CAMBIAMENTI CLIMATICI E PIANIFICAZIONE: DUE BACINI IDROGRAFICI A CONFRONTO
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Scientific Section De Girolamo A. M. et al. Italian Journal of Agrometeorology 5-12 (2) 2007
CAMBIAMENTI CLIMATICI E PIANIFICAZIONE:
DUE BACINI IDROGRAFICI A CONFRONTO
CLIMATE CHANGE SCENARIO AND STRATEGY PLANNING:
COMPARISON BETWEEN TWO RIVER BASINS
Anna Maria De Girolamo*, Antonio Lo Porto, Daria De Luca
Istituto di Ricerca Sulle Acque del CNR, Sezione Territoriale di Bari Via F. De Blasio, 5 – 70123 Bari.
* Corresponding author: Tel. +390805820536 /511 Fax: +39 080 531336 e-mail: annamaria.degirolamo@ba.irsa.cnr.it
Received 15/05/2007 – Accepted 13/11/2007
Riassunto
Il presente lavoro si pone l’obiettivo di valutare l’impatto che i mutamenti climatici possono indurre sul ciclo idrologico e
sull’apporto di sedimenti e nutrienti in due bacini idrografici localizzati in differenti regioni climatiche e caratterizzati da
un diverso regime idrologico: il Rio Mulargia, affluente del Flumendosa (Sardegna), e il fiume Enza, affluente del Po. I
cambiamenti climatici sono stati valutati mediante il modello HadCM2 e gli effetti di tali variazioni climatiche sono stati
simulati mediante il modello idrologico SWAT. E’ risultato che le precipitazioni, nel bacino del Rio Mulargia, subiranno
una contrazione mentre nel bacino dell’Enza è previsto un incremento durante la stagione invernale. Conseguentemente,
significativi cambiamenti del bilancio idrologico sono previsti nel bacino idrografico del Rio Mulargia, dove si verificherà
una contrazione dei volumi annui di deflusso ed un incremento dei sedimenti e nutrienti apportati al fiume nei primi mesi
dell’anno. Meno consistenti, ma non per questo meno preoccupanti, saranno i cambiamenti nel bacino del fiume Enza, do-
ve si verificherà un incremento dello scorrimento superficiale nei mesi invernali e primaverili e un aumento dell’erosione e
del trasporto di nutrienti e sedimenti nello stesso periodo. La pianificazione del territorio e delle risorse idriche, pertanto,
dovrà tener conto di tali mutamenti sia a breve che a medio e lungo termine.
Parole chiave: cambiamenti climatici, modellizzazione a scala di bacino, bilancio idrologico.
Abstract
In this work the potential impacts of the future climate changes on the water resources, sediment and nutrient delivery in
surface water have been evaluated for two watersheds, located in different climatic regions of Italy, with different hydro-
logical characteristics: Rio Mulargia (Sardinia Island) and Enza river (Emilia Romagna). The general circulation model
HadCM2 has been used to estimate climate changes and SWAT hydrologic model has been used to simulate changes in
components of the hydrologic cycle in response to climatic condition and land management practices. Important changes
are expected regarding the water balance in the Rio Mulargia catchment where a sensible decrease will affect streamflow.
Higher load in sediments and sediment-bound pollutants are predicted in the first two months of the year, while in autumn
a decrease of the load can be expected, by far higher in nitrate losses in surface water. By far lower changes are predicted
in the second catchment, the Enza River, where an increased surface runoff will take place in winter and spring, leading
consequently to an increase in the same period of load in sediment and particulate bound nutrients; soluble nutrients will
show not sensible changes.
Keywords: climate changes, watershed modeling, hydrologic balance.
