mattoni contribuivano a limitare la dispersione del calore durante l’inverno e a creare zone d’ombra nelle ore più calde dell’estate.

Con il tempo, però, le città sono cambiate. Alle superfici in pietra si sono aggiunti enormi spazi asfaltati, parcheggi, tetti impermeabili, grandi infrastrutture, traffico intenso e milioni di impianti di climatizzazione che, mentre raffrescano gli edifici, riversano calore all’esterno. Contemporaneamente, in molte aree urbane gli spazi verdi si sono ridotti.

Il risultato è che durante il giorno, cemento, asfalto e altri materiali assorbono grandi quantità di energia solare. Quando il sole tramonta, quella stessa energia viene restituita lentamente all’ambiente, impedendo alla città di raffreddarsi con la stessa rapidità delle aree circostanti. È proprio durante la notte che questo fenomeno diventa più evidente. 

Oggi, però, quelle stesse caratteristiche si trovano a fare i conti con estati sempre più lunghe e ondate di calore più intense. 

Vedere il calore dallo spazio

Per studiare le isole di calore urbane non basta misurare la temperatura dell’aria con una rete di stazioni meteorologiche. È necessario osservare l’intera città nello stesso istante, confrontando il comportamento di ogni quartiere.

È quello che permettono di fare i satelliti della serie Landsat, che da oltre cinquant’anni osservano la superficie terrestre e, dal 2013, offrono una serie continua di dati particolarmente adatti a questo tipo di analisi.

Le loro immagini registrano la radiazione emessa dalla superficie terrestre nell’infrarosso termico. Non misurano quindi direttamente la temperatura dell’aria, ma quella del suolo, degli edifici e delle altre superfici, dalla quale è possibile ricavare la temperatura superficiale (Land Surface Temperature, LST).

Ripetendo queste osservazioni nel corso degli anni, è possibile ricostruire l’evoluzione termica della città e distinguere le aree che, estate dopo estate, tendono a trattenere più calore.

Napoli come laboratorio naturale

Per mettere a punto questo approccio, un gruppo di ricercatrici e ricercatori INGV ha scelto Napoli come caso di studio.

Napoli è la città italiana con la maggiore densità di popolazione e presenta caratteristiche molto diverse concentrate in uno spazio relativamente piccolo: un centro storico estremamente compatto, quartieri densamente edificati, grandi aree industriali, parchi urbani, la presenza del mare e, sullo sfondo, due importanti sistemi vulcanici come il Vesuvio e i Campi Flegrei. Tutti elementi che influenzano il comportamento termico della città. Per questo Napoli rappresenta un laboratorio naturale ideale per studiare le isole di calore urbane. 

Il gruppo di ricerca ha analizzato dieci anni di immagini satellitari, dal 2013 al 2023, concentrandosi soprattutto sulle osservazioni notturne. Durante la notte infatti l’effetto della radiazione solare scompare e diventa più semplice distinguere il calore accumulato dalle superfici urbane.

Come mostra la Figura 1, le aree più calde coincidono con le zone maggiormente urbanizzate, ricche di superfici impermeabili e con scarsa presenza di vegetazione. Al contrario, parchi e aree verdi mostrano temperature sensibilmente inferiori grazie all’evapotraspirazione, all’albedo è all’ombreggiamento delle piante.

Inoltre l’area della Solfatara, nei Campi Flegrei, che evidenzia temperature elevate anche di notte per effetto dell’attività geotermica, mostra come il satellite riesca a distinguere anche sorgenti di calore di origine naturale.

Sapere dove fa caldo non basta

Conoscere la distribuzione delle isole di calore rappresenta però soltanto il primo passo. Una temperatura elevata non costituisce infatti automaticamente un rischio. Una zona molto calda ma poco frequentata ha conseguenze diverse rispetto a un quartiere densamente popolato dove vivono molte persone anziane o bambini piccoli. Lo studio, oltre ad individuare le aree più calde, si è spinto fino a cercare di capire dove il caldo rappresenta il rischio maggiore per la popolazione.

