Littérature scientifique sur le sujet « Isola di calore urbana »

Le attuali missioni satellitari che forniscono immagini nella regione spettrale dell'infrarosso termico (TIR) e con una risoluzione spaziale di 60-100 metri, permettono la stima della temperatura del suolo (LST) e sono capaci di evidenziare anomalie termiche, aree cioè dove la temperatura superficiale ha un valore significativamente diverso da quella di background. Le anomalie termiche sono potenzialmente legate a fonti di energia presenti nel sottosuolo o ad una modifica dell’uso e della sua copertura come ad esempio le aree urbane dove è possibile osservare il fenomeno delle isole di calore (UHI). Il presente lavoro di dottorato vuole analizzare a questi due campi. Sono stati condotte due tipi di analisi su due casi di studio. La prima è l’individuazione di anomalie termiche su aree geotermicamente attive (vulcaniche e non). La seconda è focalizzata sull’identificazione dell’UHI. Entrambe le analisi sono basate sulle serie storiche di LST ottenute da dati satellitari. Nel primo studio, le serie storiche dei sensori ASTER e TIRS/Landsat 8 sono state elaborate utilizzando due diverse metodologie: l’algoritmo Temperature and Emissivity Separation (TES) per ASTER e il Single Channel Algorithm (SCA) per Landsat 8. Sono state ottenute due serie storiche LST e i risultati sono stati confrontati e validati con misure a terra. TES e SCA sono metodologie note e sono state applicate su due siti con differenti caratteristiche geologiche: l'area vulcanica dei Campi Flegrei e l'area geotermica del Parco delle Biancane. Il secondo caso di studio ha riguardato la caratterizzazione dell’UHI della città di Modena. L'analisi è basata sull’utilizzo delle serie temporali di LST di immagini TIRS / Landsat 8 ottenute tramite la metodologia SCA. In entrambi i casi di studio l’identificazione dell’anomalia termica è basata sull’analisi delle componenti principali (PCA) sulle serie temporali di LST. Nello studio dell’UHI è stato inoltre considerato un secondo metodo, la Differenza Normalizzata delle temperature. I risultati ottenuti da questi studi hanno fornito alcune importanti considerazioni: - Le metodologie usate per ottenere la stima di LST producono una buona stima di temperatura anche in aree molto particolari dove sono presenti anomalie geotermiche e sono utilizzabili per l’analisi dell’andamento di temperatura dell’aria vicino al suolo; - L’individuazione delle anomalie termiche basate sull’analisi delle serie storiche di LST sono spesso affette da un trend stagionale. Il metodo della PCA offre una buona e facile soluzione per evitare questo problema producendo una mappa molto ben dettagliata delle anomalie termiche in entrambe le aree geotermiche e nelle aree urbane (UHI); - I due casi di studio rappresentano due ulteriori dimostrazioni della potenzialità delle osservazioni satellitari nella regione dell’infrarosso termico per applicazioni di tipo ambientale.
Current satellite missions, providing imagery in the Thermal InfraRed (TIR) spectral region at 60-100 meters of spatial resolution, give the possibility to estimate the land surface temperature (LST) and highlight the main surface thermal anomalies, i.e. areas where the surface temperature has a value significantly different from the background. Thermal anomalies are potentially related to the underground energy sources or to land use and coverage variations as urban areas where the urban heat island (UHI) phenomenon can be observed. This work wants to fit in these two fields. Two separate analysis on two case studies were carried out. The first is the detection of thermal anomalies on geothermal active areas (volcanic or not). The second focuses on the detection of UHI. Both the analyses are based on remote sensing LST time series. In the first study, ASTER and TIRS/Landsat 8 time series have been processed using two different methodologies: Temperature and Emissivity Separation (TES) algorithm for ASTER and Single Channel Algorithm for Landsat 8 (SCA). Two LST time series have been obtained and results are cross-compared and validated with ground measurements. TES and SCA are well-known methodologies and have been used to evaluate LST on two different test sites with different geological features: the volcanic area of Campi Flegrei and the geothermal area of Parco delle Biancane. The second case study has been addressed to the characterization of the UHI of the city of Modena. The analysis is based on TIRS/Landsat 8 image time series processed using the SCA methodology. In both the case studies the thermal anomaly detection is based on the principal component analysis (PCA) of the LST time series. In the UHI study a second method, the Normalized Temperature Difference, has been also considered. The results of these studies furnished some important consideration: - The methodologies used to obtain LST produce good temperature estimates also in the very particular case of geothermal anomalies and usable for near ground air temperature trends analysis; - Thermal anomalies detection based on LST time series is often affected by seasonal trends. The PCA method offers a good and easy way to avoid this problem producing very detailed maps of thermal anomalies both in geothermal areas and in urban areas (UHI); - The two case studied represent two more demonstration of the potentiality of satellite observations in TIR for environmental applications.