Introduzione
Fin dalla metà degli anni settanta, esperimenti condotti politica e sociale. L’evoluzione futura del clima, dun-
tramite modelli di circolazione generale hanno eviden- que, appare molto complessa e i modelli previsionali,
ziato che l’aumento delle concentrazioni di gas serra dovendo tradurre e formalizzare dal punto di vista ma-
nell’atmosfera potrà influenzare il clima. L’allarme del- tematico le articolate interconnessioni tra sistemi natura-
la comunità scientifica è stato accolto dalle Nazioni li e sociali, non possono considerarsi perfetti (Georgia-
Unite con l’istituzione dell’Intergovernmental Panel on dis e Mariani, 2006a; Georgiadis e Mariani, 2006b). Le
Climate Change (IPCC) il cui compito è redigere rap- tecniche di simulazione climatica prevedono l’ applica-
porti sui cambiamenti climatici ed effetto serra sulla ba- zione simultanea di più modelli accoppiati atmosfera-
se di valutazioni scientifiche, tecniche e socioeconomi- oceano (AOGCM) ed un’ampia gamma di scenari pos-
che. Dalle conclusioni del quarto rapporto (IPCC, 2007) sibili di emissioni di gas serra. Allo stato attuale i prin-
emerge che il cambiamento climatico non è solo un cipali punti critici sono costituiti dalla simulazione delle
problema ambientale, nel senso fisico del termine, ma è nubi e conseguentemente delle precipitazioni (Stephens,
strettamente connesso a questioni di natura economica, 2005) e dalla mancanza di una teoria in grado di descri-
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vere la variabilità del vortice polare e della grande cir-
colazione atlantica che concorrono alla formazione delle
precipitazioni (Wang e Schirmel, 2003). Gli output di
questa classe di modelli, inoltre, sono riferiti alla macro-
scala e nonostante oggi siano disponibili diverse tecni-
che di downscaling per proiettare i risultati alle scale
minori, la risoluzione con cui vengono usati è ancora
modesta. Ne deriva un elevato grado di incertezza
(Broccoli et al., 2003) che va tenuto in debito conto nel-
la lettura dei risultati dei modelli.
Le proiezioni presentate nel quarto rapporto dell’IPCC,
elaborate sulla base di differenti scenari, prospettano un
aumento della temperatura nel periodo 1990-2100 com-
preso tra 1,1°C e 2,9°C, nel migliore dei casi, e tra
2,4°C e 6,4°C nello scenario peggiore. Per quanto ri-
guarda le precipitazioni, maggiormente variabili nello
spazio e nel tempo (Allen e Ingram, 2002), i modelli
Fig. 1 - - Bacino idrografico del Rio Mulargia.
prevedono un aumento alle medie - alte latitudini men- Fig. 1 - Rio Mulargia river basin.
tre alle basse latitudini è previsto un aumento in alcune
aree ed una diminuzione in altre. In particolare, nell'Eu-
ropa meridionale le modifiche climatiche previste consi-
stono in un incremento della temperatura ed una ridu-
zione delle precipitazioni estive accompagnato da un
aumento di intensità e di frequenza degli eventi meteo-
rici. In Italia l’evoluzione del clima si diversifica tra
nord e sud soprattutto per quanto riguarda i fenomeni
estremi (Brunetti et al., 2003), per cui la persistenza dei
periodi di siccità riguarderà soprattutto il meridione
mentre il rischio di alluvioni interesserà maggiormente
il settentrione (ENEA-FEEM, 2003).
Sulla base di queste previsioni la Commissione europea
ha affidato al Joint Research Centre’s Institute for Envi-
ronment and Sustainability di Ispra (Varese) il compito
di valutare l’impatto che tali cambiamenti possono in-
durre sull’ambiente. Nell’ambito di questo studio parti-
colare importanza è stata attribuita alle possibili riper- Fig. 2 - Bacino idrografico del fiume Enza.
Fig. 2 - Enza river basin.
cussioni sulle risorse idriche in termini di quantità e
qualità.
