Caldo e umidità: combinazione pericolosa?

Mettiamo un giorno, con il climatizzatore a palla e la rinuncia anche alla sigaretta dopo il caffè perché fuori è troppo caldo. Insomma, una tipica giornata estiva, con 35°C, o anche 30°C, all’ombra. Niente vento, niente sole. Magari è anche sera. Eppure, si “crepa” dall’afa. Il sudore resta sulla pelle e sembra non servire più a nulla: con l’aria molto umida, infatti, riusciamo a raffreddarci meno efficacemente attraverso la sua evaporazione.

Perché accade questo?

Quando pensiamo a un’ondata di calore, il primo numero che controlliamo è quasi sempre quello indicato dal termometro. Eppure la temperatura dell’aria, da sola, non è sufficiente per avere un’idea dello stress indotto dal caldo a cui può andare incontro il nostro organismo. La risposta è semplice, manca un fattore cruciale:

L’umidità, ovvero la presenza di acqua sotto forma di vapore nell’atmosfera.

Nelle previsioni meteorologiche incontriamo soprattutto l’umidità relativa, espressa in percentuale, che indica di quanto il vapore acqueo presente nell’aria si avvicina alla quantità massima che potrebbe contenere a quella temperatura. Si tratta di una delle principali variabili implicate nel clima che cambia. Secondo la relazione di Clausius-Clapeyron, un’equazione utile nella misurazione delle transizioni di fase (ad esempio, liquido-vapore), per ogni grado Celsius di aumento della temperatura, la capacità dell’atmosfera di contenere vapore acqueo cresce di circa il 7%, se c’è acqua disponibile.

E il nostro pianeta è fatto soprattutto d’acqua

Gli oceani ricoprono circa il 70% della superficie terrestre e rappresentano uno dei principali regolatori del clima. Possiamo immaginarli come un gigantesco sistema naturale capace di assorbire e immagazzinare enormi quantità di energia. La differenza, rispetto ai climatizzatori, è che non inquinano.

Tutto fantastico fino a qui se non fosse per il fatto che anche le acque oceaniche si stanno riscaldando. Infatti, dal 1955 ad oggi gli oceani hanno assorbito circa il 90% del calore in eccesso accumulato nel sistema climatico a causa del riscaldamento globale indotto dall’uomo.

Il riscaldamento degli oceani interessa anche la loro superficie e influenza gli scambi di calore e di acqua con l’atmosfera. Una superficie oceanica più calda favorisce infatti una maggiore evaporazione e rende disponibile più vapore acqueo nell’atmosfera. Dagli anni ’50 le temperature della superficie del mare sono aumentate di circa mezzo grado centigrado. Questo ha determinato, circa vent’anni dopo, un aumento del 4% del vapore acqueo nell’atmosfera, insieme alla frequenza di precipitazioni e altri eventi estremi.

In altre parole, la maggiore concentrazione di gas serra nell’atmosfera altera il bilancio energetico terrestre, creando una sorta di “coperta” che intrappola il calore e provoca un aumento della temperatura terrestre. È un circolo vizioso. Gli oceani assorbono gran parte di questo calore in eccesso e si riscaldano, aumentando così la loro evaporazione e, infine, la quantità di vapore acqueo disponibile nell’atmosfera.

Ma manca ancora un tassello al nostro racconto

Il vapore acqueo non è l’unico gas climalterante. È ben documentato il contributo di sostanze come anidride carbonica (CO₂), metano, ozono, protossido di azoto. Poi ci sono i gas fluorurati (F-gas), impiegati nel funzionamento di frigoriferi, condizionatori, pompe di calore. La CO₂ è quella più spesso citata in giudizio nei dibattiti politici, nelle manifestazioni per il clima e sui siti di informazione. Il vapore acqueo, al contrario, è poco o per niente considerato.

Perché?

Perché i due gas svolgono ruoli differenti.

