Ricerca dell'altezza di rilevamento più opportuna

Che caldo fa in città? Cenni scientifici sul fenomeno dell'isola di calore urbana

Si parla di isola di calore urbana quando la differenza tra la temperatura dell'aria nella cosiddetta canopia urbana e quella delle zone suburbane o rurali circostanti è massima e l'inquinamento dell'aria nella città è anch'esso più accentuato.

La metodologia di studio del clima si basa in queste situazioni su modelli di bilancio energetico. Il tessuto urbano, attraverso le riflessioni multiple operate dalle pareti degli edifici si comporta in modo ben diverso da una superficie piana e costituisce una trappola per l'energia ad onda corta proveniente dal sole. Nel contempo il fattore di vista cioè la porzione di cielo visibile dalla superficie è diminuita per la presenza degli edifici e questo riduce le perdite per irraggiamento in onda lunga. Ai due fenomeni accennati si aggiunge un immagazzinamento di energia nelle ore diurne da parte dei materiali delle costruzioni e del manto di asfalto delle strade (l'intensità di questo fenomeno è controllata dalla ammittanza termica funzione della densità, del calore specifico e della conduttività termica dei materiali) e la successiva restituzione di calore nelle ore serali e notturne. Infine l'energia immessa dal riscaldamento domestico e dal traffico urbano fornisce un ulteriore contributo all'isola di calore. Il parametro più interessante per caratterizzare le varie zone della città sotto questo profilo è il rapporto tra l'altezza degli edifici e l'ampiezza delle strade o in alternativa un indicatore della intensità abitativa.

Il calcolo del bilancio energetico con un modello appropriato, applicato rispettivamente agli edifici ed ai canyon stradali, ed esteso a vari settori omogenei della città consente di ricavare una vera e propria mappa termica, sia della temperatura di interfaccia che di quella dell'aria nella canopia urbana, in diverse ore del giorno, per le diverse stagioni, oppure in corrispondenza di una situazione sinottica prevista da modelli di circolazione a scala più grande.

(Dipartimento di Fisica, Cattedra di Meteorologia, Università "La Sapienza" Roma 1996).

La sede dei rilevamenti meteo, dal 2011 al 2014 e dal 2020

La concezione di fondo, largamente condivisa, che sta dietro alla scelta di non installare una stazione meteo sul terrazzo di un edificio alto 30 metri è che a tale altezza in molte condizioni atmosferiche i valori misurati cessano di essere rappresentativi del luogo e fanno statistica a sé, un po' come ad esempio la serie storica delle osservazioni del Collegio Romano che è tuttavia preziosa ed autorevole perchè cominciata oltre due secoli fa. Senza considerare altri pur importanti fattori basti dire che in città infatti a certe altezze si è soggetti a regimi di circolazione d'aria assai diversi rispetto al livello prossimo al suolo.

Partendo da questa certezza nel corso degli anni si è cercata una soluzione alternativa, giungendo già nel 2003 ad individuare una collocazione che permettesse un'altezza dal suolo stradale inferiore a 10 m, ma necessariamente superiore a 3 m. Successivamente opportuni aggiustamenti hanno portato ad allontanare sempre più dall'edificio la nuova sede ottenendo misurazioni di maggiore qualità fino a trovare una posizione ottimale nel gennaio 2011 (l'inizio della nuova decade) in prossimità della sede stradale.

La nuova collocazione è stata resa possibile dall'utilizzo di un termometro wireless (Oregon Scientific). La serie di dati del nuovo decennio è per conseguenza costituita, fino al marzo 2014, di soli valori di temperatura.

Il sensore era dotato di rain cover, solo in parte schermato (con lamine di materiale riflettente) ed era posizionato su di un ballatoio condominiale a 1,70 m (5 m dal suolo). La serie include tutti i mesi dell'anno ad eccezione di alcuni periodi estivi in cui l'attività è stata sospesa più che per ragioni di vacanze estive per motivi tecnici, essenzialmente difficoltà causate dal soleggiamento pomeridiano data l'esposizione a ovest.

Da gennaio 2020 con l'aggiunta del pluviometro e dell'anemometro i sensori si presentano raggruppati per motivi pratici in uno spazio assai limitato e il termo-igrometro è protetto da una costruzione di legno che funge anche da schermo solare per quelle ore del giorno in cui i raggi del sole raggiungono la facciata dell'edificio. Si tratta di una mini capannina aperta su due lati, semiaperta su un terzo e protetta da un pannello di plastica dotato di prese d'aria su un quarto lato (quello da esporre a nord).

La scelta tecnica di non verniciare di bianco la mini capannina si deve in parte allo spessore massiccio delle pareti, ma essenzialmente al fatto che essa verrà parimenti a trovarsi esposta alla radiazione solare soltanto per poche ore nell'arco della giornata. Si è ritenuto sufficiente verniciare di verde la facciata superiore del tetto dello schermo, per tutto il resto della struttura (interno compreso) si sono scelti tinta e motivo mimetici.Per la costruzione di questo schermo sul cui tetto sono stati poi posizionati pluviometro e anemometro si è utilizzato legno di abete in prevalenza e viti da legno. Ciascun pezzo è stato trattato con impregnante per legno e sono state impiegate vernici ad acqua e alla nitro. Per ottenere l'effetto mimetico delle pareti le vernici sono state date usando delle mascherine, una per ciascun colore. Nel complesso si sono rese necessarie una serie di lavorazioni e di tecniche e una conseguente serie di strumenti che hanno portato alla costituzione di un piccolissimo laboratorio (vedi ultima slide).

Immagini

  • Posizione gruppo sensori dal 2020
  • Lo schermo artigianale per la nuova stazione
  • Il gruppo sensori visto dalla strada
  • Posizione sensore dal 2011 al 2014
  • Posizione sensore rispetto alla stazione (periodo 2011-14)
  • La strumentazione utilizzata nel periodo
  • La "micro officina"