Bigger cities have larger heat islands, denser ones do not, and growing ones get hotter
Analizzando 8.637 record meteorologici in 910 città nell'arco di cinque decenni, lo studio rivela che, mentre le città più grandi sperimentano costantemente isole di calore notturne più intense indipendentemente dalla densità, la crescita urbana all'interno dei confini esistenti intensifica ulteriormente il calore specificamente in Nord America, sfidando l'approccio convenzionale a metrica singola per valutare gli impatti del calore urbano.
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Le città sono più calde della campagna circostante. Questa differenza, nota come isola di calore urbana, è un fatto ben consolidato della vita moderna. Accade perché il cemento, l'asfalto e gli edifici assorbono l'energia del sole durante il giorno e la rilasciano lentamente durante la notte, mentre il paesaggio naturale si raffredda molto più velocemente. Questo calore extra non è solo una questione di comfort; modella il modo in cui le ondate di calore sembrano pericolose, come le città pianificano il futuro e quanto danno causano gli eventi meteorologici estremi. Per decenni, scienziati e pianificatori si sono affidati a una regola semplice per comprendere questo fenomeno: più una città è grande, più diventa calda. Questa idea è stata utilizzata per prevedere quanto calore affronterà una città mentre cresce e per decidere quali luoghi necessitano di maggiore protezione. Ma finora, nessuno aveva testato se questa singola regola spieghi effettivamente due cose molto diverse: come le città si confrontano tra loro in un singolo momento nel tempo, e come una singola città cambia man mano che diventa più grande nel corso degli anni.
Un ricercatore guidato da In Chang Hwang presso l'Istituto di Seul ha cercato di sbrogliare queste due questioni utilizzando una massiccia collezione di dati meteorologici. Hanno raccolto registrazioni di temperatura da quasi novemila stazioni meteorologiche in tutto il mondo, coprendo più di novecento città in un periodo di cinquant'anni. Osservando i dati grezzi, non corretti, hanno potuto vedere la vera differenza tra l'aria della città e l'aria della campagna vicina. Il loro obiettivo era scoprire se la dimensione di una città e la densità della sua popolazione guidino l'isola di calore nello stesso modo, o se agiscano come forze separate. La risposta che hanno trovato cambia il modo in cui dovremmo pensare alla crescita urbana e alla gestione del calore.
Lo studio rivela che la vecchia regola è in realtà due diverse regole che operano in modi differenti. Quando si confrontano diverse città tra loro, la dimensione è il driver principale. Una città con dieci volte più persone di un'altra avrà un'isola di calore circa 0,66 gradi Celsius più calda di notte. Questa relazione si mantiene costante in ogni regione studiata, dal Nord America all'Europa e all'Asia. Tuttavia, quando si osserva come una singola città cambia nel tempo, la storia è diversa. Per una città che è già edificata, aggiungere più persone al terreno che già occupa la rende più calda, ma questo effetto è molto più piccolo e sembra essere specifico del Nord America. In questa regione, aggiungere popolazione a un'area fissa aumenta la temperatura notturna di circa 0,28 gradi Celsius per ogni significativo aumento di densità. In Europa e in altre parti del mondo, questo stesso schema di riscaldamento dovuto all'aggiunta di persone a un'impronta esistente non è stato riscontrato.
Forse il risultato più sorprendente riguarda il ruolo della densità. Per molto tempo, c'è stato un dibattito sul fatto che costruire in modo più compatto renda una città più calda o più fresca. Questa nuova ricerca mostra che la risposta dipende interamente da come si pone la domanda. Se si confrontano due città diverse con lo stesso numero di persone, quella che è più compatta e densa ha in realtà un'isola di calore minore. La città più densa mantiene la sua popolazione in un'area più piccola, il che permette all'aria più fresca della campagna circostante di mescolarsi più facilmente. Ma se si osserva una città crescere nel tempo, aggiungere più persone alle sue strade e ai suoi isolati la rende più calda di notte. Questi due fatti non sono contraddittori; descrivono semplicemente situazioni diverse. Uno riguarda la forma di una città rispetto ai suoi vicini, e l'altro riguarda il costo della crescita all'interno dei propri confini.
Il ricercatore ha anche scoperto che questi effetti avvengono quasi esclusivamente di notte. Durante il giorno, le città più grandi non sono necessariamente più calde di quelle più piccole; anzi, i dati suggeriscono che potrebbero essere leggermente più fresche o alla stessa temperatura. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che gli edifici alti proiettano ombre che bloccano il sole, e l'inquinamento nell'aria può disperdere la luce solare prima che colpisca il suolo. L'isola di calore è un fenomeno notturno, il che la rende particolarmente pericolosa perché impedisce al corpo umano di raffreddarsi e recuperare dopo una giornata calda. Lo studio conferma che il riscaldamento più intenso avviene quando il sole tramonta, e che questo schema è costante in diverse stagioni in Nord America, apparendo sia in estate che in inverno.
Lo studio ha anche esaminato come la ricchezza e lo stadio di sviluppo influenzino queste temperature. Hanno scoperto che le città più ricche tendono ad essere leggermente più calde della media, ma questa è una caratteristica del livello di ricchezza complessivo della città, non qualcosa che cambia man mano che una città diventa più ricca. La ricerca suggerisce che la relazione tra crescita e calore non è la stessa per ogni città. L'effetto di riscaldamento dell'aggiunta di persone a un'area fissa era chiaro in Nord America, ma non era rilevabile nelle città europee studiate. Questa differenza potrebbe essere dovuta a come le persone utilizzano l'energia, come l'uso diffuso dell'aria condizionata negli Stati Uniti, che rilascia calore residuo, o a differenze nel modo in cui le città sono costruite. Il ricercatore non è riuscito a individuare la causa esatta di questa differenza regionale, ma ha stabilito che la regola per il Nord America non si applica automaticamente al resto del mondo.
Questo lavoro fornisce un quadro più chiaro per i pianificatori urbani e i decisori politici. Mostra che la dimensione di una città stabilisce un livello base di calore difficile da cambiare, mentre l'atto di aggiungere più persone in un'area esistente aggiunge uno strato di calore separato e più piccolo. Chiarisce anche che costruire in modo compatto non è una penalità per il calore; infatti, per città della stessa dimensione, essere compatti aiuta a mantenere basse le temperature. Il punto chiave è che non possiamo usare un singolo numero per prevedere come cambierà il calore man mano che una città cresce. Dobbiamo guardare se stiamo confrontando città diverse o osservando una città che evolve, e dobbiamo riconoscere che le regole possono variare a seconda di dove si trova la città. Comprendendo questi schemi distinti, le città possono prepararsi meglio al calore che affronteranno, concentrandosi sulle notti in cui il pericolo è maggiore e adattando le loro strategie al loro specifico stadio di crescita e alla loro posizione.
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