Il fenomeno delle isole di calore: definizione, cause e strategie di mitigazione

L’isola di calore urbana (Urban Heat Island – UHI) è un fenomeno climatico tipico dei contesti urbanizzati, che si manifesta attraverso temperature più elevate nelle aree cittadine rispetto alle zone rurali circostanti. Tale differenza termica, che può variare da pochi gradi fino a oltre 5–6 °C nelle ore notturne, deriva dall’alterazione del bilancio energetico naturale della superficie terrestre causata principalmente dalle attività umane e dalla morfologia delle città.

Definizione e natura del fenomeno

L’isola di calore si configura come un’anomalia termica dovuta all’accumulo e al lento rilascio di energia termica da parte dei materiali che compongono l’ambiente urbano — asfalto, cemento, laterizi — e dal calore generato dalle attività antropiche. Essa può interessare sia le superfici urbane (Surface Urban Heat Island), sia lo strato d’aria compreso tra il suolo e i tetti degli edifici (Urban Canopy Layer), sia infine gli strati atmosferici superiori (Urban Boundary Layer).
Il fenomeno è più pronunciato nelle ore notturne, quando la città rilascia il calore accumulato durante il giorno, e si attenua nelle ore diurne o in presenza di ventilazione e copertura nuvolosa.

Cause principali

Le cause dell’isola di calore urbana sono molteplici e interconnesse. Tra le principali si individuano:

1. Proprietà termiche e radiative dei materiali edilizi

Le superfici urbane sono costituite da materiali a bassa riflettanza (albedo) e alta capacità di assorbimento della radiazione solare. L’asfalto e il calcestruzzo, ad esempio, immagazzinano grandi quantità di calore durante il giorno e lo rilasciano lentamente di notte, impedendo il naturale raffrescamento dell’ambiente urbano.

2. Morfologia urbana e densità edilizia

L’addensamento degli edifici, l’altezza delle costruzioni e la ridotta presenza di spazi aperti creano i cosiddetti canyon urbani, che ostacolano la circolazione dell’aria e intrappolano la radiazione termica. La limitata visione del cielo (Sky View Factor) riduce la capacità della città di disperdere calore verso l’atmosfera.

3. Calore antropogenico

Le attività umane — traffico veicolare, impianti di climatizzazione, processi industriali e illuminazione artificiale — rilasciano ingenti quantità di calore. Questo contributo energetico, noto come flusso di calore antropogenico (QF), incrementa ulteriormente la temperatura dell’aria e altera il bilancio termico urbano.

4. Riduzione delle aree verdi e impermeabilizzazione del suolo

L’espansione urbana ha comportato la progressiva perdita di superfici vegetali e la diffusione di pavimentazioni impermeabili. Ciò riduce la capacità del suolo di assorbire e restituire umidità e limita i processi di evapotraspirazione, fondamentali per il raffrescamento naturale dell’aria.

5. Condizioni meteorologiche e climatiche locali

L’intensità dell’isola di calore è amplificata in condizioni di cielo sereno e venti deboli, mentre si attenua in presenza di nuvolosità o ventilazione. Le città costiere beneficiano spesso di una mitigazione naturale dovuta alle brezze marine, che favoriscono la dispersione del calore.

Effetti ambientali e sociali

Le isole di calore producono impatti significativi sull’ambiente e sulla salute umana.
Dal punto di vista ambientale, contribuiscono all’aumento delle temperature medie, alla formazione di inquinanti fotochimici come l’ozono troposferico e all’incremento del consumo energetico per il raffrescamento estivo.

Dal punto di vista sanitario, l’elevata temperatura urbana può provocare stress termico, disidratazione e aggravamento di patologie cardiovascolari e respiratorie, incidendo soprattutto sui soggetti più vulnerabili — anziani, bambini e persone con malattie croniche.

A livello economico, l’isola di calore comporta costi aggiuntivi legati all’aumento della domanda energetica e alla manutenzione delle infrastrutture esposte a stress termici elevati.

Strategie e soluzioni di mitigazione

La mitigazione delle isole di calore urbane richiede un approccio integrato, capace di coniugare innovazione tecnologica, pianificazione urbana e sostenibilità ambientale. Le principali strategie di intervento includono:

1. Adozione di materiali riflettenti e “cool surfaces”

L’impiego di pavimentazioni e coperture ad alta albedo e elevata emissività infrarossa (come vernici riflettenti, cool roofs e cool pavements) riduce l’assorbimento della radiazione solare e la temperatura superficiale degli edifici e delle strade.

2. Incremento delle superfici verdi e permeabili

La realizzazione di parchi, giardini, tetti e pareti verdi, insieme alla diffusione di pavimentazioni drenanti e inerbite, favorisce l’evapotraspirazione e la riduzione della temperatura superficiale. Le infrastrutture verdi contribuiscono inoltre alla gestione sostenibile delle acque meteoriche e al miglioramento della qualità dell’aria.

3. Ottimizzazione della morfologia urbana e della ventilazione naturale

Una progettazione urbanistica attenta al rapporto altezza/larghezza (H/W) delle strade, all’orientamento degli assi viari e alla creazione di corridoi di ventilazione consente di favorire il ricambio d’aria e la dispersione del calore accumulato.

4. Riduzione del calore antropogenico e miglioramento dell’efficienza energetica

L’uso di edifici ad alta efficienza energetica, impianti a basso consumo, mobilità sostenibile e fonti rinnovabili riduce l’emissione di calore artificiale e le conseguenti alterazioni del microclima urbano.

5. Soluzioni basate sulla natura (Nature-Based Solutions)

Queste soluzioni integrano elementi naturali nei tessuti urbani — come alberature, bacini idrici e aree umide — favorendo la regolazione termica e l’assorbimento del calore. Esse rappresentano un approccio resiliente e multifunzionale, capace di migliorare la qualità ecologica e la vivibilità degli spazi urbani.

L’isola di calore urbana rappresenta una delle manifestazioni più evidenti dell’interazione tra cambiamento climatico e urbanizzazione.
Contrastarla richiede politiche coordinate e interdisciplinari che integrino pianificazione urbana, ingegneria ambientale e innovazione tecnologica, ponendo al centro il benessere delle persone e la tutela del territorio.
Promuovere città più verdi, permeabili ed energeticamente efficienti non solo riduce l’intensità del fenomeno, ma contribuisce alla costruzione di ambienti urbani più resilienti e sostenibili, in linea con gli obiettivi di adattamento climatico fissati dalle strategie nazionali ed europee.