In un mondo in cui più della metà degli 8,2 miliardi di persone vive in ambienti urbani e si prevede che questa cifra raggiungerà i 6,5 miliardi entro il 2050, le città si trovano ad affrontare sfide senza precedenti legate al cambiamento climatico e alla sostenibilità
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Uno dei fenomeni più problematici derivanti dalla rapida urbanizzazione sono le isole di calore urbane, aree in cui le temperature possono essere fino a 12°C più alte rispetto alle aree rurali circostanti, soprattutto di notte.
Questo fenomeno, causato dall'accumulo di calore sulle superfici impervie, dalla scarsa vegetazione e dall'intensa attività umana, ha conseguenze che vanno oltre il semplice aumento della temperatura. Le isole di calore urbane hanno un impatto diretto sulla salute fisica e sul benessere psicologico delle persone, modificano le abitudini quotidiane e alterano le dinamiche economiche delle città. Inoltre, possono portare a un aumento significativo dei tassi di morbilità e mortalità, nonché a un notevole incremento del consumo energetico nelle aree urbane.
La comprensione accurata di questo fenomeno attraverso informazioni dettagliate sulla temperatura della superficie terrestre negli ambienti urbani è diventata uno strumento essenziale per guidare le decisioni di pianificazione urbana e lo sviluppo di politiche climatiche efficaci. Tuttavia, gli studi su questo fenomeno sono parziali, relativi a poche città e con misurazioni diurne.
La missione Sirius di Thales Alenia Space, condotta dalla sede spagnola di Tres Cantos, propone una soluzione che permetterà di misurare il fenomeno delle isole di calore urbane su base giornaliera per tre anni, fornendo dati che serviranno a modellare le città del futuro, come ha dichiarato a Euronews María Andrea Vidal Urrutia, ingegnere di sistemi di Thales Alenia Space e responsabile del sistema end-to-end del progetto SIRIUS.
La missione Sirius: la tecnologia spaziale al servizio della sostenibilità urbana
Vidal Urrutia ha confermato che la missione è nata ed è proposta e guidata sia tecnicamente che scientificamente dalla Spagna: "Sirius è una missione spaziale che abbiamo proposto da Thales Alenia Space in Spagna, per il programma Scout dell'Esa, l'Agenzia Spaziale Europea".
Per affrontare questa sfida, l'Esa ha assegnato a Thales Alenia Space un contratto per realizzare lo studio di consolidamento della missione Sirius (Space Based Infra-Red Imager for Urban Sustainability). Questa missione fa parte delle missioni Scout del programma di osservazione della Terra FutureEO, caratterizzato da un approccio agile, veloce e a basso costo per testare nuovi concetti nel campo dell'osservazione della Terra.
Sirius è progettato per fornire osservazioni notturne (immagini) di diverse città europee su base giornaliera per un periodo di tre anni o più, utilizzando prodotti a infrarossi termici (Tir) che consentono di misurare la temperatura degli oggetti a distanza. Con una risoluzione nativa di 64 metri, perfettamente adatta alle esigenze di monitoraggio delle isole di calore urbane, la missione promette di rivoluzionare la nostra comprensione di come questi fenomeni modificano il clima locale.
Il cuore tecnologico della missione risiede nello strumento Smart-Tiri, sviluppato da Thales Alenia Space in Spagna. Questo strumento miniaturizzato di imaging a infrarossi termici impiega una soluzione di rilevamento innovativa basata su microbolometri, evitando la necessità di costosi sistemi di raffreddamento.
Vidal Urrutia ha confermato che viene utilizzato lo stesso sensore, ma che dovrà essere adattato per utilizzare un'orbita eliosincrona a un'altitudine diversa rispetto al progetto precedente: "Queste orbite di osservazione della Terra sono solitamente scelte eliosincrone perché ogni volta che si osserva lo stesso luogo sulla Terra, lo si osserva sempre con le stesse condizioni di illuminazione". Questa orbita spazza la Terra da nord a sud.
Questa tecnologia innovativa, compatta e ad alte prestazioni offre un costo molto competitivo, rispettando i vincoli di bilancio delle missioni Scout, che non possono superare i 35 milioni di euro incluso il lancio.
L'Esa ha selezionato inizialmente quattro progetti, tra i quali, dopo nove mesi di consolidamento, ne verranno scelti due che riceveranno il finanziamento completo e saranno realizzati come missioni Scout. Sirius è già nel periodo iniziale di nove mesi, essendo stato selezionato lo scorso giugno.
Per quanto riguarda il programma della missione, Vidal Urrutia ha confermato a Euronews che entro gennaio 2030, se Sirius sarà scelto come uno dei due progetti finali, dovrebbe fornire immagini di valore scientifico per lo studio delle isole di calore urbane.
Un consorzio internazionale guidato dall'eccellenza scientifica spagnola
Il progetto è condotto da un consorzio internazionale guidato da Thales Alenia Space in Spagna, con la partecipazione di partner strategici di diversi Paesi europei. La responsabilità scientifica della missione è di José Antonio Sobrino, professore di fisica terrestre all'Università di Valencia, che svolge un ruolo cruciale nella definizione e nel perfezionamento degli obiettivi scientifici del progetto.