Quando temperatura e persone si incontrano

Per costruire questa nuova mappa del rischio, i ricercatori hanno integrato informazioni provenienti da fonti differenti. Da una parte ci sono le mappe della temperatura superficiale ottenute dai satelliti. Dall’altra i dati sulla distribuzione della popolazione, distinguendo diverse categorie demografiche, tra cui bambini piccoli, anziani, donne in gravidanza e popolazione adulta. A ogni categoria viene poi associato un diverso grado di vulnerabilità agli effetti delle alte temperature.

In questo modo il rischio non dipende soltanto da quanto una zona sia calda, ma anche da quante persone vi abitano e da quanto queste persone siano vulnerabili. Il risultato è una mappa molto più utile per chi deve pianificare interventi sul territorio.

Le forme della città fanno la differenza

Lo studio mette in evidenza anche un altro aspetto interessante: non tutte le città, e nemmeno tutti i quartieri della stessa città, si comportano allo stesso modo.

Le aree caratterizzate da edifici ravvicinati, superfici asfaltate, grandi infrastrutture e scarsa vegetazione tendono ad accumulare più calore rispetto ai quartieri con maggiore presenza di alberi e spazi aperti.

Per descrivere queste differenze i ricercatori utilizzano la classificazione delle Local Climate Zones, un sistema che descrive i diversi tipi di ambiente urbano in funzione della forma degli edifici, dei materiali predominanti e della presenza di vegetazione. L’analisi mostra che le zone più densamente costruite e le aree industriali sono anche quelle in cui si concentrano le temperature più elevate e, spesso, i livelli di rischio maggiori.

Figura 2: Le Tipologie di ambiente urbano (Local Climate Zones, LCZ) classificano le diverse parti della città in base alla forma degli edifici, ai materiali e alla presenza di vegetazione. Questa classificazione permette di confrontare il comportamento termico dei diversi quartieri e capire perché alcune zone tendono a riscaldarsi più di altre.

È un risultato che conferma quanto la struttura stessa della città influenzi il suo microclima.
Informazioni utili per progettare le città del futuro
Queste mappe servono a descrivere un fenomeno, ma possono anche diventare strumenti concreti per la pianificazione urbana: sapere dove il caldo si accumula maggiormente permette, infatti, di individuare le aree dove aumentare il verde urbano, realizzare nuovi spazi ombreggiati, utilizzare materiali più riflettenti nelle pavimentazioni o concentrare gli interventi di adattamento durante le ondate di calore.
Allo stesso tempo, conoscere dove vivono le persone più vulnerabili aiuta a programmare misure di prevenzione sanitaria e protezione civile sempre più mirate.

Figura 3: Livello relativo di rischio associato alle isole di calore urbane nelle diverse tipologie di ambiente urbano (Local Climate Zones, LCZ) e per le categorie di popolazione considerate nello studio. Le tonalità più scure indicano un rischio maggiore. Il grafico mostra come il rischio aumenti quando alle temperature elevate si associano ambienti urbani molto costruiti e categorie di popolazione più vulnerabili.

Guardare le città con occhi nuovi

Le isole di calore urbane sono uno degli effetti più evidenti dell’interazione tra cambiamento climatico e trasformazione delle nostre città.
Ogni estate ci ricordano che non basta conoscere quanto farà caldo: occorre capire dove il caldo si concentra, quanto dura e chi colpisce maggiormente.
I satelliti non possono abbassare la temperatura delle città. Possono però fornire informazioni preziose per comprendere questi fenomeni con grande dettaglio e aiutare amministratori, urbanisti e ricercatori a progettare città più resilienti.
Perché il caldo non è distribuito in modo uniforme. E oggi, grazie ai satelliti, possiamo finalmente vedere questa differenza e trasformarla in uno strumento per rendere le città più sicure, vivibili e preparate ad affrontare il clima che cambia.