Nelle fredde mattine di gennaio e febbraio, indirizzando lo sguardo verso lo skyline delle nostre città, è comune scorgere una spessa fascia grigiastra. Essa avvolge i palazzi e poi sfuma verso l’alto, nell’azzurro più limpido. Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, non è semplice nebbia. Si tratta del segno visibile dell’inversione termica, un fenomeno meteorologico che trasforma le aree urbane in una sorta di camera a gas a cielo aperto.
Il calore estivo favorisce e agevola il rimescolamento dell’aria, ma in inverno accade l’opposto. Nella stagione fredda, l’inquinamento ristagna e resta sospeso sopra le nostre teste. Questo meccanismo è quello che rende tanto vani numerosi sforzi, come quelli di limitazione temporanea del traffico, nel caso in cui non siano accompagnati da un cambiamento delle condizioni meteo. Ecco perché subito dopo copiose piogge l’aria è più pulita: dipende dal fatto che questa cappa è stata spazzata via, almeno per l’immediato.
La fisica della cappa: come funziona l’inversione termica
Per capire per quale motivo lo smog non si disperda e resti sospeso sulle nostre città, dobbiamo guardare a come cambia la temperatura, man mano che saliamo verso l’alto. Il fenomeno resta all’interno di quello che si definisce strato limite atmosferico, o boundary layer. Si tratta della porzione più bassa dell’atmosfera terrestre, quella che resta entro i primi 2 o 3 chilometri e interagisce direttamente con la superficie del pianeta. Quanto avviene a questa altitudine, dai naturali fenomeni planetari a quelli indotti dall’azione antropica, influenza profondamente il tempo meteorologico e la qualità dell’aria che respiriamo.
Situazione normale contro stato di inversione termica
In condizioni atmosferiche standard, durante una giornata di bel tempo, il sole riscalda il suolo. Questo, a sua volta, aumenterà la temperatura dell’aria sovrastante e noi avvertiremo il tepore di una giornata mite. L’aria calda, essendo meno densa e più leggera, tende a salire verso l’alto, in un movimento di convezione, portando con sé gli inquinanti intrappolati nello strato limite e disperdendoli in quota. In questo caso, abbiamo una variazione negativa della temperatura rispetto all’altezza.
Nella stagione invernale, il processo si capovolge. Durante le notti serene e stabili, il suolo perde calore molto rapidamente, a causa dell’irraggiamento, e diventa gelido. Proprio come avviene con il caldo in estate, il freddo si trasmette allo strato d’aria immediatamente a contatto con la terra. A questo punto, sopra di esso scorrerà aria più calda. Si creerà così una differenza di temperatura con quota anomala: l’aria fredda, più pesante, rimane schiacciata al suolo, mentre al di sopra di essa si trova, a sormontarla, un tappo di aria calda. Ciò impedisce ogni movimento verticale di aria. L’inversione termica sarà dunque completa, con un effettivo ribaltamento delle posizioni tra le due masse d’aria.
Geografia sfortunata
Vi sono luoghi nei quali questo fenomeno è amplificato dalla morfologia del territorio. Le valli e le pianure chiuse, ad esempio, sono vere e proprie trappole naturali. Il caso più emblematico, nel nostro Paese, è quello dello smog in Pianura Padana. Le cause dell’elevata presenza di inquinanti, a quelle latitudini, si deve principalmente al fatto che l’area è circondata, su tre lati, da Alpi e Appennini. Questa regione soffre di una cronica mancanza di venti. L’aria fredda e inquinata scivola dalle montagne e ristagna nel bacino padano, impossibilitata a scavalcare le vette. Ciò crea un persistente ristagno d’aria, nella regione e nelle sue città.
Le conseguenze su salute e ambiente
Il fenomeno fisico dell’inversione presenta conseguenze concrete sulla salute di chi risiede nelle zone che ne soffrono maggiormente e sull’ambiente più nello specifico. Gli ossidi di azoto e le polveri sottili restano chiusi da un coperchio che impedisce loro di risalire verso gli strati più alti dell’atmosfera e allontanarsi dalle nostre vie respiratorie. Valli, pianure e città, nella stagione invernale, tendono a trasformarsi in catini di denso smog.
