Toward a climate-resilient urban space: microclimate simulations and heat adaptation strategies for the Campuses of Politecnico di Milano

This thesis analyses climate change adaptation strategies for urban spaces, focusing on heat adaptation and the improvement of thermal comfort at the Leonardo and Bovisa campuses of the Politecnico di Milano. In a context characterized by the intensification of heatwaves and the Urban Heat Island (UHI) effect, the research proposes a structured and replicable analytical framework to support the planning of urban resilience interventions based on scientific evidence. The methodology is divided into three phases: a theoretical analysis of climate-urban space interactions and the effects of climate change on the city; a spatial investigation to identify “potential adaptation surfaces” through a review of regulatory and design constraints; and the quantitative evaluation of benefits through the creation of duly planned adaptation scenarios for the Bovisa campus of the Politecnico di Milano using microclimatic simulations with ENVI-met software. The results confirm the effectiveness of Nature-Based Solutions (NBS): depaving, tree planting, green roofs, and green walls, if strategically introduced, significantly reduce thermal stress. Among the scenarios tested for the Bovisa Campus, the Multifunctional Scenario, which integrates urban redevelopment and climate resilience, proved most effective. This scenario showed air temperature reductions of up to -1.95°C and an improvement in the UTCI comfort index of up to -8°C. In conclusion, the transformation of regulatory constraints into design opportunities and the use of technical microclimatic simulations can serve as a useful paradigm to guide the transition of cities toward more livable, healthy, and climate-resilient urban models.

Questa tesi analizza le strategie di adattamento ai cambiamenti climatici per gli spazi urbani, focalizzandosi sulla mitigazione del calore e sul miglioramento del comfort termico nei campus Leonardo e Bovisa del Politecnico di Milano. In un contesto caratterizzato dall’intensificarsi delle ondate di calore e dall’effetto isola di calore urbana (UHI), la ricerca propone un framework di analisi strutturato e replicabile per supportare la pianificazione di interventi di resilienza urbana fondati su evidenze scientifiche. La metodologia si articola in tre fasi: un’analisi teorica delle interazioni clima-spazio urbano e gli effetti dei cambiamenti climatici sulla città; un’indagine spaziale per identificare le “superfici potenziali di adattamento” attraverso una revisione dei vincoli normativi e progettuali; e la valutazione quantitativa dei benefici tramite la creazione di scenari di adattamento debitamente pianificati per il campus Bovisa del Politecnico di Milano tramite simulazioni microclimatiche con il software ENVI-met. I risultati confermano l’efficacia delle Nature-Based Solutions (NBS): depavimentazione, piantumazione di alberi, tetti e pareti verdi, se strategicamente introdotti, riducono significativamente lo stress termico. Tra gli scenari testati per il Campus Bovisa, risulta più efficace lo Scenario Multifunzionale che integra la riqualificazione urbana e alla resilienza climatica. Questo scenario ha mostrato riduzioni della temperatura dell’aria fino a -1,95°C e dell’indice di comfort termico UTCI fino a -8°C. In conclusione, la trasformazione dei vincoli normativi in opportunità progettuali e l’utilizzo di simulazioni microclimatiche tecniche possano essere un paradigma utile per guidare la transizione delle città verso modelli urbani più vivibili, sani e resilienti al cambiamento climatico.