Ondata di calore

Un'ondata di calore è definita come un periodo prolungato di tempo eccessivamente caldo, che rappresenta una deviazione significativa dal clima tipico di una regione per quel periodo dell'anno. È caratterizzata principalmente da temperature massime diurne anormalmente elevate e, aspetto critico, è spesso accompagnata da temperature minime notturne elevate. Questo caldo prolungato, anche durante la notte, è un fattore critico che ne amplifica gli impatti.

Le definizioni specifiche di ondate di calore variano notevolmente a seconda della posizione geografica, del clima locale e dello scopo della definizione (ad esempio, per gli avvisi di salute pubblica o per le registrazioni meteorologiche). Tuttavia, una soglia meteorologica comune prevede che le temperature rimangano significativamente al di sopra della media stagionale locale per una durata di almeno 2-5 giorni consecutivi. Ciò che costituisce "significativamente sopra la media" può essere quantificato da:

• Superamento di un certo percentile di temperature storiche (come il 90° o il 95° percentile).
• Superamento di specifiche soglie di temperatura assoluta rilevanti a livello locale.

Le ondate di calore sono tipicamente associate a sistemi stazionari di sistemi stazionari di alta pressione nell'atmosfera, talvolta indicati come "cupole di calore". Questi sistemi inducono lo sprofondamento dell'aria. Scendendo, l'aria viene compressa e si riscalda. 

Inoltre, i sistemi di alta pressione sopprimono attivamente la formazione di nubi e precipitazioni. precipitazionie quindi la radiazione solare raggiunge ininterrottamente la superficie, riscaldando ulteriormente il suolo e l'aria sovrastante. La natura stagnante del sistema di alta pressione limita anche la circolazione orizzontale dell'aria, impedendo alle masse d'aria più fresche di entrare nella regione e intrappolando efficacemente il calore vicino alla superficie per un periodo prolungato.

Nelle aree urbane, questa situazione è spesso intensificata dall'isola di calore urbana. isola di calore urbana effetto isola di calore urbana. Gli ambienti costruiti, come l'asfalto e il cemento, assorbono e trattengono il calore più efficacemente dei paesaggi naturali circostanti. Ciò si traduce in temperature locali più elevate, particolarmente evidenti durante la notte, che aumentano ulteriormente i rischi per la salute e la richiesta di raffreddamento.

Come si manifestano le ondate di calore

L'esperienza e l'impatto di un'ondata di calore non sono uniformi, ma variano significativamente in base alle condizioni meteorologiche specifiche e all'ambiente locale:

Intensità diurna

La manifestazione più evidente è l'esperienza di temperature massime eccezionalmente elevate durante il giorno. Queste temperature possono superare di gran lunga le massime tipiche dell'estate, raggiungendo a volte i 40°C (104°F) o anche di più in molte regioni temperate e subtropicali. 

Anche l'intensità della radiazione solare diretta gioca un ruolo importante, soprattutto nei casi di cielo sereno caratteristici dei sistemi di alta pressione.

Calore notturno

Un aspetto critico, e spesso sottovalutato, di un'ondata di calore pericolosa è l'innalzamento delle temperature minime. Quando le temperature notturne rimangono elevate, sia il corpo umano che molti ecosistemi sono privati di un adeguato sollievo. 

Questo riduce la capacità del corpo di raffreddarsi e di recuperare dallo stress termico diurno, aumentando sostanzialmente il rischio di malattie legate al caldo e di mortalità, soprattutto in caso di eventi prolungati. Le notti tropicali, in cui la temperatura non scende sotto i 20°C (68°F), possono essere particolarmente stressanti.

Umidità

Il livello di umidità atmosferica influenza profondamente la percezione del calore e il suo impatto complessivo:

• Nei climi umidi: Le ondate di calore sono spesso caratterizzate da alti punti di rugiada. L'elevata umidità ostacola la capacità del corpo di raffreddarsi attraverso la sudorazione e l'evaporazione, facendo percepire le condizioni significativamente più calde e opprimenti di quanto suggerisca la sola temperatura dell'aria. Questo effetto viene spesso quantificato utilizzando l'indice di calore o la temperatura "percepita".
• Nelle regioni secche: Se l'umidità è bassa, le ondate di calore sono dominate da un'intensa insolazione e da temperature dell'aria molto elevate. La bassa umidità può portare a una rapida evaporazione dalle superfici e dai corpi, ma l'intensità del calore può essere estremamente pericolosa e il rischio di disidratazione è elevato. Il caldo secco aumenta anche in modo significativo il rischio di incendi.