L’accumulo progressivo dei veleni
Con l’inversione termica a bloccare il rimescolamento dell’aria le emissioni di caldaie, veicoli e industrie non vanno da nessuna parte. Letteralmente. Restano ferme, sospese sopra le nostre teste, e vengono introdotte, dalla naturale azione respiratoria, all’interno del nostro organismo, dove finiscono per raggiungere i polmoni. Il risultato è che la concentrazione di biossido di azoto e PM 10, in inverno, aumenta esponenzialmente, giorno dopo giorno.
Le centraline dell’ARPA mostrano frequentemente come, dopo 4 o 5 giorni di inversione termica costante, i livelli di polveri sottili possano raddoppiare o triplicare, rispetto ai massimi limiti di legge. Ciò avviene indipendentemente dal numero di autovetture circolanti o impianti di riscaldamento accesi. Le Agenzie Regionali per la Protezione dell’Ambiente rappresentano la principale fonte italiana per i dati sulla qualità dell’aria. Sono questi enti che ci tengono informati sulla qualità dell’aria delle nostre città e sugli effetti dell’inversione termica.
Gli impianti di monitoraggio ARPA distribuiti sul territorio raccolgono costantemente informazioni sui principali inquinanti e rendono i dati accessibili tramite i portali web delle agenzie regionali. La pubblicazione dei bollettini giornalieri e dei report periodici sui superamenti dei limiti di legge offre un quadro dettagliato dell’emergenza smog nelle aree urbane e in altre zone sensibili, come per esempio le valli padane, tipicamente le più colpite dal fenomeno, nel nostro Paese.
La nebbia chimica
Le minuscole goccioline d’acqua sospese, anch’esse bloccate nel primo stato atmosferico, fungono da reattori chimici e danno origine a quella fastidiosa nebbia chimica la quale, interagendo con i gas inquinanti, crea i cosiddetti aerosol secondari. L’umidità derivata dalla persistenza dell’inversione termica gioca un ruolo chiave nella generazione di questo fenomeno atmosferico. La nebbia chimica non si limita soltanto a ridurre la visibilità, bensì rende le particelle ancora più pesanti, oltre che maggiormente tossiche. Questo aumenta naturalmente la persistenza della cappa.
Le immagini satellitari dell’ESA mostrano spesso questa coltre grigia, perfettamente livellata, che ricalca con precisione i confini delle pianure. L’Agenzia Spaziale Europea si serve del programma Copernicus e dei satelliti Sentinel per fornire immagini ad alta risoluzione che mostrano l’elevata concentrazione di aerosol e gas serra. Queste immagini sono cruciali per visualizzare quell’enorme massa d’aria, stagnante e inquinata, che si forma, ogni inverno, al di sotto dello strato di inversione termica.
Urbanistica e clima: si può bucare il tappo dell’inversione termica?
Sfortunatamente, non è possibile cambiare la meteorologia. Nonostante l’uomo stia provando a farlo, fin dalla Rivoluzione Industriale, introducendo sempre più anidride carbonica nell’atmosfera, il pianeta si regola ancora senza chiedere consulti alla specie che lo sta martoriando. Quel che possiamo fare è ripensare l’urbanistica delle nostre città, per complicare la stagnazione e favorire una ventilazione ottimale.
La disciplina della climatologia urbana si concentra su come la conformazione delle città, dall’edilizia alla copertura vegetale, fino ai flussi di traffico, possa influenzare la dispersione dell’inquinamento. Contestualmente, propone strategie di pianificazione allo scopo di contrastare l’accumulo di smog, anche e soprattutto in presenza di inversione termica. I climatologi urbani hanno evidenziato due aspetti sui quali è prioritario concentrarsi per combattere efficacemente il fenomeno dell’inversione termica.
L’importanza dei corridoi di vento
Oggi, l’urbanistica non può non considerare la fluidodinamica. Costruire cortine continue di grattacieli, o comunque edifici imponenti perpendicolari ai pochi venti dominanti agisce come ulteriore barriera. È necessario progettare corridoi di ventilazione, ovvero viali ampi e rettilinei, orientati tenendo conto della direzione delle correnti locali. Ciò permetterà all’aria di circolare più facilmente, aiutando a mitigare il ristagno dei gas di scarico e a favorirne l’allontanamento dai nuclei urbani.
