Annual-cycle assessment of street orientation effects on outdoor thermal comfort in a hot-summer cold-winter district

Immagina la tua città come un enorme salotto all'aperto dove i mobili sono gli edifici e il pavimento è il marciapiede. Proprio come potresti sentire freddo sedendo in un angolo con uno spiffero o sudare sotto una lampada diretta, le persone che camminano per strada percepiscono temperature diverse a seconda di come sono disposti gli edifici intorno a loro. Questo è il mondo dei "microclimi urbani": i piccoli, locali sistemi meteorologici creati dalle nostre strade e dalle nostre piazze. Un protagonista fondamentale in questa storia è il "comfort termico esterno", che è solo un modo elegante per chiedere: "È piacevole stare all'aperto proprio ora?". Se il sole ti sta colpendo con forza, è scomodo; se una brezza fresca è intrappolata da un muro, è fantastico. Ma ecco la parte complicata: il sole si muove. Splende in modo diverso in estate rispetto all'inverno, e l'angolo cambia ogni ora del giorno. La maggior parte degli scienziati ha guardato solo a come le strade si sentono in un singolo, caldo giorno estivo, come controllare il meteo solo nel martedì più torrido di luglio. Ma la vita reale accade tutto l'anno, e una strada che sembra perfetta a luglio potrebbe sembrare un congelatore a gennaio. Capire come progettare strade che siano piacevoli durante tutto l'anno è il grande enigma che questo articolo cerca di risolvere.

I ricercatori dietro questo studio hanno deciso di smettere di tirare a indovinare e hanno iniziato a simulare l'intero anno per un'area storica chiamata Via Yuhou a Chenzhou, in Cina. Questa città si trova in una zona "Estate Calda - Inverno Freddo", il che significa che diventa rovente in estate e gelida in inverno, rendendo la sfida di progettazione particolarmente difficile. Di solito, controllare il meteo per ogni singola ora di un intero anno (ovvero 8.760 ore!) richiederebbe un tempo così lungo al computer per elaborare i numeri che i pianificatori urbani tornerebbero a casa per la frustrazione. Per aggirare questo problema, il team ha utilizzato un astuto trucco matematico chiamato "algoritmo di regressione armonica di Fourier". Pensatelo come un compressore musicale: invece di ascoltare un'intera sinfonia di 8.760 ore di dati meteorologici, l'algoritmo seleziona le 12 "note" più importanti (o giorni rappresentativi) che catturano il ritmo dell'intera canzone.

Utilizzando questi 12 giorni speciali, il team ha eseguito 48 simulazioni al computer per vedere come quattro diverse direzioni stradali — Nord-Sud, Est-Ovest, Nordest-Sudovest e Nordovest-Sudest — si sentissero durante l'anno. Non hanno guardato solo la temperatura; hanno mappato la "percezione termica" (quanto sembra caldo o freddo) e l' "autonomia" (quanto spesso la strada è confortevole senza bisogno di aiuti).

I risultati di queste simulazioni hanno rivelato un chiaro vincitore e un chiaro perdente. L'orientamento Nordest-Sudovest si è rivelato la direzione "Goldilocks" (né troppo caldo, né troppo freddo). Non era troppo caldo in estate né troppo freddo in inverno; era "giusto". Questa disposizione è riuscita a bilanciare la necessità di ombra durante i torridi mesi estivi con la necessità di luce solare durante le gelide giornate invernali, rendendola il miglior compromesso per tutto l'anno. D'altra parte, l'orientamento Est-Ovest è stato il elemento problematico. In queste simulazioni, ha mostrato il rischio più alto di disagio termico e ha trascorso molto tempo in uno stato di "non autonomia", il che significa che era spesso troppo scomodo per essere goduto dalle persone senza un intervento.

In definitiva, questo studio suggerisce che, utilizzando questo nuovo metodo più veloce per simulare un intero anno di meteo, i progettisti urbani possono fare scelte più intelligenti. Invece di progettare solo per un singolo giorno estivo, possono usare questo metodo per trovare layout stradali che mantengano le persone confortevoli tutto l'anno, specificamente in regioni che oscillano tra caldo estremo e freddo.