Gli edifici e l'asfalto di New York aiutano a catturare la luce del sole e provocano temperature più calde. Eric Meola/Collezione Iconica/Getty Images Se non puoi sopportare il caldo, uscire dalla città. Attiva il bollettino meteorologico locale e probabilmente noterai una strana tendenza. Le temperature sono spesso di qualche grado più alte nelle città rispetto alle zone rurali circostanti. Questa discrepanza di temperatura è il risultato di un bizzarro fenomeno noto come effetto isola di calore urbana .
Come il nome suggerisce, l'effetto trasforma le città in isole di calore. Secondo l'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti, le temperature nelle città degli Stati Uniti possono arrivare fino a 10 gradi Fahrenheit in più rispetto alle aree circostanti [fonte:EPA]. Normalmente la disparità di temperatura non è così grande, ma anche pochi gradi possono fare un'enorme differenza. La domanda di aria condizionata in estate porta a bollette energetiche più elevate. E molti sostengono che questo aumenti le emissioni di gas serra dalle centrali elettriche che forniscono quell'energia extra. D'altra parte, alcuni fanno notare che il ridotto fabbisogno di calore in inverno compensa i costi in estate. Inoltre, città più calde in inverno significano meno strade ghiacciate.
Forse il peggior risultato dell'effetto isola di calore è il numero di decessi legati al calore. Sebbene le tempeste che provocano danni ricevano la massima attenzione da parte dei media, la National Oceanic and Atmospheric Administration riferisce che il calore è solitamente più mortale. Negli Stati Uniti., il calore in genere uccide più persone ogni anno dei tornado, uragani, inondazioni e fulmini messi insieme [fonte:NOAA].
Quindi cosa crea l'effetto isola di calore urbana? E come possono ridurlo gli urbanisti?
I tetti e l'asfalto degli edifici delle città sono spesso di colore scuro, che aiuta a guidare l'effetto isola di calore urbana. David Zimmerman/UpperCut Images/Getty Images Per comprendere l'effetto isola di calore urbana, dobbiamo prima capire alcune semplici regole della fisica. Più importante, dovremmo capire che gli oggetti possono assorbire e riflettere la luce. Infatti, il colore di un oggetto dipende dal tipo di luce che riflette. Per esempio, un oggetto verde riflette la luce verde e assorbe tutti gli altri colori visibili della luce. Quando vediamo un oggetto verde, lo percepiamo come verde perché riflette la lunghezza d'onda verde del colore ai nostri occhi. Gli oggetti di colore più scuro sono eccellenti assorbitori di luce. Infatti, le superfici nere assorbono quasi tutta la luce. D'altra parte, le superfici di colore più chiaro non assorbono affatto molta luce, anzi la riflettono quasi tutta.
Quindi cosa ha a che fare l'assorbimento della luce con il calore? Quando un oggetto assorbe la luce, converte quella luce in energia termica, e lo emette di nuovo come calore. Così, perché gli oggetti neri assorbono più luce, inoltre emettono più calore. Ecco perché indossare una maglietta nera su un caldo, la giornata di sole ti renderà solo più caldo. La maglietta nera assorbe la luce e la emette sotto forma di calore sulla pelle. Indossa una camicia bianca, d'altra parte, aiuterà a riflettere la luce del sole e a mantenerti più fresco.
La velocità con cui un oggetto può riflettere la radiazione solare è detta sua albedo [fonte:Budikova]. Più grande è l'albedo di qualcosa, meglio riflette le radiazioni. L'asfalto tradizionale ha una bassa albedo, il che significa che riflette male la radiazione e invece la assorbe.
Quando costruiamo ed espandiamo le città, tendiamo a erigere edifici con superfici scure e a posare pavimentazioni in asfalto. Gli edifici e la pavimentazione assorbono una quantità significativa di luce e radiazioni e la emettono sotto forma di calore, riscaldando la città. Poiché più della metà delle superfici nelle città sono create dall'uomo, le città si scaldano più delle zone rurali, dove le strutture sono meno concentrate [fonte:EPA]. Questo assorbimento di calore è il motivo per cui la differenza di temperatura tra città e aree rurali è massima poche ore dopo il tramonto. Le città trattengono più calore per un periodo di tempo più lungo rispetto alle aree rurali [fonte:EPA].
