Geospatial Assessment of Urban Growth Patterns and Its Impact on Land Surface Temperature
Questo studio utilizza il telerilevamento, i GIS e l'apprendimento automatico per dimostrare che la rapida espansione urbana a Dera Ghazi Khan, Pakistan, dal 2000 al 2025, ha intensificato significativamente l'effetto dell'Isola di Calore Urbana Superficiale aumentando la Temperatura della Superficie Terrestre attraverso la conversione di vegetazione e terreni incolti in aree edificate, mentre la variabilità delle precipitazioni modula tali impatti termici.
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Le città non sono solo collezioni di edifici; sono sistemi viventi che cambiano l'aria che respiriamo e il calore che percepiamo. Quando il terreno naturale coperto da suolo e piante viene sostituito da cemento, asfalto e tetti, il modo in cui la terra assorbe e rilascia energia cambia drasticamente. Questa trasformazione crea un fenomeno noto come Isola di Calore Urbana Superficiale, in cui una città diventa significativamente più calda della campagna circostante. Ciò accade perché i materiali artificiali assorbono la luce solare e trattengono il calore, mentre i paesaggi naturali si raffreddano attraverso l'evaporazione dell'acqua dalle piante e dal suolo. Mentre la popolazione mondiale si sposta nelle città, comprendere come questa crescita alteri le temperature locali non è più solo un esercizio accademico; è una questione di salute pubblica e di sopravvivenza, specialmente nelle regioni che sono già calde e aride.
Nel paesaggio arido del Pakistan, un team di ricercatori si è posto l'obiettivo di mappare esattamente come una città in crescita cambi il proprio clima nell'arco di un quarto di secolo. Si sono concentrati su Dera Ghazi Khan, una importante città secondaria nella provincia del Punjab, situata tra il fiume Indo e i monti Sulaiman. Questa posizione è critica perché è già soggetta a calore estremo e la città si è espansa rapidamente senza una pianificazione rigorosa. I ricercatori volevano vedere come la conversione di terreni agricoli e deserti aperti in zone residenziali e commerciali avesse influenzato la temperatura del suolo e se i modelli di precipitazione potessero attenuare o peggiorare questi effetti. Per farlo, non si sono affidati a poche stazioni meteorologiche sparse per la città. Al contrario, hanno osservato l'intera regione dallo spazio, utilizzando una serie di immagini satellitari scattate ogni cinque anni dal 2000 al 2025.
Il team ha utilizzato potenti sistemi di calcolo basati sul cloud per elaborare migliaia di immagini dai satelliti, permettendo loro di classificare il territorio in quattro tipologie distinte: corpi idrici, aree edificate, campi agricoli e terreni incolti. Tracciando queste categorie nel corso di venticinque anni, sono stati in grado di vedere l'espansione dell'impronta della città in tempo reale. I dati hanno rivelato una trasformazione drastica. Nell'anno 2000, l'area edificata copriva circa 354 chilometri quadrati. Entro il 2025, quel numero era cresciuto fino a quasi 570 chilometri quadrati. Mentre la città si espandeva verso l'esterno, consumava vaste quantità di terreno incolto, che si era ridotto da 778 chilometri quadrati a soli 213 chilometri quadrati. Sebbene il terreno agricolo fosse fluttuato, la tendenza generale era chiara: il terreno naturale e poroso veniva sostituito da superfici dure e impermeabili che intrappolano il calore.
Questo cambiamento fisico ha avuto un impatto diretto e misurabile sulla temperatura del suolo. I ricercatori hanno calcolato la Temperatura della Superficie Terrestre, che è la temperatura effettiva del suolo vista dall'alto, piuttosto che la temperatura dell'aria misurata da un termometro. Hanno scoperto che i punti più caldi sulla mappa erano sempre gli stessi posti: il denso nucleo urbano e le nuove zone di sviluppo dove il cemento e l'asfalto avevano sostituito la terra. Nel 2015, un anno particolarmente caldo, la temperatura media della superficie terrestre ha raggiunto circa i 49 gradi Celsius, una variazione attribuita ai modelli di precipitazione in cui gli anni con maggiore piovosità sostenevano anche una migliore vegetazione e un minore stress termico. L'analisi ha dimostrato che più la città costruiva le sue infrastrutture, più il suolo diventava caldo. Al contrario, le aree con acqua, come il fiume Indo e i canali di irrigazione, e le aree con vegetazione densa rimanevano significativamente più fresche. Queste caratteristiche naturali agivano come cuscinetti termici, mantenendo bassa la temperatura del suolo attraverso il processo naturale di evaporazione.
Lo studio ha anche esaminato come la pioggia influenzasse questo riscaldamento. I ricercatori hanno scoperto che gli anni con precipitazioni più elevate portavano temperature più fresche e una vegetazione più sana, il che aiutava a mitigare il calore. Tuttavia, durante gli anni più secchi, il calore si accumulava in modo più intenso, specialmente sulle superfici di recente costruzione. Questa interazione suggerisce che il problema del calore crescente della città non riguarda solo gli edifici in sé, ma anche il modo in cui il clima locale risponde alla perdita di superfici di raffreddamento naturali. I ricercatori hanno identificato specifici "hotspot" dove il calore era più intenso e hanno osservato come queste aree crescessero e si diffondessero dal centro della città verso la periferia durante il periodo di venticinque anni.
Per comprendere la forza di queste connessioni, il team ha eseguito test statistici per vedere se l'aumento del terreno edificato fosse realmente collegato all'aumento della temperatura. I risultati hanno confermato una forte relazione: all'aumentare della quantità di cemento e di edifici, aumentava anche la temperatura superficiale. Sebbene i modelli statistici mostrassero che l'area edificata fosse un driver primario del calore, lo studio ha anche evidenziato il ruolo critico degli spazi verdi e dell'acqua. La presenza di vegetazione e corpi idrici abbassava costantemente la temperatura, provando che preservare questi elementi naturali è essenziale per mantenere la città abitabile.
I risultati offrono un chiaro avvertimento e una strada da seguire per città come Dera Ghazi Khan. La rapida ed incontrollata espansione della città ha intensificato l'effetto isola di calore, creando un ambiente termico sempre più pericoloso per i suoi residenti. Lo studio suggerisce che costruire semplicemente di più non è una soluzione sostenibile. Al contrario, i ricercatori raccomandano interventi strategici, come la protezione delle restanti zone cuscinetto agricole, il ripristino dei corpi idrici e l'integrazione di spazi verdi nei nuovi sviluppi. Suggeriscono inoltre l'uso di materiali che riflettano la luce solare invece di assorbirla, e la progettazione di edifici che permettano un migliore flusso d'aria. Utilizzando gli stessi strumenti geospaziali che hanno mappato il problema, i pianificatori urbani possono ora identificare esattamente dove collocare alberi, parchi e caratteristiche acquatiche per raffreddare i quartieri più vulnerabili. Questa ricerca fornisce un modello su come le città secondarie nelle regioni calde e aride possano crescere senza "cuocersi", trasformando i dati in una guida per un futuro più fresco e resiliente.
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