Lo studio ha evidenziato l’importanza strategica della
pianificazione delle risorse idriche, a medio e a lungo
termine, ed ha individuato nella modellizzazione mate- Materiali e Metodi
matica il mezzo più efficace ed economico per valutare
possibili scenari e probabili linee di azione da persegui- Aree di studio
re. Entrambi i bacini sono stati accuratamente delineati
Il presente lavoro si pone l’obiettivo di valutare mediante l’acquisizione di un completo quadro conosci-
l’impatto che i mutamenti climatici possono indurre sul tivo. Il bacino idrografico del Rio Mulargia (Fig. 1) sot-
ciclo idrologico, sull’erosione e sulla qualità delle acque tende una superficie di 6476 ettari e presenta
superficiali in due bacini idrografici. un’altitudine variabile tra i 250 e i 750 metri. La lun-
Sono stati scelti due bacini localizzati in differenti re- ghezza dell’asta principale del corso d’acqua è di circa
gioni climatiche e caratterizzati da un diverso regime 16 km. Il clima è tipicamente mediterraneo; la tempera-
idrologico: il Rio Mulargia, affluente del Flumendosa, e tura, i cui valori medi mensili oscillano tra 5°C e 27°C,
il fiume Enza, affluente del Po. Il primo, a carattere in- può registrare valori elevati raggiungendo e, talvolta,
termittente, è localizzato in Sardegna ed è contraddistin- superando i 40°C. Il regime pluviometrico è caratteriz-
to da un regime semipermanente con lunghi periodi di zato da un semestre umido che va da ottobre a marzo,
magra, il secondo ha origine sull’Appennino Tosco- con precipitazioni abbondanti nei mesi di novembre (70
Emiliano ed è caratterizzato da portata perenne. mm) e dicembre (75 mm), e da un semestre asciutto in
E’ stato applicato il modello idrologico SWAT che ha cui, in particolare in luglio (14 mm) e agosto (24 mm),
consentito, sulla base dei dati attuali e delle previsioni si registrano rari eventi piovosi. Le precipitazioni pre-
stimate dal modello HADCM2, di valutare le variazioni sentano una media annuale di 535 mm e sono contraddi-
del ciclo idrologico e della qualità delle acque. stinte da eventi sensibilmente variabili nello spazio e nel
tempo. I suoli di copertura sono prevalentemente fran-
co-sabbiosi e franco-sabbioso-argillosi; gli spessori so-
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no variabili e in alcuni casi raggiungono o superano il ARS (United States Department of Agriculture – Agri-
metro di profondità. cultural Research Service), dotato di interfaccia GIS (Di
Su buona parte delle superfici produttive si estendono Luzio et al., 2001). Il modello opera su base temporale
seminativi e pascoli. Altrettanto importante è l’attività giornaliera considerando la variabilità spaziale dei dati e
zootecnica costituita principalmente da allevamenti ovi- consente di prevedere l’impatto che le diverse pratiche
ni e bovini che ha conservato caratteri tradizionali non di management adottate nell’ambito del bacino idrogra-
intensivi e si basa sia sullo sfruttamento di pascoli natu- fico producono sul corso d’acqua in termini di qualità e
rali che sull’utilizzo delle essenze foraggere da sfalcio. quantità. SWAT, quindi, formalizza dal punto di vista
Il bacino del fiume Enza (Fig. 2) presenta una superficie matematico i processi fisici e chimici che avvengono nel
di 88400 ettari. Il reticolo idrografico è abbastanza svi- bacino: clima, crescita delle piante, bilancio idrologico,
luppato, due sono i principali affluenti: Termina e Tas- produzione e movimento di sedimenti, ciclo di nutrienti
sobio, l’asta principale si estende per circa 99 km. e pesticidi (Arnold et al., 1998). Dal punto di vista me-
L’idrologia del bacino è caratterizzata da un regime del- todologico il bacino idrografico viene frazionato in sot-
le precipitazioni ampiamente variabile con valori medi tobacini, suddivisi a loro volta in unità aventi compor-