La nostra ricerca si è focalizzata sul tema dell’identità di Cavezzo, risorsa preziosa che la catastrofe ha distrutto in un attimo, insieme alle vite umane e ai beni materiali. La perdita di identità comporta infatti negli abitanti la percezione di vivere la propria quotidianità in una sorta di “non luogo”. Poiché il nostro progetto non può essere in grado di risolvere il dolore umano provocato da questo evento, abbiamo agito sulla città per quella che è o che dovrebbe essere, ovvero un agglomerato di architetture, spazi pubblici e privati, capaci di restituire riconoscibilità, e dunque senso di appartenenza, ai suoi cittadini. L’obiettivo principale è stato quindi quello di dare agli abitanti un’immagine diversa ma chiara del proprio paese. L’evento del terremoto non viene infatti congelato, musealizzato o usato come pretesto per ricostruire “com’era dov’era”, ma diventa l’occasione per ripensare la città nella sua interezza e per affrontare riflessioni sulla gerarchia fra spazi collettivi e individuali, e sulla capacità di questi elementi di tenere insieme la comunità. Abbiamo deciso di chiamare la nostra tesi “Cavezzo, isola di pietra. Percorsi di identità urbana” innanzitutto perché il nostro progetto si è focalizzato su uno degli isolati urbani maggiormente sedimentati di Cavezzo, uno dei pochi luoghi radicati nella storia della città. Esso conserva il nucleo originario, nato a partire dalla chiesa di Sant’Egidio, attorno al quale si è poi sviluppato tutto l’aggregato urbano, e detiene una forte e radicata relazione con gli elementi naturali della Bassa, in quanto l’acqua del canalino che vi sorgeva è generatrice di forme e il verde instaura relazioni con la campagna limitrofa. Questi segni casuali di una natura che agisce incontrollata e plasma la forma di queste terre diventano il pretesto iniziale che dà vita a tutto il nostro progetto, sia per la sua forma, sia per la sua collocazione ed il significato che esso assume all’interno della città. Questo progetto, radicato nella storia, si snoda in diversi percorsi paralleli che vedono il susseguirsi di tre interventi che, nonostante la loro diversità, possono essere comunque letti in modo unitario. Queste tre operazioni vengono infatti tenute insieme da alcuni principi condivisi che rafforzano la leggibilità dell’intervento complessivo; in particolare una relazione rimane sempre imprescindibile per tutti: quella con la città e con le preesistenze. Tutti e tre i progetti lavorano sulla gerarchia tra spazi pubblici e privati, indagando tematiche diverse, seppur legate, come quelle della casa e del teatro.

