Isole di calore urbano

UTFVI — Indice di Varianza del Campo Termico Urbano

Panoramica

L'UTFVI (Urban Thermal Field Variance Index) quantifica l'intensità dell'effetto isola di calore urbana (UHI) misurando di quanto la temperatura superficiale di ciascun pixel si discosta da una temperatura di riferimento rappresentativa delle aree non urbanizzate del contesto, normalizzata sull'escursione termica dell'area analizzata. È derivato dal prodotto LST Notturna a 25 m.

Il riferimento non urbano viene individuato automaticamente a partire dalla classe Built-up di ESA WorldCover, escludendo i corpi idrici. La formulazione esatta dell'indice e i criteri di individuazione del riferimento sono metodologia proprietaria 3Bee.

Valori crescenti indicano una maggiore intensità dell'effetto isola di calore rispetto al contesto non urbanizzato; valori negativi indicano pixel più freschi del riferimento stesso. L'indice è adimensionale ed è classificato in 5 livelli di intensità:

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Metodologia di Calcolo

Pipeline di derivazione UTFVI:

1. Generazione LST notturna — LST notturna a 25 m ottenuta per downscaling spaziale del segnale MODIS (~1 km) sulla base di variabili ausiliarie ad alta risoluzione (modello proprietario)
2. Individuazione del riferimento non urbano — a partire dalla classe Built-up di ESA WorldCover, con esclusione dei corpi idrici
3. Calcolo dell'indice — scostamento di ciascun pixel dal riferimento, normalizzato sull'escursione termica dell'area
4. Classificazione — i valori UTFVI vengono classificati in 5 classi
5. Analisi spaziale — confronto delle distribuzioni UTFVI urbano vs. non urbano per caratterizzazione SUHI

Caratteristiche chiave:

• L'UTFVI è un indice relativo: i valori dipendono dall'estensione dell'area di analisi
• L'UTFVI notturno è preferito a quello diurno perché cattura la ritenzione di calore
• Le aree urbane dense con alta impermeabilizzazione mostrano i valori UTFVI più elevati
• Le aree vegetate fungono da isole di raffrescamento con UTFVI basso o negativo

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Fonti dei Dati

Stesse del layer LST Notturna: MODIS MOD11A1/MYD11A1, Sentinel-2 (NDVI), ESA WorldCover, SRTM DEM.

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Note Tecniche

• I 25 m sono la risoluzione della griglia di output, non una risoluzione osservata: l'informazione termica proviene dalle osservazioni MODIS a ~1 km e viene disaggregata spazialmente sulla base delle variabili ausiliarie. Il dettaglio raggiungibile è quindi limitato da quei layer di input
• L'UTFVI è molto sensibile all'estensione spaziale dell'area; confronti tra siti di dimensioni diverse vanno fatti con cautela
• L'indice funziona meglio per aree urbane e periurbane con gradienti termici significativi
• In paesaggi omogenei i valori si concentrano vicino a zero con basso contenuto informativo
• Condizioni di cielo sereno sono necessarie per i dati LST sottostanti

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Riferimenti

1. Liu, L., Zhang, Y. (2011). "Urban heat island analysis using the Landsat TM data and ASTER data". Remote Sensing, 3(7), pp. 1535–1552. (riferimento concettuale: la formulazione 3Bee differisce da quella dell'articolo)
2. Zhang, J. et al. (2006). "A C++ program for retrieving LST from Landsat TM/ETM+". Computers & Geosciences, 32(10), pp. 1796–1805.
3. Oke, T.R. (1982). "The energetic basis of the urban heat island". Q. J. R. Meteorol. Soc., 108(455), pp. 1–24.

Responsible: Axel Dolcemascolo