Come vengono classificate le ondate di calore

Date le variazioni regionali, non esiste una definizione o un sistema di classificazione delle ondate di calore unico e universalmente condiviso. Tuttavia, le agenzie meteorologiche e di salute pubblica comunemente classificano o descrivono le ondate di calore utilizzando una combinazione dei seguenti criteri:

1. Temperature massime:
   
   • L'intensità è spesso definita in base a quanto la temperatura massima giornaliera supera un certo percentile della distribuzione storica delle temperature per quella data o periodo specifico (ad esempio, superando il 90° o il 95° percentile su un periodo di riferimento climatologico di 30 anni). Questa soglia relativa aiuta a tenere conto delle differenze climatiche regionali.
   • Alcune definizioni impiegano anche soglie di temperatura assolute (ad esempio, il superamento di 35°C, 40°C o anche più per un determinato numero di giorni), in particolare nelle regioni in cui tali temperature sono relativamente rare.
   • La soglia specifica scelta dipende spesso dalla vulnerabilità della popolazione e delle infrastrutture locali.
2. Temperature minime:
   
   • Sempre più spesso le definizioni di ondata di calore, soprattutto quelle incentrate sugli esiti per la salute pubblica, includono criteri per le alte temperature minime notturne.
   • Le notti calde persistenti sono un fattore critico nell'esacerbare lo stress da calore nelle popolazioni vulnerabili, impedendo il recupero fisiologico durante il sonno. Spesso vengono utilizzate metriche come il numero di notti consecutive al di sopra di una certa soglia di temperatura (ad esempio, 20°C o 25°C).
3. Durata:
   
   • Un'ondata di calore richiede in genere un numero minimo di giorni consecutivi in cui sono soddisfatti i criteri di temperatura. Di solito questo numero varia da 2 a 5 giorni consecutivi, ma alcune definizioni possono richiedere una durata minima più lunga.
   • Gli eventi di lunga durata sono generalmente più pericolosi e impattanti. Alcune ondate di calore, in particolare quelle legate a modelli di blocco atmosferico persistenti, possono durare una settimana, due settimane o anche di più, causando uno stress cumulativo sui sistemi e sulle popolazioni.
4. Indicatori composti:
   
   • Per fornire un quadro più completo dello stress da calore, alcune agenzie utilizzano indici che combinano più fattori come la temperatura, l'umidità e la durata. Gli esempi includono:
     
     • L'indice di calore: Combina la temperatura dell'aria e l'umidità relativa per stimare la temperatura "percepita" dal corpo umano.
     • Temperatura del globo umido (WBGT): Una misura utilizzata per stimare l'effetto della temperatura, dell'umidità, della velocità del vento e del calore radiante sugli esseri umani, spesso utilizzata nella salute sul lavoro e nello sport.
     • Il fattore di calore in eccesso (EHF): Considera sia l'intensità del caldo che l'acclimatazione della popolazione alle recenti temperature.

Impatti delle ondate di calore

Le ondate di calore hanno conseguenze diffuse e spesso gravi in vari settori:

Salute umana

L'impatto più immediato e grave è sulla salute umana. L'esposizione al caldo estremo può provocare una serie di malattie legate al calore, da condizioni più lievi come l'eritema e i crampi, a condizioni più gravi e potenzialmente fatali come l'esaurimento da calore e il colpo di calore. 

Lo stress da caldo può anche peggiorare le condizioni di salute preesistenti, in particolare le malattie cardiovascolari, respiratorie e renali, portando a un aumento dei ricoveri e della mortalità.

I gruppi vulnerabili sono colpiti in modo sproporzionato, tra cui:

• Gli anziani
• Neonati e bambini piccoli
• Donne in gravidanza
• Persone con malattie croniche
• Lavoratori e atleti all'aperto
• Popolazioni a basso reddito che non hanno accesso a un raffreddamento adeguato
• Persone socialmente isolate

Come già evidenziato in precedenza, il caldo notturno prolungato è uno dei principali fattori che contribuiscono alla mortalità dovuta al caldo, in quanto impedisce al corpo di recuperare durante la notte.

Agricoltura

Le ondate di calore rappresentano una minaccia significativa per la produttività agricola:

• Danni alle colture: Lo stress termico può danneggiare le colture in varie fasi dello sviluppo, riducendo le rese e compromettendo la qualità. Può interrompere processi cruciali come l'impollinazione, l'allegagione e lo sviluppo dei frutti.
• Stress del bestiame: Il bestiame soffre per l'esposizione al calore, che può portare a una riduzione dell'aumento di peso, a una diminuzione della produzione di latte o uova, a problemi riproduttivi e a un aumento della mortalità.
• La tempistica è fondamentale: il calore che si verifica durante fasi di crescita sensibili (come la fioritura o il riempimento dei cereali per le colture) può essere particolarmente dannoso e portare a perdite economiche sostanziali. Il caldo aumenta anche in modo significativo la domanda di acqua per l'irrigazione e il bestiame.