The era we are living calls us to face the environmental and urban issues. As the main source of greenhouse emissions and energy consumption, cities are as well the most vulnerable places as for the effects of climate change and energy scarcity. In densely built urban areas, this condition is exacerbated by the urban heat island effect, which causes higher air temperatures in urban areas than in the rural areas. Understanding the complex physical interaction between the building and the urban context is therefore a preliminary knowledge necessary to steer the urban transformation processes towards more sustainable cities . The thesis investigates the relationship between urban morphology, heat island effect and energy demand in the Mediterranean climate. A set of analysis tools is presented, in order to highlight the direct and indirect relationships between the morphological parameters of the urban textures and the climatic and energetic performance at local scale.The results are based on experimental and computational,as applied to two main fields of investigation: the average intensity of the heat island in Rome and Barcelona and the variabilityof the climatic and energetic performance related to the urban morphology. The experimental study of the heat island intensity was conducted by comparing the temperature data observed at different weather stations and the measurements taken at street level. The phenomenon is significant in both cities .At the street level, higher temperatures are recorded during the day, with an average maximum heat island intensity of more than 4 ºC, both in winter and in summer.M. roof level temperatures are lower, especially in summer, when the sea breeze moderates the phenomenon intensity. The variability of heat island according to the different urban morphologies has been investigated through the "Urban Weather Generator" model, using a representative sample of urban textures as case studies.The analysis of the results shows two distinct relationships between the morphological param eters of urban textures and the summer and winter climatic performance .In winter the heat island is more intense in the urban morphologies characterized by a high "density of horizontal surfaces", in summer in those with high "density of vertical surfaces".Then, the energy performance of the urban textures was evaluated by means of EnergyPlus software; the obstruction of the solar radiation and the heat island effect determined by the urban context were both taken into account. In the Mediterranean climate, these two effects tend to balance out when the density of the urban texture reaches threshold values (site coverage ratio about 0.4,faiyade-to-site ratio about 1.6); beyond these values it is possible to take advantage of both the heat island effect on the heating demand and the radiation obstruction on the cooling demand, achieving a good performance throughout the year. As a result, it can be argued that a rather dense and compact urban layout may help to reduce energy demand in the Mediterranean climate, proving the validity of the principies of ve macular architecture and the efficiency of "density'' in such a climatic context. The many relationships found between the morphological parameters and the performance at local scale provide a fast and operative analysis tool for the recognition of the climatic and energetic vulnerability in the urban a reas, based on readily available data. Further works would allow the identification of adequate design guidelines for energy renewal in each urban context, in order to direct the work of designers and planners toward more sustainable urban systems
L’epoca che stiamo vivendo ci chiama al confronto con la questione ambientale ed urbana. Le città, che rappresentano la fonte principale delle emissioni e del consumo delle risorse non rinnovabili, sono anche il luogo di maggior vulnerabilità rispetto ai rischi connessi al cambio climatico ed alla questione energetica. Nelle aree urbane densamente costruite, tale condizione è ulteriormente aggravata dall’effetto dell’isola di calore, che comporta un aumento della temperatura dell’aria rispetto alle zone non urbanizzate. La comprensione della complessità dei fenomeni fisici-energetici che si instaurano tra l’edificio ed il contesto rappresenta pertanto una base conoscitiva indispensabile per indirizzare processi di trasformazione urbana verso modelli di maggiore sostenibilità. La tesi di dottorato indaga le relazioni tra morfologia urbana, isola di calore e domanda energetica in clima Mediterraneo, presentando un insieme di strumenti di analisi che evidenziano le relazioni, dirette e indirette, tra i caratteri morfologici dei tessuti edilizi e la prestazione climatica ed energetica a scala locale. I risultati conseguiti si basano su analisi sperimentali e modellazioni che riguardano due ambiti principali di indagine: l’intensità media di isola di calore a Roma e Barcellona e la variazione della prestazione climatica ed energetica in funzione della morfologia dei tessuti edilizi. Lo studio sperimentale dell’isola di calore è stato condotto mediante comparazione di dati di temperatura osservati a diverse stazioni meteorologiche e con misurazioni alla quota stradale. Il fenomeno risulta rilevante in entrambe le città. Alla quota stradale le temperature sono maggiori durante il giorno, con un’intensità media massima di isola di calore di oltre 4°C sia in inverno che in estate. Alla quota dei tetti il fenomeno è più moderato, soprattutto in estate, grazie all’effetto mitigatore della brezza marina. La variabilità dell’isola di calore in funzione della morfologia dell’edificato è stata studiata attraverso modellazioni con il software Urban Weather Generator, basate su un campione rappresentativo di tessuti urbani. L’analisi dei risultati evidenzia due relazioni distinte tra i parametri morfologici dei tessuti edilizi e la prestazione climatica estiva ed invernale. In inverno l’isola di calore è più intensa nei tessuti caratterizzati da un elevato grado di “densità di superfici orizzontali”, in estate in quelli con maggiore “densità di superfici verticali”. Mediante modellazioni energetiche con il software Energyplus, è