Attuazione di misure di adattamento concrete per la vostra città

• Piani di adattamento climatico personalizzati: Proposte studiate per la vostra città per misure come l'inverdimento dei tetti e delle facciate, la realizzazione di spazi acquatici e la desigillazione delle superfici per ridurre efficacemente le temperature in città.
• Pianificazione urbana a prova di futuro: Mappe di calore e proiezioni di temperatura degli scenari attuali e futuri (ad esempio, 2050 e 2085) per la pianificazione e l'adattamento a lungo termine.
• Sviluppo sostenibile delle infrastrutture: Pianificazione urbanistica basata su dati scientifici per sviluppare infrastrutture che supportino la crescita urbana sostenibile e la resilienza.
• Supporto al processo decisionale: Costante supporto e affiancamento nell'attuazione delle misure di follow-up per garantire un miglioramento e un adattamento continui.
• Misure di adattamento basate sulla scienza: Modelli comprovati di bilancio energetico superficiale (SUEWS) sono utilizzati per previsioni e analisi accurate delle strategie di adattamento ai cambiamenti climatici, al fine di fornire una solida base scientifica per il processo decisionale.

Isole di calore urbano

L'effetto isola di calore è un fenomeno tipico del clima delle città, ed è caratterizzato da una differenza di temperatura dell'aria tra il centro cittadino esposto al calore e le aree rurali circostanti più fresche. La maggiore differenza di temperatura dell'aria si verifica solitamente di notte e può raggiungere i 10 gradi (a seconda della città). Molti luoghi specifici all'interno del centro città sono particolarmente esposti al calore. Si tratta dei cosiddetti hotspot. Questi luoghi caldi sono tipicamente regioni con un'alta densità edilizia, reti stradali e superfici impermeabilizzate dove il calore si accumula facilmente.

La mappa dell'isola di calore urbana (sopra) mostra l'intensità dell'isola di calore urbana per la città di Zurigo (CH) con una risoluzione orizzontale di 10 x 10 m, a titolo di esempio. Le aree in rosso indicano i luoghi caldi, mentre quelle in blu rappresentano le aree più fresche.

Con l'aiuto delle mappe di calore, è possibile avere informazioni specifiche a livello locale su notti tropicali, giorni di calore, giorni di riscaldamento e giorni di raffreddamento. Queste analisi possono essere calcolate sia per l'anno in corso, sia per il futuro prossimo e remoto, utilizzando gli scenari di emissione RCP. Le analisi costituiscono quindi un significativo contributo scientifico alla gestione del calore di una città e forniscono un importante strumento di supporto decisionale per sostenere le città con dati affidabili nella lotta al cambiamento climatico.

Scenari di pianificazione urbanaScenari di pianificazione urbana

A causa delle superfici impermeabilizzate (ad esempio, cemento o pavimentazioni), le città contribuiscono al proprio riscaldamento. Ad esempio, l'impermeabilizzazione delle superfici impedisce l'assorbimento dell'acqua che potrebbe poi evaporare, raffreddando l'ambiente. Invece, la superficie assorbe la radiazione solare a onde corte e la rilascia successivamente sotto forma di calore. La mancanza di ventilazione causata dallo sviluppo urbano compatto impedisce la circolazione delle masse d'aria e, di conseguenza, il raffreddamento delle aree urbane. Questi sono solo alcuni dei fattori che influenzano il clima urbano e che portano a un riscaldamento generale della città.

È altrettanto evidente che esistono vari modi per modificare il clima urbano attraverso misure di adattamento. Tra questi, l'inverdimento dei tetti e delle facciate, l'utilizzo di asfalto bianco, la desigillazione delle superfici e l'irrigazione.

La desigillazione delle superfici può essere una misura di adattamento molto efficace quando le aree permeabili all'acqua coprono gran parte della città. Quando le superfici sono sigillate, l'acqua piovana non può più penetrare e successivamente evaporare, contribuendo così al raffreddamento. Invece, le superfici sigillate si riscaldano e contribuiscono al riscaldamento generale della città. L'impermeabilizzazione può ripristinare le funzioni naturali del suolo e la capacità di percolazione, rendendo le superfici più resistenti alle inondazioni. Le superfici non sigillate possono essere rinverdite o inghiaiate. La vegetazione in più contribuisce a sua volta al raffreddamento della città. Le chiome degli alberi riducono la luce solare che raggiunge il suolo, cioè l'ombra mantiene il terreno fresco e aumenta il comfort termico. Inoltre, la vegetazione può avere una serie di benefici per il microclima attraverso l'evapotraspirazione o la regolazione del movimento dell'aria e migliori condizioni per gli organismi viventi.

Questo servizio esplora l'impatto delle misure di adattamento al cambiamento climatico con la rete di misura IoT. Viene condotta un'analisi specifica puntuale delle variazioni della temperatura dell'aria e delle temperature di superficie, basata su modelli di bilancio energetico di superficie comprovati (SUEWS, o Surface Urban Energy Water-balance Scheme). Nell'ambito di questo servizio, è possibile testare più di 20 diverse strategie di mitigazione dei cambiamenti climatici.

