Strategie di resilienza climatica nelle aree urbane e rurali

Gli scienziati dell’Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell’Energia hanno completato uno studio su come la vegetazione è sopravvissuta agli eventi di caldo estremo nelle comunità urbane e rurali di tutto il paese negli ultimi anni. L’analisi fornisce informazioni sui percorsi per la mitigazione del clima, compresi i modi per ridurre l’effetto delle isole di calore urbane.

La vegetazione come gli alberi fornisce un prezioso effetto di raffreddamento, ombreggiando le superfici e deviando la radiazione solare rilasciando umidità nell’atmosfera attraverso l’evapotraspirazione – il processo in cui le piante assorbono l’acqua attraverso le radici e la rilasciano come vapore acqueo attraverso le foglie.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Nesso PNAS, è il primo resoconto nazionale sulla resilienza della vegetazione che tiene conto dell’influenza delle infrastrutture costruite dall’uomo. Utilizzando metodi di apprendimento automatico, i ricercatori dell’ORNL hanno esaminato circa due decenni di dati satellitari e di altro tipo che coprono 85 grandi città e le aree rurali circostanti. Il team ha scoperto che le superfici impermeabili come strade e altre infrastrutture, le condizioni di umidità e il tipo di copertura del suolo influiscono sulla resilienza della vegetazione. Hanno inoltre valutato il modo in cui la vegetazione viene influenzata dall’intensità, dalla durata e dai tempi delle ondate di calore.

I dati forniscono informazioni cruciali su come gli ecosistemi possono essere protetti dai cambiamenti climatici, compresi i percorsi per contrastare l’influenza delle isole di calore urbane e per migliorare la gestione delle aree di risorse naturali, ha affermato Jiafu Mao, scienziato di modellizzazione del sistema terrestre dell’ORNL e responsabile del progetto.

“Le prove empiriche che forniamo da questa ricerca possono aiutare i pianificatori urbani a comprendere meglio quali piante sono più vulnerabili alle ondate di caldo e ai fattori di stress come la disponibilità di acqua nell’ambiente locale, guidando le decisioni sulla selezione e l’ubicazione delle piante e i miglioramenti della progettazione urbana”, ha affermato Mao. “Lo studio suggerisce che preservare e migliorare la vegetazione potrebbe contribuire in modo significativo alla sostenibilità urbana, al miglioramento della qualità dell’aria e al benessere dei residenti.”

Il lavoro estende la ricerca dell’ORNL sugli impatti climatici negli ecosistemi urbani e rurali. In uno studio precedente, Mao e colleghi avevano scoperto che mentre tutte le regioni del Paese possono aspettarsi un inizio anticipato della stagione di crescita con l’aumento delle temperature, è probabile che la tendenza diventi più variabile anno dopo anno nelle regioni più calde. La ricerca ha rilevato, ad esempio, una tendenza all’accelerazione del germogliamento e della fioritura primaverile delle piante nelle aree rurali con l’aumento delle temperature, ma ha suggerito che la tendenza rallenterà man mano che il riscaldamento continua.

Identificare modelli per guidare il processo decisionale locale

Il nuovo studio sulla resilienza della vegetazione descritto in Nesso PNAS hanno rivelato una tendenza generale verso un aumento dell’inverdimento precoce in risposta alle temperature più calde nei mesi tradizionalmente più freddi. Ma con l’aumento delle temperature e il persistere del caldo, l’inverdimento della vegetazione spesso è diminuito in modo significativo, ha affermato Yaoping Wang, ricercatore post-dottorato associato dell’ORNL e primo autore dell’articolo. Lo studio ha identificato una temperatura di 2 gradi Celsius o superiore al di sopra della media storica estiva che persiste per quattro mesi o più come soglia per gli effetti più significativi sull’inverdimento.

I risultati variavano a seconda delle caratteristiche dell’ecosistema locale. Ad esempio, durante il periodo di analisi, la vegetazione urbana è risultata più resiliente negli Stati Uniti occidentali che in quelli orientali, principalmente a causa delle temperature di crescita urbana più elevate e delle migliori pratiche di irrigazione in Occidente, hanno osservato gli scienziati.

“La nostra analisi è la prima quantificazione su larga scala delle differenze urbane e rurali nella vegetazione e nella sua resilienza agli eventi estremi negli Stati Uniti contigui, catturando questi modelli molto ampi sul cambiamento ambientale”, ha detto Wang. Le future indagini che raccolgono dati di alta qualità andrebbero a vantaggio sia dei pianificatori urbani che dei modellisti degli ecosistemi, ha aggiunto.

Il progetto fornisce dati preziosi sulle complesse interazioni tra fattori biologici e ambientali su più scale nel tempo, fino a una risoluzione di 1 chilometro, ha affermato Mao. Le informazioni sono state utilizzate anche per mettere a punto la componente della superficie terrestre gestita dall’ORNL per il modello DOE Energy Exascale Earth System Model, che simula come il mondo potrebbe cambiare nei futuri scenari climatici.

L’analisi ha utilizzato il database Daymet4 delle previsioni meteorologiche e climatologiche giornaliere della superficie terrestre, parte del Centro di archivio attivo distribuito ORNL gestito per il progetto Earth Science Data and Information System della NASA. Gli scienziati hanno anche sfruttato il MODIS Enhanced Vegetation Index della NASA e il National Land Cover Database, gestito dall’US Geological Survey. I ricercatori hanno utilizzato l’algoritmo di apprendimento automatico delle foreste casuali e altri metodi nella loro analisi, nonché le risorse di calcolo ad alte prestazioni dell’Oak Ridge Leadership Computing Facility, una struttura utente del DOE Office of Science.