Gli indici biometeorologici o di disagio

Gli esseri umani rientrano in quella categoria di animali cosiddetti “omeotermi”, cioè che mantengono la propria temperatura a un livello quasi costante, anche per ampie variazioni della temperatura ambientale.

La temperatura dei “poichilotermi”, invece, segue tali variazioni. Il mantenimento dell’omeotermia nell’uomo è compito del sistema termoregolatore che modula costantemente la produzione di calore (termogenesi) e la sua eliminazione (termolisi)...

Lo scopo è mantenere il più costante possibile la temperatura di 37°C dei tessuti profondi del corpo tramite il sistema nervoso centrale, localizzato nel cervello (nell’ipotalamo) che riceve le informazioni sugli stress termici da una serie di termorecettori.

Quando l’equilibrio termico viene mantenuto con un minimo sforzo da parte dei sistemi di termoregolazione, le corrispondenti condizioni climatiche possono essere definite di benessere; se invece i meccanismi di termoregolazione faticano a mantenere tale equilibrio (ad esempio: notevole produzione di sudore) si potrà parlare di condizioni climatiche di equilibrio, ma non di benessere; se infine l’equilibrio termico, nonostante il massimo sforzo da parte dei meccanismi di termoregolazione, non viene mantenuto, si parlerà di condizioni climatiche di disequilibrio. Per benessere termico di una persona si intende “la condizione mentale in cui detta persona è soddisfatta dalle condizioni climatiche che la circondano” definita dall’ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers inc.).


Sulla base dei segnali elettrici che arrivano al sistema termoregolatore tramite i termorecettori dell’organismo, il sistema stesso risponde attraverso:

- il flusso di sangue alla superficie;
- l’erezione pilifera;
- la secrezione di ghiandole sudoripare;
- la frequenza respiratoria;
- la produzione metabolica di calore.
Nelle calde ed umide giornate estive, la perdita di calore corporeo è assicurata sostanzialmente dall’evaporazione dell’acqua che affiora sull’epidermide per traspirazione, se si trascura il ruolo decisamente secondario attribuibile all’evaporazione dell’umore acqueo presente nei polmoni, nei bronchi e nei tratti superiori delle vie respiratorie. Ma tale evaporazione, ed il conseguente raffreddamento corporeo, sono notevolmente condizionati dal contenuto di umidità dell’aria. Infatti, tanto maggiore è il grado di umidità relativa presente, tanto maggiore è la difficoltà dell’organismo di eliminare il calore in eccesso, in quanto il meccanismo fisiologico di raffreddamento risulta ostacolato. In questo caso la conseguenza è un aumento della temperatura corporea che a sua volta può causare malori dovuti al calore. E si ha la sensazione di “afa”.

Nelle fredde ed umide giornate invernali, invece, l’azione termoregolatrice si traduce, sul piano fisiologico, nella vasocostrizione dei capillari cutanei, con lo scopo di limitare la potenziale eccessiva diminuzione della temperatura corporea provocata dai processi di evaporazione favoriti dai moti dell’aria, sempre presenti anche in condizioni di stabilità atmosferica. Tutto ciò espone l’uomo a serie patologie da raffreddamento. Particolarmente importante è l’azione del vento. Infatti quest’ultimo, accrescendo l’evaporazione e quindi l’asportazione di calore corporeo per convezione, influisce negativamente durante le fredde ed umide giornate invernali, esaltandone gli effetti, ma positivamente durante le calde ed umide giornate estive, riducendo il disagio fisiologico.

La scienza che studia le influenze dell’ambiente atmosferico sull’uomo è la biometeorologia umana, chiamata anche meteorologia medica, derivata dalla meteorologia, dalla medicina e di conseguenza dalla fisica. Si tratta di una scienza molto antica. Infatti, già nell’antica Grecia, sia Ippocrate (400 a.C.) che Aristotele, avevano intuito che determinati fenomeni climatici e meteorologici avevano una certa influenza sull’uomo e sul suo comportamento. Ma solo di recente, in seguito allo sviluppo di scienze quali la statistica, la fisica e la fisiologia, la biometeorologia umana è stata riconosciuta a tutti gli effetti come scienza naturale. L’obiettivo principale di questa scienza è quello di spiegare il fenomeno delle reazioni del corpo umano ai cambiamenti climatici mediante l’uso di indici biometeorologici, rappresentati da formule empiriche, con i quali è possibile esprimere le condizioni soggettive di benessere o di disagio dell’uomo in relazione alla combinazione di più fattori ambientali (temperatura, umidità relativa, velocità dell’aria, ecc.).

