Le grandi città alterano l’atmosfera, spesso generando più precipitazioni, ma possono anche avere un effetto prosciugante

Secondo uno studio pubblicato lunedì su Proceedings of the National Academy of Sciences, le aree urbane più grandi del mondo hanno un’influenza sproporzionata sui modelli climatici e meteorologici regionali, creando spesso “isole umide”, con maggiori precipitazioni sulle città e sulle aree adiacenti sottovento.

La ricerca finanziata dalla NASA ha utilizzato dati satellitari per misurare le precipitazioni nelle città più popolate del mondo e nei dintorni (1.056 città) dal 2001 al 2020, scoprendo che il 63 percento di esse ha ricevuto più precipitazioni annuali nelle aree urbane e sottovento rispetto alle aree rurali confinanti.

Le città influenzano il meteo e il clima regionale perché modificano la temperatura e la consistenza del terreno, che a sua volta influenza il modo in cui l’aria scorre sulla terraferma, e perché producono nubi di minuscole particelle inquinanti chiamate aerosol, che possono provenire da diverse fonti, tra cui emissioni industriali, gas di scarico delle automobili e persino alberi, che possono produrre più o meno pioggia, a seconda della loro esatta composizione chimica.

In pratica, quando l’aria umida scorre sulle città, il calore che sale dalle aree pavimentate come bolle in una lampada a lava, combinato con la turbolenza creata dagli edifici alti, spinge l’umidità verso l’alto dove, potenzialmente infiltrata dall’inquinamento da aerosol, può condensarsi e ricadere in superficie sotto forma di pioggia in quantità maggiori rispetto alle aree vicine non sviluppate.

Ad esempio, Houston, in media, riceve quasi 5 pollici di pioggia in più all’anno rispetto alle aree rurali circostanti. Oltre a Houston, le città con le maggiori anomalie di precipitazione includono Ho Chi Minh City, Vietnam; Kuala Lumpur, Malesia; Lagos, Nigeria; e l’area metropolitana di Miami-Fort Lauderdale-West Palm Beach.

Ma la ricerca ha anche documentato un effetto di siccità nel 37 percento delle principali città studiate, tra cui Seattle, dove gli effetti dello sviluppo urbano e di altri fattori hanno provocato un’anomalia nelle precipitazioni annue negative di quasi 8 pollici, il deficit più grande misurato nello studio.

I ricercatori hanno affermato che le anomalie negative delle precipitazioni si verificano in genere nelle città situate in valli e pianure, dove le montagne vicine esercitano un’influenza maggiore sulle precipitazioni rispetto all’impronta urbana stessa. Le città in cui ciò è più pronunciato includono Kyoto, Giappone, e Giacarta, Indonesia.

Ma il segnale globale di “isola bagnata” è più forte, ha affermato il coautore Dev Niyogi, un geoscienziato presso l’Università del Texas, Austin, che si concentra sugli estremi climatici e sulle città intelligenti. L’entità dell’effetto è quasi raddoppiata durante il periodo di studio di 20 anni, aumentando le preoccupazioni sulle pericolose inondazioni urbane in un momento in cui le immagini di auto che lavano le strade cittadine sono diventate onnipresenti.

“Il nocciolo della scoperta è che le città mostrano globalmente una firma di precipitazioni variabili”, ha affermato. “E proprio come consideriamo le isole di calore urbane come una scoperta globale, allo stesso modo, penso che questa anomalia delle precipitazioni urbane sia una caratteristica globale. Abbiamo una buona fiducia nella solidità del risultato”.

Ha detto che gli scienziati sono a conoscenza dell’anomalia delle precipitazioni urbane da un po’ di tempo. “L’unicità sta nella natura globale di questo studio, che è il primo del suo genere”, ha detto. È tempestivo, ha aggiunto, perché il prossimo importante rapporto dell’Intergovernmental Panel on Climate Change, previsto per il 2027, si concentrerà sul cambiamento climatico e sulle aree urbane, dove vive il 55 percento della popolazione mondiale, una percentuale che si prevede aumenterà al 70 percento entro il 2050.

“L’uso di dati satellitari per valutare l’impatto delle città ci consente di effettuare questa analisi in tutto il mondo e di coprire tutti i continenti e tutti i climi”, un progresso significativo nella comprensione di come lo sviluppo umano su larga scala possa influenzare il meteo e il clima, ha affermato Valéry Masson, ricercatore del Centro nazionale francese per la ricerca meteorologica che non è stato coinvolto nello studio.

Ha affermato che lo studio mostra un collegamento tra le dimensioni della città e l’aumento delle precipitazioni, “quindi le città più grandi in futuro potrebbero avere un impatto maggiore sulle precipitazioni”.

Ma ha detto che il collegamento tra precipitazioni aumentate e isole di calore urbane e carichi di aerosol sembra essere statistico, “senza alcun collegamento causale dimostrato. Queste due quantità sono fortemente influenzate dalle dimensioni della città … quindi questi due processi potrebbero essere completamente scollegati dagli aumenti delle precipitazioni”, ha detto, aggiungendo che sarebbero necessari studi più dettagliati per dimostrare un collegamento più forte.

Adattamento con infrastrutture e pianificazione

A livello regionale, le città africane si sono distinte come gruppo nel nuovo studio. Su 17 città con anomalie di precipitazioni urbane superiori a 8 pollici all’anno, nove si trovano in Africa. La frazione è molto più bassa in Asia, ma il più grande effetto isola umida, con anomalie di precipitazioni positive di ben oltre 8 pollici, è stato misurato in due città di quella regione: Ho Chi Minh City e Kuala Lumpur.

