Nature-Based Solutions e qualità dell’aria urbana: modellare gli effetti della vegetazione sulle emissioni da traffico
Le Nature-Based Solutions (NBS), come alberature stradali o interventi di verde urbano, sono spesso proposte come strumenti per migliorare la qualità dell’aria nelle città.
Il loro effetto però non è sempre intuitivo: la vegetazione può ridurre le concentrazioni rimuovendo inquinanti dall’atmosfera, ma può anche modificare la ventilazione locale, con effetti talvolta opposti.
Per valutare quantitativamente questi interventi, ARIANET ha sviluppato una metodologia modellistica operativa che distingue esplicitamente due meccanismi fisici principali: effetto aerodinamico e deposizione secca.
Effetto aerodinamico
La presenza di alberi introduce resistenza aerodinamica (drag) e modifica i profili di vento e turbolenza nei primi metri sopra il suolo. In 
media questo porta a una riduzione della velocità del vento e quindi a una minore ventilazione, con un aumento della permanenza degli inquinanti vicino alle sorgenti stradali.
L’intensità dell’effetto dipende principalmente da alcuni parametri chiave della configurazione urbana e della vegetazione.
Il parametro più importante è il Leaf Area Index (LAI), che rappresenta la superficie fogliare disponibile per unità di superficie di suolo. Valori elevati di LAI indicano una maggiore superficie vegetale e quindi una maggiore resistenza al flusso d’aria.
Altri parametri rilevanti sono:
- altezza degli alberi, che determina la porzione dello strato limite urbano influenzata dalla vegetazione;
- densità della copertura arborea, che controlla l’intensità del drag esercitato sul flusso;
- geometria dello street canyon, in particolare il rapporto tra altezza degli edifici e larghezza della strada;
- direzione del vento rispetto all’asse stradale, che modula l’interazione tra flusso atmosferico e morfologia urbana.
Nel modello vengono distinti due contesti principali.
Nel caso di street canyon con edifici, gli alberi modificano l’interazione tra il flusso e la geometria urbana, comprimendo il profilo di vento nei livelli più bassi e riducendo ulteriormente il ricambio d’aria. L’effetto può essere particolarmente marcato nei canyon profondi, caratterizzati da edifici alti e strade relativamente strette.
Nel caso di vegetazione senza edifici circostanti, la chioma arborea viene rappresentata come una canopy sparsa che introduce una forza di drag e modifica la lunghezza di mescolamento turbolento in funzione del LAI.
In generale, l’effetto aerodinamico tende a produrre incrementi locali delle concentrazioni, soprattutto nelle immediate vicinanze delle sorgenti stradali.
Effetto di deposizione
Le superfici fogliari costituiscono un efficace supporto per la deposizione secca degli inquinanti, un processo attraverso il quale una parte della massa inquinante viene rimossa dall’atmosfera e trasferita sulle superfici.
L’efficienza del processo è descritta dalla velocità di deposizione, che dipende da diversi fattori fisici e biologici.
Tra i più importanti:
Leaf Area Index (LAI), che determina l’area fogliare disponibile per l’intercettazione degli inquinanti;
tipologia di vegetazione, che influenza la struttura della chioma e le proprietà delle superfici fogliari;
altezza e densità degli alberi, che modificano la rugosità superficiale e la dinamica del flusso all’interno della chioma;
condizioni meteorologiche, come velocità del vento e stabilità atmosferica;
tipo di inquinante, con comportamenti differenti tra gas e particolato.
Nel caso del particolato, la velocità di deposizione dipende fortemente dal diametro delle particelle, che controlla i meccanismi di intercettazione e impatto sulle superfici fogliari.
Nel caso dei gas, assume invece un ruolo centrale la resistenza stomatica, cioè la capacità delle molecole di entrare negli stomi delle foglie. Questo introduce una dipendenza dal ciclo diurno della radiazione solare, poiché gli stomi tendono a chiudersi durante la notte.
A differenza dell’effetto aerodinamico, che agisce soprattutto vicino alle sorgenti stradali, l’effetto di deposizione tende a produrre una riduzione delle concentrazioni più diffusa nello spazio, che può estendersi anche a distanze maggiori dalla sorgente emissiva.
Dalla simulazione alla pianificazione urbana
Per quantificare questi effetti è stato costruito un database di simulazioni numeriche utilizzando il modello lagrangiano a particelle PMSS, che consente di derivare relazioni sintetiche tra deposizione, caratteristiche dell’urbanizzato, condizioni meteorologiche e distanza dalla sorgente stradale.
Le Nature-Based Solutions vengono quindi rappresentate come poligoni georeferenziati (ad esempio inseriti in un software GIS), associati a parametri come altezza degli alberi, densità della vegetazione e tipologia fogliare.
Il sistema combina automaticamente effetto aerodinamico ed effetto di deposizione, producendo mappe della variazione delle concentrazioni al suolo associate all’introduzione di interventi NBS.
La metodologia è stata applicata alla città di Taranto nell’ambito del progetto CALLIOPE, con l’obiettivo di supportare la valutazione quantitativa delle strategie di verde urbano nella pianificazione della qualità dell’aria.
In generale, l’impatto complessivo delle NBS sulla qualità dell’aria urbana deriva dal bilancio tra i due meccanismi descritti: l’effetto aerodinamico tende a influenzare maggiormente le concentrazioni nelle immediate vicinanze delle sorgenti stradali, mentre la deposizione produce una riduzione più diffusa del carico inquinante. La valutazione quantitativa di questo equilibrio è quindi fondamentale per progettare interventi di verde urbano realmente efficaci.
È tuttavia importante sottolineare che gli effetti sulla dispersione degli inquinanti rappresentano solo una parte degli effetti complessivi delle Nature-Based Solutions. Gli interventi di verde urbano possono infatti contribuire in modo significativo anche alla mitigazione delle isole di calore urbane, alla regolazione del microclima urbano e all’assorbimento dei gas clima-alteranti. Per questo motivo, la valutazione delle NBS dovrebbe essere inserita all’interno di framework integrati di analisi urbana, capaci di considerare congiuntamente gli effetti sulla qualità dell’aria, sul clima urbano e sul benessere ambientale complessivo della città.