Tali indici sono stati studiati e sviluppati in vari Paesi, spesso caratterizzati da condizioni climatiche diverse da quelle italiane. Sarebbe, quindi, interessante ed opportuno approfondire e studiare meglio questi indici, ricalibrandoli per i nostri ambienti, cioè ricercando dei nuovi valori-soglia per le scale di riferimento che siano in grado di descrivere meglio le condizioni di disagio o di benessere delle persone native, che hanno avuto modo di acclimatare il proprio fisico al proprio ambiente. Tuttavia anche l’applicazione di routine di tali indici, abbinata alle previsioni meteorologiche, potrebbe essere utile per prevedere delle condizioni di emergenza sanitaria, come per esempio è già messo in atto negli Stati Uniti d’America dal Servizio Meteorologico Nazionale (National Weather Service) della NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration).

In conclusione, lo sviluppo di procedure che tengano conto delle complesse dinamiche con cui si combinano la temperatura dell’aria, l’umidità relativa e il vento, permettono di individuare in maniera più completa e approfondita le condizioni di benessere o di disagio fisiologico nei periodi caldi o freddi. Negli studi più recenti si tenta di utilizzare direttamente l’equazione di scambio di calore tra l’uomo e l’ambiente per determinare le situazioni di stress per l’organismo:


dove S è l’accumulo netto di calore, M la produzione metabolica di calore, R la radiazione solare assorbita, C, L, E ed Rs gli scambi di calore per convezione, per radiazione ad onda lunga, per evaporazione e respirazione rispettivamente. Anche in questo caso, i coefficienti delle diverse variabili sono individuati di solito per via empirica. L’impiego di queste procedure potrebbe essere adatto per individuare ed eventualmente prevedere gli effetti di condizioni meteorologiche particolarmente difficili soprattutto su persone più sensibili alle modifiche del tempo atmosferico, come gli anziani, i bambini e tutti quei soggetti che già presentano patologie importanti in atto. L’informazione biometeorologia potrebbe, inoltre, essere impiegata anche in campo medico dove potrebbe rappresentare uno strumento d’analisi molto utile, fornendo un’informazione più dettagliata di quello che succede nell'ambiente che ci circonda, rispetto alla semplice e diretta misura meteorologica.

Negli articoli che seguono proponiamo una raccolta di indici biometeorologici di facile ed immediata applicazione, basati su alcuni dei parametri più facilmente rilevati dalle stazioni meteorologiche, quali la temperatura dell’aria, l’umidità relativa, la velocità del vento e la pressione atmosferica. Un’ampia e approfondita raccolta, sia per l’importanza che rivestono in un mondo sempre più sensibile (si auspica) al legame fra meteorologia e condizioni di vita, sia perché tali indici possono differire fra loro per le diverse applicazioni cui sono rivolte e per i parametri presi in considerazione.

• L'indice di Scharlau per il disagio climatico
• L'indice di Thom e termoigrometrico (THI)
• L'indice di Tensione Relativa (RSI)
• L'indice di Calore o Heat Index (HI)
• L'indice Summer Simmer Index (SSI)
• Gli indici Humidex (H) e di Temperatura Equivalente (Teq)
• L'indice Wind Chill (WC) 
• Ma la temperatura percepita non esiste...

Nota: gli articoli dedicati agli indici di disagio sono in gran parte basati su un lavoro di L. BACCI, IATA – Istituto di Biometeorologia Firenze (IBIMET-CNR); M. MORABITO, Ce.S.I.A. – Accademia dei Georgofili, Dipartimento di Scienza del suolo e nutrizione della pianta, Università di Agraria e Scienze Forestali, Firenze; A. CRISCI, LAMMA e Istituto di Biometeorologia, Firenze (IBIMET-CNR), sulla base dei trattati di volta in volta qui segnalati.