I modelli SUEWS calcolano la riduzione della temperatura superficiale e della temperatura dell'aria (rispetto allo stato attuale) per diverse misure di adattamento ai cambiamenti climatici. L'analisi si concentra sulle aree particolarmente calde della città. In questo modo, vengono utilizzate quattro diverse strategie con diverse opzioni (vedi tabella sotto), simulando misure di adattamento di diverse dimensioni.

Sintesi delle possibili strategie di adattamento al clima

Strategie blu	Strategie verdi	Misure su edifici	Misure tecniche per modificare le proprietà dei materiali
Irrigazione di aree verdi	Inverdimento dei tetti	Inverdimento delle facciate	Materiali termoisolanti per tetti (cool roofs)
Realizzazione di fontane e spazi acquatici	Piantagione di nuovi alberi	Materiali adattati ai cambiamenti climatici per edifici	Materiali adattati ai cambiamenti climatici per l'asfalto (cool pavements)
	Realizzazione di nuove aree verdi		Strade bianche

L'analisi distingue in base all'ora del giorno, alla stagione e a una serie di condizioni atmosferiche (come le condizioni del vento, la copertura nuvolosa e i giorni di caldo). La combinazione con gli scenari di emissione dei cambiamenti climatici (dal rapporto IPCC) consente di confrontare le condizioni attuali con quelle previste per il 2050 (opzionalmente per il 2085). In questo modo, è possibile stimare i diversi impatti del cambiamento climatico, con e senza misure di adattamento. I dati vengono forniti tramite un repository web (ad esempio, OneDrive) come file csv e png (o simili). Questo servizio può anche distinguere tra analisi unidimensionali (1D) specifiche per i punti e analisi bidimensionali (2D) per le aree.

Mentre le analisi 1D si concentrano su un luogo specifico e rappresentativo, le analisi 2D coprono un'area per la quale vengono combinate le misure di adattamento ai cambiamenti climatici.

I risultati vengono poi sottoposti agli amministratori comunali affinché decidano quali sono le misure più opportune per l'adattamento ai cambiamenti climatici, che possono poi essere attuate dalla città.

Approccio tecnico

L'analisi è condotta tramite SUEWS, sulla base delle misurazioni della temperatura dell'aria nei dintorni dell'area di interesse. L'analisi fornisce risultati per la temperatura superficiale e la temperatura dell'aria.

In primo luogo, viene effettuata una simulazione di riferimento dello stato attuale dell'area. In seguito, vengono condotte diverse "analisi di sensitività", in cui la superficie dell'area viene modificata artificialmente. La modifica artificiale della superficie cambia importanti proprietà del materiale specifiche della superficie, come l'albedo, l'emissività, la conducibilità termica e altre.

Le differenze (prima - dopo) nelle variabili della temperatura superficiale e della temperatura dell'aria vengono determinate da un calcolo della differenza

ΔT=T_sens-T_ref

in cui T_sens è la temperatura dell'analisi di sensitività (dopo l'adattamento) e T_ref è la temperatura della simulazione di riferimento (prima dell'adattamento).

In totale, possono essere modificati 3 diversi gruppi di parametri:

1. La strategia di adattamento al cambiamento climatico
2. L'opzione di adattamento al cambiamento climatico
3. L'entità della misura di adattamento

Per verificare l'efficacia della misura di adattamento al cambiamento climatico prevista, l'area dell'adattamento può essere aggiustata per dimensione nel modello. In questo modo è possibile rispondere a domande come, ad esempio, come cambia la riduzione della temperatura se l'area considerata viene raddoppiata o dimezzata. La riduzione della temperatura dovuta alla misura di adattamento viene simulata per l'area della misura di adattamento e poi estrapolata all'intera area.

La temperatura superficiale e la temperatura dell'aria vengono indicate per le seguenti condizioni:

• Ora del giorno: condizioni diurne vs. notturne
• Stagioni: condizioni estive vs. invernali
• Radiazione: condizioni nuvolose vs. soleggiate
• Vento: condizioni di vento vs. assenza di vento
• Condizioni attuali vs. condizioni nel 2050
• Tutti i risultati saranno presentati sotto forma di grafici, mappe o tabelle con tendenze, estremi e distribuzioni di frequenza.

Un esempio: Area del Triangolo a Basilea, CH

Questo rapporto analizza la desigillazione come misura di adattamento ai cambiamenti climatici. A tal fine, è stata studiata l'area cosiddetta "del Triangolo" nella città svizzera di Basilea (nel quartiere di Erlenmatt, vicino a Badischer Bahnhof).

Un'ampia area impermeabilizzata è stata desigillata, ricoperta di ghiaia e piantata con 18 piccoli alberi. Questi continueranno a crescere nei prossimi anni, contribuendo a creare un ambiente più verde nell'area (figura seguente).

