Ondate di calore: review sui rischi e applicazione di un nuovo framework per pericoli idrometeorologici

Tratto dalla Newsletter AISAM n°023 di settembre 2025.

Le ondate di calore sono periodi anomali caldi che durano da giorni a mesi e le loro caratteristiche principali sono condizionate con media o alta confidenza dal cambiamento climatico antropogenico in atto. L’Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC, Masson-Dalmotte et al., 2021) stima che gli attuali eventi sono 1.2 K più intensi e 2.8 volte più frequenti rispetto ai livelli pre-industriali (periodo 1850-1900). Le proiezioni mostrano scenari in peggioramento. Un livello di riscaldamento di 4 K potrebbe corrispondere a intensità e frequenze aumentate di 5.1 K e 9.4 volte, con forti conseguenze sulla nostra vita. L’IPCC (Pörtner et al., 2022) riporta che le ondate di calore sono il contributo maggiore all’eccesso di mortalità in Europa tra tutti i pericoli idrometeorologici, cioè tra tutti i pericoli risultanti da fenomeni e processi atmosferici, idrologici o oceanografici (UNDRR, 2017). Ciò ha incoraggiato la ricerca scientifica al fine di quantificare i rischi per la salute e migliorare il confort termico. Tuttavia, questo sforzo è spesso confinato solo alle connessioni dirette trascurando che la relazione tra calore e salute è mediata anche dalla salute degli ecosistemi, la produzione agricola, la sicurezza delle infrastrutture, le relazioni sociali, e il patrimonio culturale e naturale. Per esempio, le ondate di calore possono esacerbare periodi siccitosi aumentando i flussi di calore all’interfaccia tra suolo e atmosfera (Perkins, 2015) comportando morie di alberi (Gazol and Camarero, 2022) e perdite di raccolto (Potopova et al., 2017). La minore sicurezza alimentare può contribuire a instabilità geopolitiche (d’Amour et al., 2016). Inoltre, il deficit idrico può condurre a morie di fauna acquatica (Carlson et al., 2020) e ad una minore efficienza di raffreddamento delle centrali termiche e nucleari (Linnerud et al., 2011). Una riduzione in produzione di energia potrebbe coincidere con una maggiore richiesta di elettricità per l’uso di aria condizionata (Morakinyo et al., 2019). Blackout avvengono se la domanda supera la fornitura, esponendo persone a maggiori rischi sanitari (Nunes et al., 2011).

La review proposta da Brogno et al. (2025) ha analizzato 1459 pubblicazioni sulle ondate di calore da una prospettiva interdisciplinare classificandole secondo sei campi di ricerca: salute, società, ecosistema, agricoltura, infrastruttura, e patrimonio. Le pubblicazioni derivano da una ricerca sistematica su Web of Science delle parole “ondata di calore” e “rischio” in titoli, abstract, e parole chiave in articoli, review, e libri scritti in inglese entro il 2023. Come mostrato in Figura 1, la review conferma una visione antropocentrica basata sulla salute umana (61.1% delle pubblicazioni), ben oltre gli ecosistemi che sono il secondo campo più analizzato (16.3%). Se questi due campi mostrano un trend esponenziale nel numero di ricerche condotte negli ultimi due decenni, ciò non si verifica negli altri campi. Inoltre, disparità sono osservabili anche all’interno di ogni campo di ricerca, con una sottocategoria che copre circa almeno il 50% delle pubblicazioni.

La review ha analizzato gli articoli anche da una prospettiva del rischio, cioè il potenziale accadimento di conseguenze avverse dovute alle interazioni dinamiche tra pericolo, esposizione e vulnerabilità (Pörtner et al., 2022). Il rischio può essere stimato dal prodotto di queste tre componenti (triangolo del rischio di Crichton, 1999). Il pericolo è l’occorrenza di un evento che può causare perdite di vita, salute, proprietà, infrastrutture, mezzi di sussistenza, servizi, ecosistemi e risorse. L’esposizione quantifica tutti gli elementi esposti al pericolo come persone, bestiame, raccolti, specie, ecosistemi, infrastrutture, servizi, risorse, e beni culturali, sociali e economici. La vulnerabilità è la propensione o la predisposizione di questi elementi a subire danni ed include anche la capacità di affrontare il pericolo attraverso strategie di adattamento. Seppur il rischio può concretizzarsi solo se tutte e tre le componenti non sono nulle, solo il 3.1% delle pubblicazioni analizzate integra tutte le componenti in una valutazione di rischio. I trend delle singole componenti mostrano andamenti esponenziali, mentre le valutazioni di rischio mostrano un plateau nell’ultima decade e sono quasi esclusivamente focalizzate sulla salute umana.