La quantità di vapore acqueo presente nell’atmosfera è fortemente regolata dalla temperatura e dal ciclo idrologico: l’acqua evapora, condensa e ritorna sulla superficie attraverso le precipitazioni. La concentrazione di CO₂, invece, viene direttamente aumentata dalle attività umane e il gas può permanere nel sistema climatico abbastanza a lungo da alterarne il bilancio energetico.

Cosa significa per la nostra salute avere più umidità in atmosfera?

L’umidità non modifica soltanto le caratteristiche dell’atmosfera, ma anche il modo in cui il nostro organismo riesce a reagire alle alte temperature. Il corpo umano, infatti, deve mantenere la propria temperatura interna intorno ai 37°C e, quando accumula troppo calore, mette in funzione diversi meccanismi di termoregolazione.

La vasodilatazione cutanea, ad esempio, aumenta il flusso di sangue verso la superficie del corpo per favorire la dispersione del calore e la sudorazione. Tuttavia, non è la semplice presenza del sudore sulla pelle a raffreddarci: è principalmente la sua evaporazione (ne ho parlato nell’episodio precedente).

Ed è qui che entra in gioco l’umidità.

Possiamo immaginare l’atmosfera come una spugna. Quando l’aria è relativamente secca, l’acqua presente sulla nostra pelle riesce a evaporare più facilmente. Ma aumentando l’umidità, la nostra spugna diventa progressivamente più piena e l’evaporazione rallenta. Possiamo quindi continuare a sudare, anche abbondantemente, perdendo acqua e sali minerali, mentre l’efficacia del raffreddamento evaporativo diminuisce. Se i liquidi non vengono reintegrati adeguatamente, può diminuire il volume plasmatico e aumentare lo sforzo richiesto al sistema cardiovascolare. Il rischio cresce soprattutto negli anziani, nelle persone con patologie cardiovascolari o altre malattie croniche e in chi svolge attività fisica o lavora all’aperto.

Come possiamo sapere quando l’umidità rende difficile la dispersione di calore?

Immaginiamo di avere davanti due termometri identici.

Il primo è un normale termometro esposto all’aria e misura la temperatura dell’ambiente.

Nel secondo, invece, il bulbo viene avvolto in un panno bagnato ed esposto a un flusso d’aria.
Se l’acqua contenuta nel panno riesce a evaporare, sottrae calore al termometro e ne abbassa la temperatura. Si tratta della temperatura di bulbo umido (o wet-bulb temperature): la temperatura raggiunta attraverso il raffreddamento evaporativo in quelle determinate condizioni ambientali.

Il principio si rifà a ciò che avviene sulla nostra pelle quando il sudore evapora.

Con aria relativamente secca, l’acqua presente sul panno evapora facilmente. Il termometro a bulbo umido si raffredda e registra quindi una temperatura inferiore rispetto a quello normale.
Aumentando progressivamente l’umidità, però, l’evaporazione diventa sempre meno efficace e la differenza tra temperatura dell’aria e temperatura di bulbo umido si riduce.

Al 100% di umidità relativa, l’aria è satura di vapore acqueo. L’evaporazione non riesce più a produrre un ulteriore raffreddamento e la temperatura di bulbo umido coincide con quella dell’aria.

La temperatura dell’aria, insomma, racconta soltanto una parte della storia

Per comprendere quanto il caldo possa mettere realmente alla prova il nostro organismo bisogna considerare anche altri fattori, dall’umidità alla radiazione solare, fino al vento e alle condizioni di esposizione.

È proprio per questo che nel tempo sono stati sviluppati numerosi indici di calore e di stress termico, dalla temperatura apparente all’Heat Index, fino a strumenti più complessi come la Wet Bulb Globe Temperature (WBGT), utilizzati con finalità diverse a seconda del contesto e della popolazione considerata.

Ma cosa misurano realmente questi indicatori e quale dobbiamo guardare per capire quando il caldo diventa un rischio per la salute?

Ne parleremo nel prossimo episodio del Caldizionario!