L'ambiente al primo posto

ROMA – focus/ aise – L’effetto dei pannelli solari fotovoltaici sul microclima urbano dipende fortemente dalla superficie su cui vengono installati: è quanto emerge dai risultati di uno studio condotto dall’Istituto per la Bioeconomia del Consiglio nazionale delle ricerche pubblicato sulla rivista “Sustainable Cities and Society”, volto a indagare come diversi materiali e superfici presenti nelle nostre città contribuiscano alle cosiddette “isole di calore urbano” e come, invece, possano mitigarlo.
Il team ha preso in esame, in particolare, la città di Lucca e le aree rurali circostanti: in queste zone è stato effettuato da Regione Toscana un volo con sensori iperspettrali e nell’infrarosso termico ad alta risoluzione, misurando due elementi chiave: da un lato l’albedo, cioè la quota di radiazione solare riflessa dalle superfici (come tetti, asfalto, vegetazione e pannelli solari), dall’altro il calore effettivamente emesso. Questi sensori consentono infatti di stimare quanta radiazione solare viene assorbita e trattenuta dalla superficie terrestre, contribuendo al suo riscaldamento, e quanta invece viene riflessa nuovamente verso lo spazio. Queste informazioni permettono di capire quali superfici riscaldano maggiormente l’ambiente urbano e quali, invece, contribuiscono a raffreddarlo.
Con riferimento ai pannelli fotovoltaici, è emerso che se installati su parcheggi asfaltati o tetti metallici scuri, questi possono ridurre la temperatura superficiale fino a 5–10 °C in giornate estive. Al contrario, la loro installazione su superfici naturali come vegetazione e acqua — che presentano temperature più basse grazie all’evapotraspirazione o all’elevata capacità termica — può portare a un aumento della temperatura superficiale locale fino a 17 ºC.
“Le politiche urbane dovranno prediligere l’installazione di pannelli su superfici a basso albedo come coperture bituminose e asfalto, ed evitare l’installazione su superfici chiare ad elevato albedo”, spiega Beniamino Gioli (Cnr-Ibe) coordinatore delle operazioni. “In un futuro sempre più caldo e urbanizzato, le tecnologie di telerilevamento ad alta risoluzione possono guidare la pianificazione urbana, aiutando a comprendere l’impatto dei diversi materiali e del verde urbano sul bilancio energetico superficiale, contribuendo a fare scelte consapevoli e facendo la differenza tra città soffocanti e città sostenibili”.
Lo studio fornisce elementi utili per accelerare i processi di transizione energetica e di potenziamento della produzione da fonti rinnovabili, prima fra tutte il solare fotovoltaico.
“In Italia, la produzione di energia solare fotovoltaica ha raggiunto 43,5 GW di potenza installata e 44.3 TWh di energia prodotta nel 2025. Gli obiettivi al 2030 contenuti nel PNIEC prevedono il raggiungimento di circa 79GW di potenza fotovoltaica installata e una copertura di circa il 63% della domanda elettrica nazionale da fonti rinnovabili. Una installazione di larga scala di pannelli fotovoltaici in ambienti urbani e periurbani potrà contribuire al raggiungimento di questi obiettivi”, aggiunge Gioli. “Mentre un pannello fotovoltaico produce energia rinnovabile in modo per lo più indipendente dalla superficie su cui viene installato, esso altera il bilancio radiativo andando a modificare l’albedo ed il bilancio energetico superficiale, creando effetti micro climatici che possono essere benefici o dannosi in base alla tipologia della superficie preesistente. Mentre l’energia rinnovabile prodotta rappresenta un effetto cooling sul sistema climatico grazie alle emissioni evitate di gas serra, le alterazioni di albedo e della temperatura superficiale possono essere un cooling anche a livello locale (soluzioni win-win) ma anche un warming con effetti locali indesiderati”.
Un team internazionale, guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), ha mappato per la prima volta, con una risoluzione senza precedenti, la distribuzione delle masse degli addensamenti di gas e polveri da cui si accenderanno nuove stelle - la cosiddetta core mass function (CMF) - in una regione di formazione stellare esterna alla Via Lattea. Lo studio, pubblicato su Nature Communications, si è concentrato sulla regione 30Dor-10 nella Grande Nube di Magellano ed è stato reso possibile grazie alle dettagliatissime osservazioni condotte con il radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), in Cile.
Per raggiungere questo risultato, il team di ricerca ha spinto ALMA ai limiti delle sue capacità per questo tipo di studi, ottenendo una risoluzione angolare estrema di 0,05 secondi d’arco - equivalente a osservare una moneta da un euro a circa 100 km di distanza. Questa precisione ha permesso di distinguere dettagli di appena 2000 unità astronomiche (2000 volte la distanza Terra-Sole) a circa 160 mila anni luce da noi. All’interno di 30Dor-10 sono stati identificati 70 nuclei densi di gas e polveri, precursori delle stelle (detti core in inglese), distribuiti in quattro protoammassi. Per eliminare la contaminazione causata dal gas ionizzato tipico di queste zone estremamente dense e attive, è stato fondamentale combinare i dati di ALMA con le osservazioni dei telescopi spaziali Hubble e James Webb, che hanno anche confermato che questi nuclei sono ancora in una fase relativamente giovane della loro evoluzione.
“Siamo davvero entusiasti del risultato ottenuto con questo lavoro. Grazie ad ALMA, lo studio delle masse dei core nella nostra Galassia sta diventando ormai ‘routine’, suggerendo che, in particolare, la massa dei nostri core sembra evolvere nel tempo, in regioni particolarmente massicce”, commenta Alessio Traficante, ricercatore dell’INAF e primo autore del lavoro.
“Nessuno - aggiunge - aveva finora provato a condurre questo tipo di studi in regioni extragalattiche, che richiedono una risoluzione e una sensibilità significativamente più alte rispetto a quelle degli studi eseguiti nella Via Lattea (già particolarmente dispendiosi). L’identificazione di più di 70 nuclei in 30Dor-10 era un risultato per nulla garantito, considerato che siamo andati a osservare un ambiente con un mezzo interstellare dalle caratteristiche profondamente diverse rispetto a quello in cui si trovano le principali regioni di formazione stellare massiccia nella nostra Galassia, e non avevamo idea di cosa aspettarci prima di vedere le impressionanti immagini ottenute da ALMA a 2000 unità astronomiche in questa regione”.
Il confronto tra la distribuzione di massa dei core osservati nella Grande Nube di Magellano e quelli della Via Lattea nelle loro fasi iniziali ha mostrato che entrambe seguono un andamento analogo, noto come legge di Salpeter, nonostante le condizioni ambientali in questa regione siano molto differenti per metallicità, regimi di turbolenza e ionizzazione del mezzo interstellare.
La scoperta suggerisce che i meccanismi di frammentazione iniziale delle nubi molecolari siano indipendenti dall’ambiente circostante. Anche se, in regioni così estreme la distribuzione di massa delle stelle (detta initial mass function) può evolversi con un eccesso di stelle massicce, la fase iniziale di formazione dei core sembra restare coerente con quanto osservato nella nostra Galassia, ovvero che questi giovani core possono accrescere massa nel tempo.
Questo lavoro, che si collega ai Large Program di ALMA, come ALMA-IMF e ALMAGAL, apre la strada a uno studio sistematico della formazione stellare in altre galassie, utilizzando tecniche e metodologie finora applicate solo all’interno della Via Lattea. Il risultato consente finalmente di verificare se le leggi che governano la nascita delle stelle siano le stesse in ambienti diversi e più remoti del nostro universo. (focus\aise)