annui di altezza di pioggia compresi tra 850 mm e 1150 tamento idrologico omogeneo. Il ciclo idrologico gior-
mm. L’altezza media delle precipitazioni nevose nella naliero è basato sulla classica equazione di bilancio del-
zona montuosa è di circa 60 cm con un tempo di perma- le acque superficiali. Il modello offre tre possibili op-
nenza al suolo di un mese. Le temperature medie mensi- zioni per calcolare l’evapotraspirazione potenziale:
li sono comprese tra 2°C e 24°C. Hargraves and Samani, Penman-Monteith o Priestley-
La parte pianeggiante del bacino è caratterizzata da a- Taylor. Il ruscellamento superficiale viene stimato dal
gricoltura intensiva; cereali, mais e barbabietole sono le modello mediante l’SCS Curve Number Method o
colture maggiormente presenti. L’area centrale del baci- l’approccio Green e Ampt e l’erosione ed i carichi di
no, prevalentemente collinare, è interessata da pascoli e sedimenti sono stimati, per ciascun sottobacino, attra-
la parte montuosa è ricoperta da boschi. I suoli sono verso la Modified Universal Soil loss Equation. Per
principalmente limosi e argillosi nella parte bassa del quanto riguarda i nutrienti SWAT simula il movimento
bacino e sabbiosi o franco-sabbiosi nella rimanente par- e la trasformazione delle diverse forme di azoto e fosfo-
te del bacino. ro all’interno del bacino. Questi vengono asportati dal
suolo e addotti al corso d’acqua attraverso lo scorrimen-
Scenari climatici e modello idrologico to superficiale, il deflusso ipodermico e il deflusso di
Gli attuali scenari climatici sono stati sviluppati a partire base. Le trasformazioni di azoto e fosforo da una forma
dagli anni 90, diventando argomento di studi sempre più all’altra sono governate dai rispettivi cicli (Santhi et al.,
approfonditi. Il potenziale aumento della temperatura 2001). L’applicazione di questo modello richiede
globale viene calcolato in base a diverse ipotesi che un’ampia serie di informazioni e di osservazioni la cui
contemplano possibili evoluzioni socio-economiche, accuratezza e il cui grado di dettaglio sono determinanti
differente politica energetica e sviluppo di nuove tecno- nella affidabilità dei risultati. Nel presente lavoro sono
logie. Sono stati studiati ed elaborati numerosi modelli: stati utilizzati i seguenti dati: Digital Elevation Model
CCSR/NIES, CSIRO, ECHAM, HadCM con risoluzioni (DEM), carta di uso del suolo, carta dei suoli, parametri
differenti. fisici e idraulici di ciascun profilo di suolo, portata e pa-
Nel caso in esame sono stati stimati i cambiamenti di rametri di qualità degli scarichi dei depuratori, informa-
temperatura e precipitazioni al 2020, 2050 e 2080 me- zioni relative alle pratiche agricole ed alle fertilizzazio-
diante il modello HadCM2, sviluppato dall’UK Hadley ni, dati climatici. Riguardo a questi ultimi, per il bacino
Centre for Climate Prediction and Research. Si tratta di del Rio Mulargia sono stati impiegati dati pluviometrici
variazioni medie previste per i periodi 2010-2039, 2040- provenienti da tre stazioni di misura e dati termometrici,
2069, 2070-2099 valutati rispetto alle osservazioni del di radiazione solare, velocità del vento e umidità relati-
trentennio 1961-1990. Questo modello fornisce valori va registrati in una sola stazione; per la modellizzazione
che ricadono nel centro dell’intervallo di variazione ac- del bacino dell’Enza sono stati impiegati i dati termo-
cettato dall’IPCC ed è uno dei GCM maggiormente cita- pluviometrici registrati in tredici stazioni. Tutti i dati
ti nella bibliografia scientifica. In particolare è stato uti- utilizzati sono stati forniti dall’Ente Acque della Sarde-
lizzato lo scenario HHGGA1 che prevede un incremen- gna (ex EAF) e dall’ARPA – Emilia Romagna, sezione
to annuo di gas serra immessi nell’atmosfera pari all’1% di Reggio Emilia.