stata inoltre valutata la performance energetica dei tessuti edilizi, tenendo in considerazione il grado di ostruzione della radiazione solare e l’effetto di isola di calore indotti dal contesto. Nel clima mediterraneo, questi due effetti tendano a bilanciarsi quando la densità del tessuto raggiunge dei valori di soglia (rapporto di copertura circa 0.4 e rapporto di facciata circa 1.6), oltre i quali è possibile beneficiare dell’isola di calore sulla domanda di riscaldamento e dell’ostruzione della radiazione solare sulla domanda di raffrescamento, ottenendo una buona performance durante tutto l’anno. Si può pertanto affermare che una struttura urbana sufficientemente densa e compatta contribuisca a contenere la domanda energetica in clima Mediterraneo, comprovando la validità delle strategie messe in campo dall’architettura vernacolare presente in tale contesto climatico. Più in generale, in conclusione, l’insieme delle relazioni individuate si configura come uno strumento speditivo d’indagine urbana, utile per la redazione di mappe di vulnerabilità climatica ed energetica sulla base di dati facilmente reperibili e misurabili. Ulteriori sviluppi della ricerca consentirebbero l’individuazione di linee guida di intervento adeguate a ciascun contesto urbano, in maniera tale da favorire l’efficacia del lavoro di progettisti e pianificatori verso la diminuzione dell’impatto energetico ed ambientale della città esistente
La época que estamos viviendo nos llama a enfrentar las cuestiones ambientales y urbanas .Las ciudades, que son la fuente principalde emisiones y de consumo de recursos no renovables, son también los lugares más vulnerables a los riesgos relacionados con el cambio climático y la cuestión energética. En las áreas urbanas densas, esta condición es aún más perjudicial por el efecto de isla de calor, lo que produce un aumento de la temperaturas respecto a la de las zonas rurales limítrofes .La comprensión de la complejidad de los fenómenos físico-energético que se establecen entre el edificio y el contexto urbano es, por tanto, una base de conocimiento necesaria para establecer criterios de intervención hacia modelos de mayor sostenibilidad. Por lo tanto, se puede afirmar que una estructura urbana suficientemente densa y compacta puede contribuir a la reducción de la demanda de energía en el clima mediterráneo, lo que demuestra la validez y la eficiencia de los principios de arquitectura y urbanismo tradicionalmente presentes en este contexto climático. La tesis doctoral investiga las relaciones entre morfología urbana, isla de calor y demanda energética en el clima mediterráneo, presentando un conjunto de herramientas de anális is que destacan las relaciones, directas e indirectas, entre las características morfológicas de los tejidos urbanos y el comportamiento climático y energético a la escala local. Los resultados se basan en análisis experimentales y simulaciones sobre dos áreas principales de investigación: la intensidad media de la isla de calor en Roma y Barcelona y en rendimiento energético y climático en relación a las características morfológicas de los tejidos. El estudio experimental de la isla de calor se llevó a cabo mediante la comparación de datos de temperatura observados en diferentes estaciones meteorológicas y mediciones a nivel de la calle. El fenómeno es relevante en ambas ciudades. Al nivel de la calle, las temperaturas son mayores durante el día, con una intensidad media máxima de isla de calor de más de 4 ºC en inviemo y en verano. Al nivel de las cubiertas el fenómeno es más moderado, especialmente en verano , debido al efecto mitigador de la brisa marina. El conjunto de relaciones encontradas proporciona una herramienta de análisis adecuada para el reconocimiento de la vulnerabilidad climática y energética a esca la urbana, sobre la base de datos morfológicos fácilmente disponibles. Basándose en estas pautas de funcionamiento, otros desarrollos de la investigación permitirían la identificación de las actuaciones más eficaces por cada contexto urbano, con el fin de dirigir el trabajo de arquitectos y planeadores hacia la reducción del impacto de las ciudades sobre el medio ambiente

The green roof is a living installation laying up a waterproofing sheet. The hybridization between plant organisms and construction elements represents a high level of technical specificity and planning complexity, derived from a large number of variables involved. In the other hand the green roof properties are many and the ones studied are the thermal behaviour and the water retention capacity. The research investigates different technical solutions related to the meteorological parameters, evaluating in particular the Mediterranean contest. The shape configurations and the energy performances are analysed as well. Moreover the research shows the green roof behaviour during the rain water events thanks to an experiment performed with a rain chamber.

An experimental study about two-dimensional upslope and downslope flows in a stably stratified environment and about their interaction with an urban heat island placed in a valley is presented. Two different configurations are reconstructed in a laboratory model: an open valley at the bottom of a slope and a valley closed between two symmetric slopes. The slope flows are generated heating or cooling the slopes by Peltier cells. The urban heat island is simulated by an electric resistance placed within the valley. The main features of the circulation driven by the thermal exchanges are studied using an image analysis technique, named Feature Tracking, that allows a Lagrangian reconstruction of the motion. The distributions of the velocity and of its second order statistics along some profiles are displayed; the temperature profiles are obtained from measurements with thermocouples. The experimental tests display that the slope flows affect strongly the urban heat islands in both configurations: in the open valley the urban heat island is strongly deformed and nearly destroyed by the slope flow and a recirculating zone takes place; in the closed valley the urban heat island circulation is weakened by the anabatic flows and it is enhanced by the katabatic flows.