Sobrino, capo dell'Unità di Cambiamento Globale dell'Università di Valencia e direttore del Laboratorio di Elaborazione delle Immagini, apporta al progetto un'esperienza eccezionale. Con più di 300 pubblicazioni su riviste scientifiche ad alto impatto, è stato ricercatore principale in più di 70 progetti finanziati dalla Spagna, dall'Unione Europea e dall'Esa e ha supervisionato 25 tesi di dottorato.
Il suo riconoscimento internazionale si è consolidato nel 2019 quando gli è stato conferito il premio di ricerca Jaume I per le sue ricerche sui cambiamenti planetari e la creazione di algoritmi per calcolare la temperatura della superficie terrestre e degli oceani.
Il consorzio comprende anche Kongsberg Nano Avionics in Lituania, responsabile della piccola piattaforma satellitare basata sul suo modello MP42H collaudato in volo; Thales Alenia Space in Francia, che eseguirà l'analisi della missione e supporterà lo sviluppo del simulatore end-to-end; e l' Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), responsabile della definizione del simulatore di prestazioni.
La missione Sirius rappresenta un passo significativo verso la comprensione e la gestione delle sfide urbane del futuro, fornendo strumenti scientifici avanzati per creare città più sostenibili e resilienti di fronte ai cambiamenti climatici.
Le immagini e le misurazioni di Sirius forniranno a Jose Antonio Sobrino i dati necessari per regolare o correlare il suo modello matematico per calcolare le temperature che le isole di calore urbane raggiungeranno. Secondo Vidal Urrutia: "Da questi prodotti e modelli di mappe di calore o di temperatura, possiamo produrre prodotti più derivati come gli indici di comfort, prodotti diversi e più elaborati che ci danno informazioni sul benessere della popolazione".
Verso un futuro urbano più sostenibile
I dati accurati e continui che la missione Sirius fornirà sulle temperature urbane aprono un'ampia gamma di possibilità per trasformare la pianificazione e la gestione delle città del futuro.
Gli urbanisti possono sfruttare strumenti di pianificazione e regolamentazione che includono la promozione di infrastrutture verdi e blu, l'uso di materiali chiari per tetti e pavimentazioni, l'installazione di tetti verdi e l'espansione e la conservazione delle chiome degli alberi urbani.
Queste informazioni dettagliate consentiranno di attuare strategie di mitigazione del calore fin dalle prime fasi di pianificazione, creando aree urbane compatte e percorribili, punteggiate da infrastrutture verdi per promuovere l'attività fisica e ridurre l'inquinamento atmosferico legato alle emissioni dei veicoli.
Nel campo della salute pubblica, la mappatura continua del calore offrirà strumenti fondamentali per affrontare le significative disparità sociali. L'esposizione individuale al calore è associata a esiti negativi per la salute e l'economia, e le persone di colore e quelle che vivono in povertà sopportano un onere sproporzionato dell'esposizione al calore urbano in quasi tutte le grandi città. I servizi di emergenza saranno in grado di anticipare i picchi di domanda ospedaliera e di ottimizzare l'allocazione delle risorse durante gli episodi di stress da caldo estremo.
La dimensione economica presenta impatti quantificabili e sostanziali. Ogni aumento di 1°C della temperatura aumenta la domanda di energia dallo 0,5 per cento per cento al 5 per cento, a seconda del livello locale di penetrazione dell'aria condizionata. In Europa, i costi economici associati sono considerevoli: la mortalità legata al caldo e al freddo indotta dalle isole di calore urbane è associata a un impatto economico compreso tra 192 e 314 euro per abitante urbano adulto all'anno, paragonabile ai costi dell'inquinamento atmosferico e dei trasporti.
La missione Sirius contribuirà anche allo sviluppo di politiche climatiche urbane più efficaci: "E questi dati sono interpretabili non solo dalla comunità scientifica ma anche dagli utenti coinvolti nel processo decisionale, come i comuni, i governi o anche le aziende che sviluppano tecnologie per la pianificazione urbana, i materiali, l'edilizia, l'architettura, l'urbanistica e così via. In fin dei conti, questo è l'obiettivo finale. È migliorare il modo in cui progettiamo le città per mitigare l'effetto delle isole di calore", afferma Vidal Urrutia.
Molte strategie di mitigazione delle isole di calore rendono l'ambiente urbano più sano e vivibile in altri modi: piantare alberi può portare a una migliore qualità dell'aria, a una migliore gestione delle acque meteoriche, a una riduzione del rumore e a un aumento dell'habitat della fauna selvatica.
Queste informazioni saranno fondamentali per le città per sviluppare soluzioni integrate che affrontino contemporaneamente più sfide urbane e raggiungano gli obiettivi di sostenibilità stabiliti negli accordi internazionali sul cambiamento climatico.