Infrastrutture

Le ondate di calore mettono a dura prova le infrastrutture critiche:

• Le reti elettriche: Sono sottoposte a un'immensa pressione a causa dell'aumento della domanda di elettricità per il condizionamento e il raffreddamento, con conseguente aumento del rischio di blackout e interruzioni di corrente.
• Trasporti: Le strade possono deformarsi e sciogliersi, i binari ferroviari possono deformarsi a causa dell'espansione termica, con conseguenti limitazioni di velocità e ritardi, e le piste degli aeroporti possono essere danneggiate, con ripercussioni sulle operazioni di volo.
• Approvvigionamento idrico: I sistemi possono essere messi a dura prova dall'aumento della domanda di acqua per uso potabile, irrigazione e raffreddamento, soprattutto quando le ondate di calore coincidono con le condizioni di siccità o le aggravano.

Incendi ed ecosistemi

Le temperature elevate aumentano notevolmente i tassi di evaporazione, inaridendo l'umidità del suolo e la vegetazione. Ciò crea condizioni di innesco e aumenta drasticamente il rischio e l'intensità degli incendi selvatici. 

Il indice meteorologico degli incendi è spesso utilizzato per monitorare e prevedere il rischio di incendi in condizioni di caldo e siccità, poiché integra fattori come temperatura, velocità del vento, umidità e disponibilità di combustibile.

• Ecosistemi acquatici: Sono vulnerabili a causa dell'aumento della temperatura dell'acqua, che porta a una riduzione dei livelli di ossigeno disciolto, che può stressare o uccidere pesci e altre forme di vita acquatica.
• Ecosistemi terrestri: Sperimentano lo stress da calore su piante e animali, che può portare a un deperimento della vegetazione e a cambiamenti nel comportamento e nella distribuzione delle specie.

Ondate di calore e siccità

Le ondate di calore e la siccità sono spesso interconnesse, creando pericolosi eventi estremi composti che hanno un impatto maggiore di quello di un fenomeno isolato:

La siccità intensifica le ondate di calore

Quando il terreno è secco a causa della siccità, meno energia solare viene utilizzata per l'evaporazione (calore latente) e più energia viene trasferita al riscaldamento dell'aria (calore sensibile). 

La mancanza di raffreddamento per evaporazione fa sì che le temperature superficiali salgano molto di più di quanto non farebbero su terreni umidi, amplificando l'intensità dell'ondata di calore.

Le ondate di calore possono intensificare la siccità

Al contrario, le alte temperature e l'aumento della radiazione solare durante un'ondata di calore aumentano significativamente l'evaporazione dalle superfici terrestri e dai corpi idrici e la traspirazione delle piante. 

Questo porta a un più rapido esaurimento dell'umidità del suolo e delle risorse idriche superficiali, esacerbando le condizioni di siccità esistenti o addirittura innescando l'inizio di una siccità.

Circuiti di retroazione e impatti composti

L'interazione tra calore e siccità può creare cicli di feedback positivi. Un'ondata di calore inaridisce il paesaggio, rendendo ancora più calda la successiva ondata di calore. 

Questo ciclo è una preoccupazione crescente nell'ambito dei cambiamenti climatici. La combinazione di caldo estremo e scarsità d'acqua è particolarmente pericolosa per l'agricoltura, le risorse idriche e gli ecosistemi, in quanto può portare a un diffuso fallimento dei raccolti, a gravi carenze idriche e a un aumento della mortalità degli alberi, con notevoli conseguenze economiche e ambientali. 

In alcune regioni, le ondate di calore prolungate e intense, in particolare quelle associate a sistemi di alta pressione persistenti e bloccanti, possono essere un fattore primario per l'inizio o il peggioramento delle condizioni di siccità, in quanto sovraccaricano la capacità del sistema di far fronte all'aumento della domanda evaporativa.

Comprendere e affrontare l'impatto delle ondate di calore

In sintesi, un'ondata di calore è molto più di qualche giorno di caldo. Si tratta di un fenomeno meteorologico complesso, guidato principalmente da sistemi di alta pressione persistenti, caratterizzato da periodi prolungati di temperature anormalmente elevate, che comprendono anche minime notturne decisamente elevate. 

La sua definizione varia a livello regionale, ma è tipicamente classificata in base alle soglie di temperatura (assoluta o relativa), alla durata e talvolta agli indici composti. Gli impatti delle ondate di calore sono significativi e di vasta portata, e riguardano la salute umana, l'agricoltura, le infrastrutture critiche e gli ecosistemi naturali. 

Inoltre, le ondate di calore sono intrinsecamente legate alla siccità e spesso amplificano gli effetti reciproci in pericolosi eventi composti. 

Comprendere la natura sfaccettata delle ondate di calore e le loro interazioni con altri estremi climatici è essenziale per una previsione efficace, per la preparazione della salute pubblica, per la pianificazione delle infrastrutture e per la costruzione della resilienza climatica in un mondo in via di riscaldamento.