Quando Rio de Janeiro e Seattle sono comparse nell’elenco delle città con un forte effetto prosciugante, Niyogi ha affermato che la sua attenzione è stata catturata dal fatto che Rio era stata al centro dell’attenzione dei media per essere quasi rimasta senza acqua.

“Vedere che la città, in effetti, ha un impatto sulla pioggia stessa mi ha fatto pensare che se qualcosa sta causando un cambiamento, e il cambiamento finora è negativo, allora si potrebbe rendere quella città diversa, per renderla positiva”, ha detto.

In entrambi i casi, un’opzione è quella di prendere in considerazione un’adozione più diffusa di infrastrutture che aiutino a promuovere “città spugna” in grado di assorbire l’umidità in eccesso e moderare le inondazioni nei periodi di pioggia e fornire acqua durante i periodi di siccità, ha affermato l’autore principale Xinxin Sui, un dottorando presso l’Università del Texas che studia il clima urbano presso la Cockrell School of Engineering.

“Quando piove molto, la spugna può assorbire quest’acqua e poi, se non piove per molto tempo, le persone possono pomparla fuori e usarla”, ha detto. “L’infrastruttura blu-verde è un concetto piuttosto popolare, piantare più alberi e aggiungere terreno, piuttosto che pavimentazione impermeabile, in modo che l’acqua possa infiltrarsi nel sottosuolo”.

In un quadro più ampio, ha aggiunto Niyogi, i risultati dello studio suggeriscono che, oltre a rendere le città più spugnose, è giunto il momento di iniziare a riflettere su come la loro progettazione spaziale influisce sul meteo e sul clima e di integrare tale conoscenza nella pianificazione a lungo termine.

Lo studio ha scoperto che la popolazione ha la correlazione più grande con le anomalie delle precipitazioni urbane rispetto ad altri fattori ambientali e di urbanizzazione. Questo perché popolazioni più grandi in genere creano aree urbane più dense e alte, insieme a maggiori emissioni di gas serra e quindi calore più pronunciato, ha affermato Niyogi.

“Nel contesto della disponibilità di risorse idriche, o della ricarica delle risorse idriche, possiamo pensare di creare pioggia, in un certo senso, nei luoghi in cui sarà importante e dove potrà essere immagazzinata”, ha affermato.

Ciò è possibile, ha aggiunto, “dal modo in cui progettiamo la città, dalla sua forma, dalla quantità di mitigazione dell’isola di calore e dal fatto che sia una città concentrata o dispersa”.

“Dov’è la mia nuvola?”

Il riscaldamento globale è anche un fattore chiave nell’equazione delle precipitazioni urbane, semplicemente perché un’atmosfera che si riscalda contiene circa il 7 percento in più di umidità per ogni grado Celsius di riscaldamento. E un maggiore riscaldamento amplifica anche l’effetto isola di calore urbano, che, a sua volta, intensifica l’effetto sulle precipitazioni in un ciclo di feedback climatico.

“Sappiamo che l’ambiente è molto più succoso”, ha detto Niyogi. “Ha un potenziale di convezione maggiore, e ciò che le città stanno fornendo è la forzatura che causa instabilità locale, un innesco per la pioggia”.

Descrive questo ai suoi studenti come bolle o palloncini pieni d’acqua che diventano più grandi, ha detto. “E ora, tutti i bambini seduti sotto lo stanno punzecchiando. Con solo 10 bambini, allora forse la probabilità di far scoppiare la bolla è minore. Ma se 30 di loro la stanno punzecchiando, cadrà tutto giù”.

Ha affermato che, in alcuni casi, le città potrebbero concentrare le precipitazioni che sarebbero cadute su un’area più ampia in uno spazio più piccolo, il che significa che un surplus di precipitazioni in una determinata città potrebbe comportare un deficit di precipitazioni nelle aree vicine o in altre città.

“Penso che una volta che ci rendiamo conto che le città stanno cambiando le temperature, che le città stanno cambiando le precipitazioni”, ha detto, “penso che non sia poi così inverosimile pensare, ehi, dov’è la mia nuvola?”

Molte città continuano a svilupparsi senza considerare l’impatto regionale e potrebbero trarre vantaggio da una pianificazione regionale più integrata, ha affermato.

“Penso che non sia poi così azzardato chiedersi: ehi, dov’è la mia nuvola?”

“Lo abbiamo visto nel modo in cui le città studiano e rispondono all’inquinamento atmosferico, dove hanno consorzi che lo stanno esaminando in modo multi-città”, ha detto. Potrebbe esserci un’opportunità di pensare alla sicurezza idrica nello stesso modo, ha detto.

“Ulteriori patti regionali su come le città vengono sviluppate potrebbero essere una possibilità nei prossimi decenni, una volta che avremo capito che le città cambiano la pioggia”, ha detto. “Il modo in cui useremo questo a nostro vantaggio dipenderà dalla nostra tecnologia e dalla nostra volontà e capacità di cooperare”.

Il coautore Marshall Shepherd, meteorologo e direttore del dipartimento di scienze atmosferiche presso l’Università della Georgia, ha affermato che la ricerca “dimostra che l’impatto dell’urbanizzazione può anche cambiare il clima, e va ben oltre il calore. La maggior parte delle persone vive nelle città e nei dintorni”, ha affermato. “Questo lavoro ha stabilito che gli effetti combinati delle emissioni antropogeniche e del cambiamento della copertura del suolo amplificano i rischi di inondazione”.