Ma non è l'unica cosa che causa l'effetto isola di calore urbana. Gli scienziati ritengono che la vegetazione svolga un ruolo importante nel mantenere fresca un'area attraverso un processo chiamato raffreddamento evaporativo . Evaporazione è quando il liquido si trasforma in gas. Le piante assorbono l'acqua attraverso le loro radici e dipendono da essa per vivere. Ma dopo che la pianta ha finito con esso, l'aria secca assorbe quell'acqua trasformandola in gassosa acqua vapore . L'aria fornisce il calore che guida questo processo, quindi durante il processo l'aria perde calore e diventa più fresca. Sperimentiamo lo stesso tipo di cose quando sudiamo:quando l'aria colpisce la tua pelle sudata, assorbe l'umidità e raffredda l'aria intorno a te [fonte:Asimakopoulos]. Perché costruire una città significa sostituire la vegetazione con strutture, la città perde i vantaggi del raffreddamento evaporativo della vegetazione.
Anche altri fattori contribuiscono all'effetto. Ad esempio, auto e condizionatori, che sono onnipresenti nelle aree urbane, convertire l'energia in calore e rilasciare questo calore nell'aria.
Ora che sappiamo cosa sta causando questo fenomeno, impariamo i passaggi per ridurlo.
tetti verdi, come questo in cima al municipio di Chicago, contribuire a compensare l'effetto isola di calore urbana. Tim Boyle/Staff/Getty Images Per fortuna, poiché sappiamo cosa causa l'effetto isola di calore urbana, possiamo controllarlo in misura significativa. Alcune tecniche riducono la domanda di aria condizionata e riducono le bollette energetiche.
Perché le superfici scure e la bassa albedo delle strutture urbane riscaldano l'area, la soluzione logica sarebbe invertire questa tendenza. Gli urbanisti possono farlo dipingendo le strutture di bianco, o altri colori chiari. Questa tecnica di base fa molto per invertire l'effetto isola di calore urbana.
Però, ad alcune persone non piace l'idea di un abbagliante, città tutta bianca. Il rivestimento a bassa riflettività offre un'alternativa ed è disponibile in colori non bianchi. Questi tipi di rivestimenti riflettono radiazioni invisibili senza riflettere tutta la luce [fonte:Synneffa]. Così, mantengono un oggetto relativamente fresco senza sacrificare il suo colore scuro.
Alcuni rivestimenti ad alta riflettività possono essere applicati anche all'asfalto. Le guarnizioni per trucioli di asfalto e le guarnizioni per emulsione sono due di questi esempi che trattano l'asfalto per rendere la sua superficie più riflettente [fonte:EPA]. I processi riducono il fattore di albedo dell'asfalto, che è un importante contributo all'effetto isola di calore urbana.
Una moda che sta guadagnando popolarità è l'installazione di verde tetti in cima agli edifici della città. Questa soluzione non ha nulla a che fare con il colore. Un "tetto verde" è semplicemente un tetto che include piante e vegetazione. I tetti verdi sfruttano lo stesso effetto di raffreddamento evaporativo che le città perdono quando tagliano via la vegetazione. Quindi un tetto verde non solo impedisce al tetto dell'edificio di assorbire calore, ma ma rinfresca l'aria intorno, compensando in parte l'effetto isola di calore urbana. Molti edifici sostenibili utilizzano i tetti verdi per ridurre la dipendenza dal consumo energetico.
Diversi altri metodi aiutano anche a ridurre l'effetto isola di calore urbana. Ad esempio, tetto spruzzando è un'altra soluzione di raffreddamento evaporativo. Gli irrigatori sul tetto bagnano la superficie in modo che l'aria circostante si raffreddi attraverso l'evaporazione [fonte:Asimakopoulos]. Gli urbanisti hanno anche allestito parcheggi tradizionali lungo i lotti dove crescono alberi e vegetazione. Gli alberi ad alto fusto non solo contribuiscono al raffreddamento per evaporazione, ma forniscono anche l'ombra tanto necessaria.
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L'ipotetico vestitino nero della fisicaPer parlare del movimento del calore e dell'energia, gli scienziati usano un oggetto teorico che è un perfetto assorbitore (e quindi perfetto emettitore) di calore ed energia. Lo chiamano a corpo nero perché assorbe tutta la luce e ci sembrerebbe completamente nero. È uno degli strumenti fondamentali per gli studenti di termodinamica.
Fonti