La review si è concentrata anche sull’analisi degli attuali trend e proiezioni di frequenza e intensità delle ondate di calore, sui fattori naturali e antropogenici che le influenzano, gli indici proposti per la loro identificazione e classificazione, e le conseguenze di questi eventi sui vari campi di ricerca. Questa analisi ha evidenziato che la maggior parte degli studi sulle conseguenze quantifica rischi medi su molti eventi non fornendo informazioni sulla variazione del rischio in funzione sia di intensità che di durata, cioè i due fattori chiave nella definizione di ondata di calore. Inoltre, ogni studio adotta indici diversi rendendo difficile la comparazione dei risultati anche all’interno dello stesso campo di ricerca. La review raccomanda che la comunità scientifica selezioni e adotti comuni metodologie per ogni campo di ricerca al fine di produrre evidenze scientifiche più coerenti e favorire il processo decisionale verso l’adattamento a questi eventi estremi. Comprendere come il rischio evolve in funzione delle caratteristiche delle ondate di calore può avere ripercussioni a livello decisionale data la tendenza verso eventi sempre più intensi e duraturi mostrata dalle proiezioni climatiche.

La necessità di una più coerente ricerca scientifica, che tenga conto di una visione interdisciplinare ed integri tutte le componenti di rischio, ha condotto all’introduzione in Brogno et al. (2024) di un framework per la valutazione di rischi idrometeorologici e dell’effetto di strategie di adattamento sia in eventi passati che scenari futuri. Il framework adotta il triangolo del rischio di Crichton. Esso richiede la quantificazione del pericolo durante un evento tramite indici che tengono conto delle sue caratteristiche principali normalizzati in accordo con la climatologia. L’esposizione è calcolata tramite dati da censimenti e uso del suolo. La vulnerabilità è stimata come il prodotto tra un fattore di vulnerabilità che lega ogni elemento esposto al pericolo con la loro predisposizione all’essere danneggiato o danneggiare l’ambiente e un costo qualora il danno si concretizzasse. Dato che la predisposizione è stimata dagli impatti osservati negli eventi precedenti, il framework fornisce una stima del rischio medio su molti eventi piuttosto che una predizione di ciò che avverrà nel singolo evento analizzato. Ciò è in linea con il concetto di potenzialità inclusa nella definizione di rischio.

Le stime di pericolo, esposizione, e vulnerabilità vengono integrate per stimare contributi economici e climatici relativi ad ogni campo di ricerca come mostrato dalla Figura 2. Questa scelta deriva che un evento estremo può risultare in rilevanti perdite economiche e ulteriori emissioni di gas serra che sono i responsabili principali dell’attuale cambiamento climatico antropogenico.

Per favorire la comparazione di contributi che sono normalmente quantificati con unità di misura differenti e aiutare i decisori politici tramite un’informazione pragmatica, tutti questi contributi sono stimati come un costo richiesto per far fronte ad un giorno di evento. I contributi climatici sono espressi come un costo tramite il prezzo derivante dall’emissione di una tonnellata di anidride carbonica equivalente (Kikstra et al., 2021) basato su diversi feedback climatici e sull’effetto dell’aumento di temperatura sulle traiettorie economiche. I contributi includono anche le strategie di adattamento come le soluzioni ispirate dalla natura (NbS; Cohen-Shacham et al., 2016). Questi contributi sono considerati nel framework come rischi perché ogni strategia è costituita da elementi esposti al pericolo idrometeorologico durante tutto il ciclo di vita implicando potenziali azioni di mantenimento, miglioramento o restaurazione. Il framework può essere un utile strumento per confrontare scenari derivanti da diverse strategie. I contributi dai vari campi di ricerca sono infine sommati in un rischio economico e climatico. Il rischio totale derivante da un giorno di evento è la somma di tutti i contributi e può essere utile in sistemi di allerta precoce, specialmente se integrato con analisi di incertezza e sensitività che forniscono una stima della stocasticità del pericolo e della risposta del sistema sollecitato dall’occorrenza dell’evento.