L’epoca che stiamo vivendo ci chiama al confronto con la questione ambientale ed urbana. Le città, che rappresentano la fonte principale delle emissioni e del consumo delle risorse non rinnovabili, sono anche il luogo di maggior vulnerabilità rispetto ai rischi connessi al cambio climatico ed alla questione energetica. Nelle aree urbane densamente costruite, tale condizione è ulteriormente aggravata dall’effetto dell’isola di calore, che comporta un aumento della temperatura dell’aria rispetto alle zone non urbanizzate. La comprensione della complessità dei fenomeni fisici-energetici che si instaurano tra l’edificio ed il contesto rappresenta pertanto una base conoscitiva indispensabile per indirizzare processi di trasformazione urbana verso modelli di maggiore sostenibilità. La tesi di dottorato indaga le relazioni tra morfologia urbana, isola di calore e domanda energetica in clima Mediterraneo, presentando un insieme di strumenti di analisi che evidenziano le relazioni, dirette e indirette, tra i caratteri morfologici dei tessuti edilizi e la prestazione climatica ed energetica a scala locale. I risultati conseguiti si basano su analisi sperimentali e modellazioni che riguardano due ambiti principali di indagine: l’intensità media di isola di calore a Roma e Barcellona e la variazione della prestazione climatica ed energetica in funzione della morfologia dei tessuti edilizi. Lo studio sperimentale dell’isola di calore è stato condotto mediante comparazione di dati di temperatura osservati a diverse stazioni meteorologiche e con misurazioni alla quota stradale. Il fenomeno risulta rilevante in entrambe le città. Alla quota stradale le temperature sono maggiori durante il giorno, con un’intensità media massima di isola di calore di oltre 4°C sia in inverno che in estate. Alla quota dei tetti il fenomeno è più moderato, soprattutto in estate, grazie all’effetto mitigatore della brezza marina. La variabilità dell’isola di calore in funzione della morfologia dell’edificato è stata studiata attraverso modellazioni con il software Urban Weather Generator, basate su un campione rappresentativo di tessuti urbani. L’analisi dei risultati evidenzia due relazioni distinte tra i parametri morfologici dei tessuti edilizi e la prestazione climatica estiva ed invernale. In inverno l’isola di calore è più intensa nei tessuti caratterizzati da un elevato grado di “densità di superfici orizzontali”, in estate in quelli con maggiore “densità di superfici verticali”. Mediante modellazioni energetiche con il software Energyplus, è stata inoltre valutata la performance energetica dei tessuti edilizi, tenendo in considerazione il grado di ostruzione della radiazione solare e l’effetto di isola di calore indotti dal contesto. Nel clima mediterraneo, questi due effetti tendano a bilanciarsi quando la densità del tessuto raggiunge dei valori di soglia (rapporto di copertura circa 0.4 e rapporto di facciata circa 1.6), oltre i quali è possibile beneficiare dell’isola di calore sulla domanda di riscaldamento e dell’ostruzione della radiazione solare sulla domanda di raffrescamento, ottenendo una buona performance durante tutto l’anno. Si può pertanto affermare che una struttura urbana sufficientemente densa e compatta contribuisca a contenere la domanda energetica in clima Mediterraneo, comprovando la validità delle strategie messe in campo dall’architettura vernacolare presente in tale contesto climatico. Più in generale, in conclusione, l’insieme delle relazioni individuate si configura come uno strumento speditivo d’indagine urbana, utile per la redazione di mappe di vulnerabilità climatica ed energetica sulla base di dati facilmente reperibili e misurabili. Ulteriori sviluppi della ricerca consentirebbero l’individuazione di linee guida di intervento adeguate a ciascun contesto urbano, in maniera tale da favorire l’efficacia del lavoro di progettisti e pianificatori verso la diminuzione dell’impatto energetico ed ambientale della città esistente
The era we are living calls us to face the environmental and urban issues. As the main source of greenhouse emissions and energy consumption, cities are as well the most vulnerable places as for the effects of climate change and energy scarcity. In densely built urban areas, this condition is exacerbated by the urban heat island effect, which causes higher air temperatures in urban areas than in the rural areas. Understanding the complex physical interaction between the building and the urban context is therefore a preliminary knowledge necessary to steer the urban transformation processes towards more sustainable cities. The thesis investigates the relationship between urban morphology, heat island effect and energy demand in the Mediterranean climate. A set of analysis tools is presented, in order to highlight the direct and indirect relationships between the morphological parameters of the urban textures and the climatic and energetic performance at local scale. The results are based on experimental and computational, as applied to two main fields of investigation: the average intensity of the heat island in Rome and Barcelona and the variability of the climatic and