Processi meteorologici a scala urbana

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1 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria per l Ambiente e il Territorio Corso di Fisica dell Atmosfera e del Clima Processi meteorologici a scala 3 Maggio 2011 Lorenzo Giovannini 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

2 La maggior parte della popolazione mondiale vive in zone urbane Emissioni di inquinanti concentrate nelle città Comfort, qualità della vita e salute della popolazione Comportamento degli edifici 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

3 Q + Q F = Q H + Q E + Q S + Q A Q = radiazione netta Q F = flusso di calore di origine antropica Q H = flusso di calore sensibile Q E = flusso di calore latente Q S = flusso di calore immagazzinato Q A = avvezione (Oke 1988) 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

4 La presenza di una città altera sensibilmente il bilancio : aumento del flusso di calore sensibile rispetto al flusso di calore latente aumento del flusso di calore immagazzinato presenza del flusso di calore di origine antropica intrappolamento e multiple riflessioni della radiazione nella complicata geometria 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

5 (Piringer et al. 2005) 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

6 La presenza di un area altera sensibilmente anche il campo di vento. Il campo di vento deve adattarsi alla scabrezza dell area, che solitamente è molto più elevata rispetto alle aree naturali Minor ventilazione nei bassi strati a causa dell effetto di schermatura degli edifici Aumento della turbolenza di origine meccanica Formazione di vortici di ricircolo negli spazi tra gli edifici 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

7 Urban boundary layer (Oke 2006) 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

8 Urban canopy layer (Harman et al. 2004) 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

9 L isola di calore è il fenomeno meteorologico associato alle aree urbane più conosciuto e più studiato. La temperatura all interno delle aree urbane è solitamente di qualche grado più elevata rispetto a quella delle zone rurali circostanti. (Voogt 2000) 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

10 : cause aumento del flusso di calore sensibile rispetto al flusso di calore latente accumulo di calore durante le ore diurne e successivo rilascio in quelle notturne presenza del flusso di calore di origine antropica riduzione del mescolamento atmosferico a causa della minor ventilazione minor raffreddamento radiativo a causa della presenza di alti edifici 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

11 : note storiche Il primo studio di meteorologia fu effettuato da Luke Howard, nell opera The climate of London del ( Howard) In Italia la prima testimonianza di isola di calore è ad opera di Luigi de Bartolomeis, che nel suo Notizie topografiche e statistiche sugli stati sardi ( ) scrisse che la temperatura di Torino era fino a 4-5 C superiore a quella delle campagne circostanti la città. 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

12 : estensione spaziale L isola di calore è solitamente caratterizzata da un brusco aumento di temperatura alla periferia della città. Muovendosi verso l interno dell area, la temperatura generalmente cresce più lentamente, raggiungendo il suo massimo vicino al centro della città. (Oke 1987) 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

13 : intensità e popolazione Ogni centro abitato, seppur piccolo, ha la sua isola di calore. L intensità dell isola di calore generalmente aumenta all aumentare della popolazione. (Oke 1987) Per città europee: T u r = 2.01log(P) Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

14 : ciclo giornaliero La massima intensità dell isola di calore si tocca generalmente durante le ore notturne. Nelle ore centrali della giornata l intensità è invece molto debole o nulla. (Mills 2004) 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

15 : vento e nuvolosità L intensità dell isola di calore è anche influenzata dalle condizioni meteorologiche, in particolare da velocità del vento e copertura nuovolosa. (Morris et al. 2001) 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

16 : vento e nuvolosità (Morris et al. 2001) 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

17 : il caso di Trento 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

18 : il caso di Trento prometeo/home.htm 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

19 : il caso di Trento Ciclo giornaliero 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

20 : il caso di Trento Ciclo annuale 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

21 : il caso di Trento Intensità massima gionaliera 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

22 : il caso di Trento Orario dell intensità massima gionaliera 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

23 : il caso di Trento Dipendenza dalla velocità del vento 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

24 : il caso di Trento Dipendenza dalla copertura nuvolosa 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

25 Il canyon urbano Il canyon urbano è l unità base con la quale viene solitamente schematizzata la complessa morfologia. Il canyon urbano è costituito dalla massa d aria compresa tra due edifici posti uno di fronte all altro. Oke Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

26 Il canyon urbano:trento 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

27 Il canyon urbano: temperatura La temperatura delle superfici del canyon urbano è fortemente influenzata dalla presenza o meno di soleggiamento diretto. 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

28 Il canyon urbano: temperatura La temperatura dell aria (nella vicinanza delle superfici) riflette l andamento delle temperature superficiali. 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

29 Il canyon urbano: vento Quando la direzione del vento al di sopra del livello dei tetti è perpendicolare all asse del canyon si formano uno o più vortici di ricircolo. Quando la direzione del vento è parallela all asse del canyon si verifica un incanalamento. (Cai 2009) 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

30 Il canyon urbano: modellazione Modelli numerici che parametrizzano i flussi di energia all interno di un canyon urbano. (Masson et al. 2002) 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

31 Il canyon urbano: modellazione Confronto delle misure effettuate in via Rosmini con gli output del modello 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

32 Clima urbano: modelli a Nei modelli a le aree urbane vengono schematizzate come una sequenza di canyon urbani aventi le caratteristiche medie della città. 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

33 Uso del suolo Uso del suolo 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

34 Morfologia Altezza degli edifici Compattezza degli edifici λ p = A tetti A tot Morfologia λ b = A tetti +A muri A tot Frazione 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

35 Morfologia Edifici presenti nell area di Trento 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

36 Morfologia Altezza degli edifici 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

37 Morfologia Morfologia: λ p 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

38 Flusso di calore di antropogenico Q F = Q V + Q B + Q M Q V = calore antropogenico dovuto ai veicoli Q B = calore antropogenico dovuto a edifici e industrie Q M = calore antropogenico dovuto al metabolismo umano 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

39 Flusso di calore antropogenico Flusso di calore antropico: veicoli 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

40 Flusso di calore antropogenico Flusso di calore antropico: edifici 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

41 Clima urbano: modelli a Clark Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

42 Clima urbano: modelli a 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala

43 Clima urbano: modelli a Ciclo giornaliero dell isola di calore 3 Maggio 2011 Processi meteorologici a scala