Il framework è stato adottato per analizzare i possibili rischi derivanti da un’ondata di calore su una porzione della Città Metropolitana di Bologna con una risoluzione di 0.1∘ × 0.1∘. In particolare, si è considerato il 22 luglio 2022, cioè una giornata dell’evento Apocalisse 4800 in cui lo zero termico in Nord Italia ha raggiunto la cima del Monte Bianco. Lo studio ha integrato dati di temperatura e punto di rugiada da ERA5- LAND (Muñoz Sabater, 2019), con dati accessibili pubblicamente riguardanti esposizione e vulnerabilità. I numerosi dati disponibili senza un’incertezza associata non hanno permesso una stima dell’intervallo di rischio possibile ma solo del valore più probabile. L’analisi ha stimato quattro contributi al rischio rappresentativi dell’area studio durante l’estate: 1) l’eccesso di mortalità nella popolazione anziana (contributo economico nel campo della salute), 2) il consumo di elettricità dovuto all’uso di aria condizionata (contributo sociale sia economico che climatico), 3) l’occorrenza di incendi boschivi (contributo ecosistemico sia economico che climatico), e 4) l’eccesso di mortalità nelle mucche adulte, la riduzione nella produzione di latte e variazioni nel processo di fermentazione enterica (contributo agricolo sia economico che climatico).

Figura 3 sintetizza i risultati ottenuti. Seppur la presenza di boschi in Appennino e le condizioni molto alte o estreme di pericolo da incendi, il rischio ottenuto è basso perché il sistema di emergenza in Emilia Romagna risulta molto efficiente nello spegnere gli incendi prima che propaghino su aree più vaste. I rischi legati alla salute delle mucche sono localmente non trascurabili in alcune aree rurali. Tuttavia, nel caso analizzato predominano i contributi legati all’area urbana di Bologna dove vivono la maggior parte delle persone compresi gli anziani. La perdita complessiva in un giorno è di 2.6 milioni di euro, derivanti al 69% dal consumo di elettricità per l’adozione di aria condizionata e le relative emissioni di anidride carbonica. Questo risultato non tiene conto del contributo benefico dei condizionatori nel migliorare il confort termico perché una stima di questo contributo richiederebbe l’analisi di serie temporali con molti fattori confondenti come il miglioramento del sistema sanitario nel tempo, i programmi di sensibilizzazione al pubblico sulla gestione delle ondate di calore e l’ottimizzazione delle proprietà termiche degli edifici. Questo contributo è implicitamente incluso nel termine di salute che tiene conto dei tassi di mortalità umana in eccesso. Tuttavia, l’alto costo emerso in questa analisi può sollevare spunti di riflessione su come l’aria condizionata possa essere combinata con altre strategie (ad esempio ispirate dalla natura) per una gestione più costo-efficiente del rischio da ondate di calore all’interno delle aree urbane.

Articoli completi:

Brogno, L., Barbano, F., Leo, L. S., & Di Sabatino, S. (2025). Review on heatwaves: a risk perspective. Environ. Res. Lett., 20(6), 063004. DOI: 10.1088/1748-9326/add178

Brogno, L., Barbano, F., Leo, L. S., & Di Sabatino, S. (2024). A novel framework for the assessment of hydro- meteorological risks taking into account nature-based solutions. Environ. Res. Lett., 19(7), 074040. DOI: 10.1088/1748-9326/ad53e6

Bibliografia:

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• Cohen-Shacham, E., Walters, G., Janzen, C. & Maginnis, S. (2016). Nature-based solutions to address global societal challenges. IUCN: Gland, Switzerland, 97, 2016–36
• Crichton, D. (1999) The risk triangle. Nat. Disaster Manage., 102, 102–3
• d’Amour, C. B., Wenz, L., Kalkuhl, M., Steckel, J. C., & Creutzig, F. (2016). Teleconnected food supply shocks. Environ. Res. Lett,. 11, 035007
• Gazol, A., & Camarero, J. J. (2022). Compound climate events increase tree drought mortality across European forests. Sci. Total Environ., 816, 151604
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• C. M. (2021). The social cost of carbon dioxide under climate-economy feedbacks and temperature variability. Environ. Res. Lett., 16, 094037
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• UNDRR (2017). The disaster risk reduction (DRR) glossary. United Nations Office for Disaster Risk Reduction, available at: www.undrr.org/drr- glossary/terminology (Accessed 10 Febuary 2023)

Autori:

• Luigi Brogno
• Francesco Barbano
• Laura Sandra Leo
• Silvana Di Sabatino
  
  Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Bologna