energetic performance related to the urban morphology. The experimental study of the heat island intensity was conducted by comparing the temperature data observed at different weather stations and the measurements taken at street level. The phenomenon is significant in both cities. At the street level, higher temperatures are recorded during the day, with an average maximum heat island intensity of more than 4 °C, both in winter and in summer. At roof level temperatures are lower, especially in summer, when the sea breeze moderates the phenomenon intensity. The variability of heat island according to the different urban morphologies has been investigated through the “Urban Weather Generator” model, using a representative sample of urban textures as case studies. The analysis of the results shows two distinct relationships between the morphological parameters of urban textures and the summer and winter climatic performance. In winter the heat island is more intense in the urban morphologies characterized by a high “density of horizontal surfaces”, in summer in those with high “density of vertical surfaces”. Then, the energy performance of the urban textures was evaluated by means of EnergyPlus software; the obstruction of the solar radiation and the heat island effect determined by the urban context were both taken into account. In the Mediterranean climate, these two effects tend to balance out when the density of the urban texture reaches threshold values (site coverage ratio about 0.4, façade-to-site ratio about 1.6) ; beyond these values it is possible to take advantage of both the heat island effect on the heating demand and the radiation obstruction on the cooling demand, achieving a good performance throughout the year. As a result, it can be argued that a rather dense and compact urban layout may help to reduce energy demand in the Mediterranean climate, proving the validity of the principles of vernacular architecture and the efficiency of “density” in such a climatic context. The many relationships found between the morphological parameters and the performance at local scale provide a fast and operative analysis tool for the recognition of the climatic and energetic vulnerability in the urban areas, based on readily available data. Further works would allow the identification of adequate design guidelines for energy renewal in each urban context, in order to direct the work of designers and planners toward more sustainable urban systems.

The world's urban population is increasing as well as urbanized areas. The growth of urban populations means that most people will experience urban climate, that is significantly different from the rural one. Urban climate is a very complex field of study because of the great number of characteristics that affect weather variables in the urban environment and because of the different kind of morphologies and materials used in cities all over the world. Furthermore, cities have an important role to play in mitigating climate change but the present climatic knowledge is not yet applied by urban planners. There is a need to increase the climatic knowledge of urban areas all over the world and to translate it into a planning language in order to facilitate the design of more sustainable cities. The aim of this PhD thesis is to quantify the intra-urban thermal variability of the city of Florence and to study the influence of vegetation and other urban indicators on air temperature and the results could be an useful tool for urban planners and policymakers. A network of air temperature sensor was used to monitor the thermal trend in various part of the city. Data were collected every fifteen minutes since December 2005. The thermal variability was quantified by applying some climatological and degree-day indices. The role of vegetation and of other urban characteristics was evaluated by analyzing the relationship between air temperature and some urban indicators, such as green cover ratio, street cover ratio and building volume. The effect of vegetation on maximum and minimum air temperature during the summer period was also evaluated during particular synoptic conditions in parks and streets with different vegetation type. Results show an intra-urban thermal variability comparable to the urban rural one. Four thermal level were found inside the city in all seasons and the average difference between maximum and minimum air temperature was of 2 °C in winter, spring and autumn and of 3 °C in summer. An average difference of more than ten frost days in winter and of more than 12 summer days (days with maximum air temperature higher than 25 °C) in summer was found. The intra-urban difference of the tropical nights (days with minimum temperature higher than 20 °C) was even more evident, with a maximum of 42 days versus 10 days during the summer period (total of 92 days). Concerning the role of vegetation, a significant negative relationship between green cover ratio and summer minimum and maximum temperatures was found. The reduction of maximum air temperature (0.18 °C for each 10% increase of tree cover ratio in an area of 250 meters radius centred in the thermal