Il ruolo del verde urbano
Le cinture verdi e i parchi sono aree fondamentali e imprescindibili, in ogni città. Non si tratta soltanto di polmoni. Le piante, attraverso la traspirazione e grazie alla loro diversa capacità di assorbire calore rispetto a quanto faccia l’asfalto, creano piccole differenze di pressione locale. Queste discrepanze generano delle micro-turbolenze, le quali aiutano a smuovere lo strato d’aria ferma e favorire il ricircolo. Il loro contributo, per minimo che sia, facilita comunque la rottura del tappo termico e agevola il riflusso. In questa maniera, si alleggerisce l’azione nociva dell’inversione termica.
Durante i mesi invernali, a causa del fenomeno che abbiamo descritto, gli inquinanti sono spesso fuori norma e incidono molto di più sulla salute del cittadino. Nella tabella, abbiamo evidenziato quale sia l’effetto dell’inversione termica sulle emissioni di polveri sottili e biossido di azoto.
| Parametro | Limite di legge (sulla media di 24h o come diversamente specificato) | Impatto durante inversione termica, nel mese di Gennaio | Effetti e rischi sanitari aggiuntivi |
| PM10 (Polveri Sottili) | 50 µg/m³ (microgrammi per metro cubo) | Spesso > 100 µg/m³ per giorni o settimane consecutive. Il superamento costante del limite impone misure emergenziali come i blocchi del traffico. | Irritazione delle vie aeree superiori; tosse; peggioramento di asma e bronchite cronica. Rischio acuto di eventi cardiovascolari come infarto o ictus in soggetti predisposti. |
| PM2.5 (Polveri Fini) | 25 µg/m³ di media annua | Picchi altissimi che superano di molto il limite annuale, anche in pochi giorni. Questa frazione, minuscola, penetra molto in profondità. | È il più pericoloso a lungo termine. Essendo così piccolo, penetra negli alveoli polmonari e da lì nel circolo sanguigno. Queste particelle sono associate a malattie neurodegenerative e tumori polmonari. |
| Biossido di Azoto | 200 µg/m³ di limite orario | A causa della sua densità (è un gas pesante), si accumula massicciamente al suolo e nelle vie trafficate. È responsabile del caratteristico odore acre di smog. | Infiammazioni polmonari acute; ridotta funzionalità respiratoria; sensibilità aumentata agli allergeni. L’immissione nell’aria deriva principalmente dai gas di scarico dei motori Diesel. |
La dimensione sanitaria del problema
Il persistere delle condizioni di inversione termica trasforma lo smog da semplice fastidio, con il quale è possibile convivere, accettando di respirare un’aria viziata da particelle inquinanti, a una seria emergenza sanitaria pubblica, dalle conseguenze pesanti e pericolose per le fasce più vulnerabili della popolazione, quali:
- bambini e anziani: le due categorie presentano un sistema immunitario meno efficiente e dispongono di vie aeree molto più sensibili. Durante i picchi di concentrazione delle PM10 in inverno, si registra un aumento statistico dei ricoveri per bronchiti e polmoniti;
- soggetti asmatici e cardiopatici: l’esposizione prolungata a particelle finissime aggrava le infiammazioni sistemiche. Il rischio di crisi respiratorie e quello di scompensi cardiaci aumenta significativamente, già dopo le prime 48 ore di ristagno atmosferico importante.
L’inversione termica, quindi, non è solo una particolarità meteorologica dovuta alla rigidità del clima nei mesi più freddi. Si tratta di un amplificatore di inquinamento che richiede una rigorosa pianificazione urbanistica; l’adozione di politiche di mobilità sostenibile e un controllo, stringente, delle fonti di riscaldamento. Allo scopo di mitigarne gli effetti più nefasti occorre agire in maniera decisa, proprio come bisognerebbe fare, in generale, per affrontare con efficacia la minaccia del cambiamento climatico.
