Salbitano thermal comfort in a Pinus pinaster forest stand attacked by Matsucoccus feytaudi

IX Congresso Nazionale SISEF
MULTIFUNZIONALITÀ DEGLI ECOSISTEMI FORESTALI
MONTANI: SFIDE E OPPORTUNITÀ PER LA RICERCA E
LO SVILUPPO
Fabio Salbitano, Gianluca Giovannini,
Sara Rosi, Cristina Gasperini
GESAAF – Università di Firenze
Foresta & Turismo
Servizi Ecosistemici
Comfort Termico
16-19 Settembre 2013 | Libera Università di Bolzano
Il comfort termico come servizio ecosistemico in una
pineta di pino marittimo a funzione turistica in
relazione ad attacchi di Matsucoccus feytaudi Ducasse

Pest attacks by on coastal pinewoods (Pinus pinaster and secondly
Pinus pinea) by MATSUCOCCUS FEYTAUDI and successional stages
March 2012
March 2013
.... Speed of diffusion

Agosto 2012 VTA speditivo per
motivi di sicurezza:
• 22 piante morte in piedi (in
rosso)
• 12 piante in gravissimo stato di
deperienza (in rosa)
LO SVILUPPO
.. And speed of dieback
Foresta & Turismo
Comfort Termico

Where: camping ecotourism area in a coastal zone in South Tuscany

THERMAL COMFORT
Il C.T. è funzione di:
• Air temperature
• Air humidity
• Air velocity and
turbolence
• Radiant temperature
• Body mass
• Psychophysic state
• Activity
• Clothing
ISO 7730 (2005) “a mental condition showing
a satisfaction with the surrounding thermal
ambient”
Nikolopoulou (2004): the Psychophysic
Satisfaction of individual human being as related
to the living/acting thermal ambient.

Landscape
Configuration
50.9 43.8 35.1 26.9 7.9
54.3 47.5 39.4 31.9 15.6
Daytime hours
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Open space 4 4 5 6 6 6 6 7 7 7 6 5 4 4 4
Exposed-Bare 4 4 4 6 6 7 7 7 7 7 5 4 4 4 4
Exposed-Grass 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4
Mesh-Bare 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4
Trees-Bare 4 4 4 4 4 4 5 5 5 4 4 4 4 4 4
Mesh-Grass 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
Trees-Grass 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
Hourly Thermal Sensation
4 = Comfortable
5 = Warm
6 = Hot
7 = Very hot
Thermal stress and thermal sensation

Modeling thermal stress and thermal sensation
Index of Thermal Stress (ITS):
ITS = (Rn + C + M-W ) / f
Rn = net radiation
C = convection
M-W = metabolism- work
f = sweat efficiency based on RH
(Pearlmutter et al., 2007)

Thermal stress and thermal sensation
Mesh-Bare
Trees-Bare
Mesh-Grass
Trees-Grass

Background: Aridity and vegetation
Negev Desert, Israel
Precipitation: Potential Evapotranspiration: Aridity Index:
P ~ 80 mm/year PET ~ 2000 mm/year P/PET ~ 0.04
50.9 43.8 35.1 26.9 7.9
54.3

Results: Cooling and water use efficiency
Cooling efficiency
Trees-Grass Mesh-Grass
Exposed-Grass
Mesh-Bare
Trees-Bare
lower
efficiency
higher
efficiency
[%]
2.72%
1.11% 1.02%
0.53%
Daytime Water use:
Cooling:
Cooling Efficiency:
Cumulative reduction in
thermal stress* yielded
by a landscape strategy
over the daytime hours
(6:00-18:00), relative to
the base case (Exposed-
Bare)
Equivalent latent heat* of
evapotranspiration from
grass and trees, on a daily
(24 hour) basis
Ratio between daytime
cooling (kWh) and daily
water use (kWh)*, as a
percentage (%).
* Equivalent latent heat of
evapotranspiration
* QE (kWh)
ΔITS (kWh)

Heat stress and heat-related illness
Degree and Type of stress and illness
Moderate to medium
 Heat rash – sometimes called ‘prickly heat’
 Heat cramps –muscle pains or spasms
 Dizziness and fainting –reduced blood flow to the brain.
High
 Heat exhaustion –excessive sweating in a hot environment reduces the blood
volume.
Severe
 Deterioration in existing medical conditions
 Heat stroke – the core body temperature rises above 40.5C and the
body’s internal systems start to shut down.

LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico
PROCEDURA DI RICERCA

LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico
Applicazione di indici biometeoclimatici e misure di
temperatura percepita
Indici biometeoclimatici
Formule empiriche per il calcolo della temperatura percepita in particolari
condizioni climatiche
Indici di riscaldamento e di raffreddamento
Principali fattori meteorologici considerati: U.R.%, T °, velocità e direzione del
vento

3 photos per residential
place (740 area; 1922
pictures)
740 piazzole
LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico
Photo survey Visual assessment
PAR
Sun Scan Canopy Analysis
System, Delta-T Devices Ltd
21 sample plots,
12 random
measurements

5 meteo stations PCE-FWS 20
(4 mobiles, 1 control)
DeltaOhm HD32.2
WBGT Perceived
temperature with
globe thermometer
techniques
LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico

LO SVILUPPO
La WBGT (Wet Bulb Globe Temperature) è uno degli indici utilizzati per la
determinazione dello stress termico cui è soggetto un individuo in ambienti caldi
Rappresenta il valore, in relazione al dispendio metabolico associato ad una
particolare attività, oltre il quale il soggetto viene a trovarsi in una situazione di
stress termico.
L’indice WBGT combina la misura della temperatura di bulbo umido a
ventilazione naturale tnw con la temperatura di globotermometro tg e, in alcune
situazioni, con la temperatura dell’aria ta
.
Foresta & Turismo
Comfort Termico

software
LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico

1. INDICE HUMIDEX calculate the thermal discomfort H = Ta + ( 0.5555 x ( e
– 10 ) )
Ta è la temperatura dell'aria ed e è la pressione di vapore (Masterson et al.1979)
< 29°C POCO DISAGIO Poche persone percepiscono disagio
30-34°C MALESSERE SIGNIFICATIVO Sensazione di malessere più o meno significativa.
35-39°C MALESSERE INTENSO
Sensazione di malessere abbastanza intensa, evitare attività
fisiche gravose.
40-45°C MALESSERE MOLTO INTENSO Sensazione di malessere generalizzata, evitare gli sforzi.
46-53°C PERICOLO Pericolo, sospendere le attività fisiche.
> 54°C ELEVATO PERICOLO Colpo di calore imminente

LO SVILUPPO
“HEAT INDEX” (HI) o “Apparent Temperature” (AT)
Ta = air temperature (°F);
UR = relative humidity (%).
Foresta & Turismo
Comfort Termico
HI = – 42.379 + 2.04901523  Ta + 10.1433127  UR – 0.22475541  Ta  UR –
6.83783  ( 10–3 )  ( Ta2 ) – 5.481717  ( 10–2 )  ( UR2 ) + 1.22874  ( 10–
3 )  ( Ta2 )  UR + 8.5282  ( 10– 4 )  Ta  ( UR2 ) – 1.99  (10–6 )  ( Ta2 )  ( UR2 )

LO SVILUPPO
•Rilievi su 36 piazzole selezionate in base
all’appartenenza a tre classi di copertura e
con destinazione d’uso
(tenda/bungalow/camper-caravan)
diversa.
•Durata dei rilievi: 48 ore
•Stazione di controllo
Foresta & Turismo
Comfort Termico

LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico
RISULTATI

Campeggi con brand «natural life style»
Nel 30,1 % dei casi (217 piazzole) la
struttura è coetaniforme e monoplana
con pino marittimo e/o pino domestico
con assenza di altre specie arboree e di
macchia
Nel 10,3 % dei casi (75 piazzole) la
struttura è biplana con un piano
intermedio di Sughera e leccio,
raramente cerro
3 piazzole hanno Olmi e 1 Robinia
Nel restante 59% dei casi è presente un
denso strato di individui di specie di
macchia mediterranea e la struttura è
generalmente pluristratificta
Pinus pinaster
Pinus pinea
Quercus suber
Quercus ilex
Quercus cerris
Quercus crenata
Ulmus minor
Robinia pseudoacacia
Acacia saligna
Pistacia lentiscus
Phillyrea spp.
Rhamnus alaternus
Erica spp.
Myrtus communis
Juniperus macrocarpa

LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico
2012

LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico
Piena copertura,
27 agosto, 13:30 – 13:35

Media copertura,
27 agosto, 13:40-13:45
LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico

LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico
Full sun,
27 agosto, 13:50 – 13:55

I
N
D
I
C
E
H
U
M
I
D
E
X
PIENA COPERTURA (tot. 11 aree) > 60%
Fascia oraria
Numero
piazzole
Classe di disagio
Mattina
8 Malessere significativo
1 Malessere intenso
Pomeriggio
4 Malessere molto intenso
7 Malessere intenso
Sera
3 Malessere intenso
Notte 3 Malessere significativo
MEDIA COPERTURA (tot. 10 piazzole) 30-59%
Fascia oraria
Numero
piazzole
Classe di disagio
Mattina
1 Malessere intenso
Pomeriggio
5 Malessere intenso
Sera
1 Malessere intenso
PIENO SOLE (tot. 11 piazzole) < 30%
Fascia oraria
Numero
piazzole
Classe di disagio
Mattina
1 Malessere intenso
Pomeriggio
5 Malesser intenso
Sera
6 Malessere intenso
Notte 2 Malessere significativo
LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico

Full sun: highest frequency of severe discomfort (class 5)
Medium forest cover: Highest frequency of non influential
discomfort (class 1)
Full cover: lowest frequency of severe discomfort (class 5 absent); highest
frequency of intermediate discomfort classes classes 2 and 3)
Frequency of hours per classes of discomfort
Full sun Medium F cover Full F cover
Increasing discomfort

LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico
CONCLUSIONI
Piena copertura: minore escursione termica mensile e giornaliera
Effetto schermante: valore minimo della media delle temperature massime.
Durante la notte la maggiore umidità atmosferica può aumentare sensibilmente il
discomfort termico potenziale
Media copertura: maggiori intervalli di tempo senza disagio percepito,
Ore di sole: temperature elevate
Ore notturne: umidità più elevata delle aree a pieno sole ma con limiti
generalmente accettabili
Due effetti concomitanti dalla copertura forestale:
a. schermatura della radiazione solare durante le ore di sole;
b. maggior dissipazione energetica durante le ore notturne.
L'effetto combinato durante l'arco delle giornate dei due fenomeni descritti crea
nell'area analizzata il miglior comfort termico registrato, con la maggior quantità
di ore senza disagio percepito.

LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico
Pieno sole: massimo disagio fino a condizioni di pericolo nonostante la
ricorrenza di minori tassi di umidità relativa
Le piazzole con macchia densa senza soluzioni di continuità mostrano le
performance peggior per il comfort termico
Le aree con struttura biplana, media copertura e strato inferiore non
continuo presentano le migliori caratteristiche in termini di comfort
termico
• Graduale sostituzione del pino marittimo e/o sperimentazione di ecotipi
resistenti al Matsucoccus feytaudi
• Pianificazione delle strutture e dell'ospitalità del campeggio armonizzata
con il piano di gestione forestale
• Progettazione di un nuovo assetto per le piazzole
• Interventi nella macchia mirati alla creazione di soluzioni di continuità per
aumentare la dissipazione energetica e la ventilazione.

LO SVILUPPO
Foresta & Turismo
Comfort Termico
•Ulteriori sviluppi di ricerca
 Indici di stress termico (ITS, Pearlmutter et al. 2007); cooling
efficiency; fotografie termiche;
 Caratterizzazione degli effetti della microtopografia e della vicinanza al
mare sui parametri microclimatici;
 Verificare l’influenza della densità della macchia e dell’orientamento
delle aperture sulle caratteristiche dei parametri microclimatici;
 Realizzare protocolli di analisi specifici per lo studio dell’andamento
microclimatico nelle stazioni forestali ad uso turistico ricreativo;
 …….
GRAZIE
fabio.salbitano@unifi.it

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