Area del Triangolo prima delle misure di adattamento (sinistra) e dopo (destra)

La fitta rete di misurazione IoT di Basilea è stata utilizzata per rilevare piccole variazioni della temperatura dell'aria rispetto alle zone circostanti (senza misure di adattamento). Per rilevare piccole differenze nella temperatura dell'aria nell'area del Triangolo, sono stati installati tre sensori nell'area tre mesi prima dell'inizio dei lavori di ristrutturazione. Inoltre, per il confronto sono stati utilizzati 12 sensori di riferimento nelle vicinanze (figura seguente). Per il confronto sono stati utilizzati i valori medi dei tre sensori dell'area del Triangolo e dei 12 sensori dell'area di riferimento.

Posizioni delle stazioni meteorologiche nell'area del Triangolo (tre stazioni all'interno del cerchio nero) e nell'area di riferimento circostante (12 stazioni all'interno del cerchio blu).

La figura successiva, in basso a sinistra, mostra la differenza di temperatura dell'aria (area del Triangolo - area di riferimento) prima, durante e dopo l'attuazione dell'azione di mitigazione (sul lato sinistro). Prima dell'adattamento, le differenze tra l'area del Triangolo e l'area circostante erano in media di - 0,3°C, il che significa che l'area circostante era più calda di quella del Triangolo. Dopo l'attuazione della misura di adattamento, le differenze tra l'area del Triangolo e l'area circostante sono di 0,6°C inferiori a 0. Pertanto, l'area del Triangolo ha un effetto di raffreddamento di 0,3°C grazie all'attuazione della misura di adattamento.

Esempio: Area di Klybeck a Basilea, CH

Le città registrano temperature più elevate rispetto alle aree rurali circostanti. Soprattutto nei mesi estivi, la differenza di temperatura tra aree urbane e rurali può essere di diversi gradi Celsius. Per questo motivo si verficano specialmente nei centri urbani delle Isole di Calore (UHI).

Esistono vari modi per contrastare questo effetto, come l'espansione delle aree verdi o l'uso di superfici chiare per aumentare la percentuale di luce solare riflessa. Quest'ultimo fa sì che la superficie terrestre assorba meno calore e di conseguenza si riscaldi meno.

Nell'ambito di questo progetto pilota in collaborazione con Swiss Rhine Ports, un intero tratto di strada nella zona portuale di Kleinhüningen è stato dipinto di bianco. L'effetto albedo è stato determinato con l'aiuto di vari sensori di misurazione e immagini a infrarossi. Lo scopo dello studio era quello di approfondire i vantaggi e gli svantaggi di una pavimentazione bianca utilizzando un'area di sperimentazione pratica. Si voleva inoltre dimostrare in che misura il microclima esistente è influenzato da piccoli cambiamenti della struttura della superficie.

Area di Klybeck prima delle misure di adattamento (sinistra) e dopo (destra)

Le due immagini mostrano chiaramente l' effetto della pavimentazione bianca sulla temperatura superficiale della strada. Rispetto alla prima immagine, la sezione stradale dipinta di bianco ha contribuito a ridurre la temperatura superficiale di circa 7°C.

Validazione delle strategie di adattamento

La validazione delle strategie di mitigazione dei cambiamenti climatici fa parte della catena decisionale e costituisce un importante ciclo di feedback per le città nel pianificare, dare priorità ed eseguire le misure di mitigazione. Un monitoraggio continuo è indispensabile per individuare nuove tendenze e per analizzare come sta cambiando il clima della città.

L'aumento della temperatura dell'aria, causato dal cambiamento climatico, ha un impatto più pesante sulle città che sulle zone rurali circostanti. La temperatura media dell'aria nelle città è superiore di almeno 2°C rispetto a quella delle zone circostanti. Pertanto, qualsiasi ulteriore aumento futuro della temperatura causato dal cambiamento climatico avrà con ogni probabilità gravi conseguenze per le città.

Dopo che la città ha deciso quali misure di adattamento ai cambiamenti climatici sono le più adatte e le più efficienti, segue l'attuazione. Di solito, meteoblue propone almeno 4 misure di adattamento climatico in luoghi selezionati all'interno della città, a seconda della decisione della città stessa.

Almeno 6 mesi (preferibilmente 12 mesi) prima dell'attuazione delle misure, le stazioni di misurazione vengono installate in luoghi predefiniti, in cui si svolgeranno le misure, e nelle loro vicinanze (se non ci sono ancora stazioni di misurazione disponibili), in base a un piano di posizionamento. Le stazioni raccolgono dati in modo continuo da prima a dopo l'attuazione delle misure. Questi dati vengono utilizzati in un'analisi statistica per convalidare gli adattamenti ai cambiamenti climatici. Entro 6 mesi dal completamento delle misure di adattamento, si svolgeranno le prime analisi di validazione che consentiranno agli urbanisti di monitorare l'effetto delle strategie di adattamento, individuare nuove tendenze e analizzare come sta cambiando il clima della città.