sensor) determined by vegetation is significant only on its proximity (less than 50 meters) and it is related to the presence of trees. The reduction of minimum air temperature is higher (0.58 °C for each 10% increase of green cover ratio in an area of 250 meters radius centred in the thermal sensor) and related to the urban morphology both near the temperature sensor and at larger areas, confirming previous studies on the relationship between the magnitude of the urban heat island phenomenon and the size of the city . Finally, the effect of the presence of trees in the urban environment was analysed. In strong urbanized context, such as a parking lot, it was shown that the presence of a single tree reduced the maximum air temperature of almost 1 °C near of it during summer. In addition, the tree cover intensity was also analysed and the results show that green areas with a total tree cover had lower maximum air temperatures and higher minimum temperatures than grass green areas. A mean 3 °C difference was registered in maximum values and a 2 °C difference was found in minimum temperatures. Areas with a medium tree coverage showed a midway trend. Gaps in areas with a medium tree coverage had a similar trend for maximum values to areas with a total tree cover and for minimum values to grass areas. The results of this study can find application in several field of study, such as phenology and human health, such as the production of biometeorological maps for plant flowering and to classify areas at higher risk during the heat waves or cold spells. Furthermore, these results could be useful for planners and policymakers to take action towards urban temperature mitigation.

I cambiamenti climatici e gli eventi meteorologici estremi sempre più frequenti che interessano il pianeta ormai da tempo, ci spingono a riflettere e a indagare su quanto le città riescano ad adattarsi a ciò che accade quotidianamente. Le aree urbane densamente costruite si trovano in una condizione aggravata da fenomeni quali l’effetto “isola di calore” e cambi di temperatura con picchi improvvisi, che comportano un aumento del discomfort ambientale in queste aree rispetto alle zone non urbanizzate. Tutto questo espone la popolazione a rischi considerevoli, soprattutto le fasce deboli, e genera vulnerabilità nell’”ecosistema urbano”. La presente tesi di dottorato indaga tali fenomeni - ondate di calore e isole di calore urbano - e le possibili risposte che il mondo dell’architettura e della tecnologia possono fornire, in termini di adattività e flessibilità delle soluzioni, per il miglioramento della situazione a scala locale e urbana. In ambito europeo molti sono gli esempi di strategie e azioni messe in atto a tale scopo, tanto da consentire un’analisi sistemica e uno studio approfondito di un numero significativo di casi di studio. Questo ha portato alla costruzione di un set di indicatori quali-quantitativi che tengono conto della dimensione sociale e fisica, tramite i quali è stato possibile effettuare una valutazione delle azioni e degli interventi in oggetto e capire la loro vera efficacia contro gli effetti dei cambiamenti climatici. Scopo ultimo della tesi è quello di ottenere un quadro di analisi significativo, facilmente implementabile in futuro, attraverso cui costruire una matrice di efficacia delle azioni, che architetti, progettisti e pianificatori possano adottare come strumento progettuale già in fase decisionale e fino all’esecuzione.
Climate changes and the extreme meteorological events are always more frequent, and they affected the planet since for some time; they inspire us to reflect and to investigate how cities can be adapted to what usually happens. The densely built urban areas are in an aggravated condition by phenomena such as the UHI (Urban Heat Island) and by the temperature changes with sudden peaks, that increase the environmental discomfort in these areas compared to the not-urbanized ones. All these circumstances expose the population to considerable risks, especially the vulnerable groups and produce vulnerability in the “urban ecosystem”. This PHD thesis investigates these phenomena (heat waves and urban heat islands) and the possible answers that the architecture and the technology field can provide, in order to improve the situation at urban and local scale, in terms of adaptability and flexibility of the solutions. In the European context, there are many examples of strategies and actions applied for this aim, so much so to allow a systemic analysis and an in-depth study of a significant number of case study. This, led to the construction of a qualitative and quantitative indicators set that considers the social and physical dimension, through which it was possible to evaluate the actions and interventions in question; it also allowed to understand their true efficacy against the effects of the climate changes. The last thesis aim is to obtain a meaningful analysis framework - easily implementable in the future - which is possible to build an availability source, useful for architects, designers and planners in a decision-making phase and till the realization of it, as a design tool.