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

Fabio Salbitano, Gianluca Giovannini, Sara Rosi, Cristina GasperiniGESAAF – Università di Firenze

IX Congresso Nazionale SISEF MULTIFUNZIONALITÀ DEGLI ECOSISTEMI FORESTALI MONTANI: SFIDE E OPPORTUNITÀ PER LA RICERCA E LO SVILUPPO

Foresta & Turismo Servizi Ecosistemici

Comfort Termico16-19 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

March 2012

.... Speed of diffusion

March 2013

Pest attacks by on coastal pinewoods (Pinus pinaster and

secondly Pinus pinea) by MATSUCOCCUS FEYTAUDI and

successional stages

Agosto 2012 VTA speditivo per motivi di sicurezza: • 22 piante morte in piedi (in

rosso)• 12 piante in gravissimo

stato di deperienza (in rosa)

.. And speed of dieback




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 PsychophysicSatisfaction of individual human being as related to the living/acting thermal ambient.

7.9 26.9 35.1 43.8 50.9

15.6 31.9 39.4 47.5 54.3

Landscape Configuration

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

Index of Thermal Stress (ITS):

ITS = (Rn + C + M-W ) / f

Rn = net radiation

C = convectionM-W = metabolism- work

f = sweat efficiency based on RH

Modeling thermal stress and thermal sensation

(Pearlmutter et al., 2007)

Thermal stress and thermal sensation

Trees-Bare

Mesh-Bare

Mesh-Grass

Trees-Grass

Negev Desert, Israel

Precipitation: Potential Evapotranspiration: Aridity Index:

P ~ 80 mm/year PET ~ 2000 mm/year P/PET ~ 0.04

Background: Aridity and vegetation

Results: Cooling and water use efficiency

Trees-Grass Mesh-Grass

Trees-Bare

Exposed-GrassMesh-Bare

lowerefficiency

higherefficiency

Cooling efficiency [%]

2.72%

1.11% 1.02%

0.53%

Daytime Cooling:

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)

* ΔITS (kWh)

Water use:

Equivalent latent heat* of

evapotranspiration from

grass and trees, on a daily

(24 hour) basis

* QE (kWh)

Cooling Efficiency:

Ratio between daytime

cooling (kWh) and daily

water use (kWh)*, as a

percentage (%).

* Equivalent latent heat of evapotranspiration

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.




PROCEDURA DI RICERCA

Indici biometeoclimaticiFormule 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




Applicazione di indici biometeoclimatici e misure di temperatura percepita

3 photos per residential place (740 area; 1922 pictures)

740 piazzole




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




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




software




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 INTENSOSensazione 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

“HEAT INDEX” (HI) o “Apparent Temperature” (AT)

Ta = air temperature (°F);UR = relative humidity (%).




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 )

•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







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 pinasterPinus pineaQuercus suberQuercus ilexQuercus cerrisQuercus crenataUlmus minorRobinia pseudoacaciaAcacia salignaPistacia lentiscusPhillyrea spp. Rhamnus alaternusErica spp. Myrtus communisJuniperus macrocarpa




2012




Piena copertura, 27 agosto, 13:30 – 13:35

Media copertura, 27 agosto, 13:40-13:45







Full sun,27 agosto, 13:50 – 13:55

INDICE

HUMIDEX

PIENA COPERTURA (tot. 11 aree) > 60%

Fascia oraria Numero piazzole Classe di disagio

Mattina8 Malessere significativo

1 Malessere intenso

Pomeriggio4 Malessere molto intenso

7 Malessere intenso

Sera7 Malessere significativo

3 Malessere intenso

Notte 3 Malessere significativo

MEDIA COPERTURA (tot. 10 piazzole) 30-59%



1 Malessere intenso

Pomeriggio5 Malessere intenso

5 Malessere molto intenso


1 Malessere intenso

PIENO SOLE (tot. 11 piazzole) < 30%



1 Malessere intenso

Pomeriggio6 Malessere molto intenso

5 Malesser intenso


6 Malessere intenso

Notte 2 Malessere significativo




Full cover: lowest frequency of severe discomfort (class 5 absent); highest frequency of intermediate discomfort classes classes 2 and 3)

Medium forest cover: Highest frequency of non influential discomfort (class 1)

Full sun: highest frequency of severe discomfort (class 5)

Frequency of hours per classes of discomfort

Full sun Medium F cover Full F cover

Increasing discomfort




CONCLUSIONIPiena copertura: minore escursione termica mensile e giornalieraEffetto 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.

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.




•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;

…….

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Environment

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