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Inquinamento, Clima e Riscaldamento globale

Un aiuto dallo spazio per proteggere la città nell’era della crisi climatica

Delta del fiume Yukon, Alaska, USA. USGS Landsat-8 OLI, NASA.

Il telerilevamento satellitare è utile per mappare e misurare numerosi parametri ambientali. Permette per esempio di mappare i flussi termici e le isole di calore, come quelli propri delle nostre città, e quindi di individuare soluzioni per aumentarne resistenza e resilienza nell’era della crisi climatica: una fra tutte la selvicoltura urbana.

La temperatura della superficie terrestre (Land Surface Temperature, LST), è un fattore importante nel cambiamento climatico globale, nella crescita della vegetazione e nello sviluppo di isole di calore urbane (UHI) [Kalnay et al], ed è una delle variabili ambientali più importanti misurate dal telerilevamento satellitare. Esistono molti programmi di osservazione della Terra i cui dati di copertura globale sono accessibili gratuitamente: dal programma spaziale europeo Copernicus con le missioni Sentinel dell’ESA al programma Planet di Google, ma anche MODIS e Landsat della NASA e dello US Geological Survey. A oggi le missioni scientifiche statunitensi Landsat sono le uniche a disporre di una serie di dati trentennale (dunque su scala climatica e non solo metereologica secondo le linee del WMO - OMM).

Il nostro gruppo di ricerca ha adottato dati multispettrali, che rilevano cioè diverse regioni dello spettro elettromagnetico EM (dal visibile al termico), in serie multitemporali dal 2013 al 2018, ovvero immagini della stessa area acquisite a cadenza periodica con intervalli regolari, della missione Landsat-8 con una risoluzione geometrica dai 30 m a 100 m in funzione della regione dello spettro EM indagata.
Mediante i dati dei sensori del visibile e dell’infrarosso (OLI), e quelli a infrarossi termici (TIRS) presenti sul satellite artificiale, abbiamo mappato le diverse tipologie di copertura del suolo (in particolare la vegetazione con un indice noto come NDVI) e i flussi termici sull’area metropolitana di Torino. A partire dalla mappatura della LST e tramite opportuni calcoli di geostatistica abbiamo definito le isole di calore urbane, considerando sia tutte le stagioni sia le sole estati meteorologiche (convenzionalmente dal 1/06 al 31/08).
Fine principale del lavoro è stato fornire uno strumento per la gestione urbana attuale e la futura pianificazione che aumenti la resistenza e la resilienza della città al cambiamento climatico attraverso azioni di mitigazione e adattamento, considerando l’aumento della frequenza delle ondate di calore. Le LST sono state calcolate con l'equazione del trasferimento radiativo (RTE) mentre l’emissività della superficie terrestre secondo il metodo delle soglie NDVI [Sobrino, et al; Jimenez-Munoz, et al; Skoković et al.]. Abbiamo mappato le superfici con comportamento termico simile con analisi cluster K-means usando una classificazione automatica [Conrad et al.]. e validato il calcolo del LST tramite stazioni di misura a terra.

Le analisi hanno mostrato come le aree verdi e le superfici a elevato albedo (in cui cioè la radiazione solare viene riflessa in tutte le direzioni, più che assorbita) hanno un ruolo significativo nella regolazione dei flussi di calore attenuando le temperature superficiali e migliorando la vivibilità. La silvicoltura urbana può dunque essere un utile strumento per mitigare le ondate di caldo estivo e tentare di regolare l'elevata domanda di energia per il raffreddamento degli edifici. L'analisi ha rivelato come le isole di calore siano state numerose e più intense dove la vegetazione e l’albedo sono più ridotti, ad esempio in corrispondenza di edifici in cemento e asfalto molto diffusi.

Il lavoro è stato di recente pubblicato su Remote Sensing Technologies and Applications in Urban Environments. Come passo successivo analizzeremo un dataset trentennale quindi su scala climatica, e non solo meteorologica come fatto fino a ora, per una corretta gestione e pianificazione futura.

Questa storia di ricerca si trova in:


un racconto di
Tommaso Orusa
Enrico Borgogno Mondino
DIPARTIMENTO / STRUTTURA

Pubblicato il

05 novembre 2019

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