ed una crescita economica in un contesto globale, ossia Per la calibrazione e la validazione idrologica del mo-
un futuro caratterizzato da un aumento demografico, da dello SWAT, nel bacino del Rio Mulargia, caratterizza-
una notevole crescita economica e dall’uso di nuove e to da una sostanziale uniformità territoriale, è stato adot-
più efficienti tecnologie. Questo modello ha una risolu- tato l’approccio “split in time”, ossia sono stati utilizzati
zione spaziale di 2,50° x 3,75° (latitudine per longitudi- due set di dati di portata indipendenti, registrati gior-
ne) a cui corrisponde una griglia di 96 x 73 celle. Le nalmente nella sezione di chiusura. In particolare per la
dimensioni di ciascuna cella sono di 417 x 278 km e si calibrazione si è fatto riferimento al periodo 1992-1997,
riducono a 295 x 278 km alle latitudini 45° Nord e Sud. mentre per la validazione sono stati considerati gli anni
Gli effetti che questi cambiamenti climatici inducono 2003 e 2004. Per il bacino del fiume Enza, è stato adot-
sul bacino idrografico sono stati simulati mediante il tato il metodo “split in space” poiché nell’area sono pre-
modello idrologico e di qualità delle acque SWAT (Soil senti sottobacini a carattere montano, forestati, insieme
and Water Assessment Tool), sviluppato dall’USDA - ad altri a morfologia collinare con scarsa copertura ve-
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Tab. 1 - Precipitazioni e temperature di riferimento
Tab. 1 - Precipitation and temperature baseline
Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic
Mulargia baseline (mm) 47,0 43,0 37,7 57,2 36,1 32,3 13,8 24,4 40,8 55,5 74,4 72,7
Enza baseline (mm) 97,9 60,7 77,1 70,1 63,9 51,9 42,3 89,9 91,9 94,4 94,3 93,0
Mulargia baseline (°C) 8,7 8,9 11,2 13,0 17,8 22,2 25,5 26,3 21,5 18,0 12,6 9,5
Enzabaseline (°C) 2,3 4,3 9,0 12,8 17,8 21,5 24,4 23,9 19,8 13,6 7,6 4,8
getale ed a carattere di piana alluvionale, interessati da
agricoltura intensiva. In questo caso i dati ottenuti in
una prima stazione di misura, per il periodo1990-1997,
sono stati utilizzati per la calibrazione e quelli rilevati
nella seconda stazione di misura, nello stesso periodo,
sono stati impiegati per la validazione.
Infine, è stata eseguita l’analisi statistica dei risultati
mediante la determinazione degli indici di correlazione
e di efficienza per verificare l’aderenza del modello ai
dati osservati (Nash e Sutcliffe, 1970).
Fig. 3 - Variazioni mensili della temperatura
Risultati e discussione Fig. 3 - Monthly temperature changes
Il modello HadCM2 stima un generale e progressivo
aumento della temperatura per entrambi i bacini, come
si può osservare nelle Fig. 3 e 4. L’incremento medio
annuo è compreso tra 1,30°C (2020) e 3,46°C (2080)
nel bacino del Rio Mulargia e tra 1,80°C e 4,36°C nel
bacino dell’Enza. Per quanto riguarda le piogge, le pre-
visioni fornite dal modello si differenziano notevolmen-
te nei due bacini. Una riduzione su base annua è previ-
sta per il bacino del Rio Mulargia in ciascuno degli o-
rizzonti temporali esaminati. Come si può osservare nel-
la Fig. 5, le maggiori riduzioni interesseranno i mesi e-
stivi e autunnali. Meno sensibili appaiono le variazioni
nel bacino dell’Enza dove su base annuale non ci sono Fig. 4 - Variazioni mensili della temperatura
grandi cambiamenti (Fig. 6) mentre su base mensile le Fig. 4 - Monthly temperature changes
variazioni più marcate si riferiscono ai primi mesi
dell’anno degli scenari più remoti (2050-2080). I valori
di riferimento (baseline) rispetto ai quali sono state va-
lutate le variazioni climatiche sono riportati nella Tab.1.
L’aumento di temperatura e la contemporanea variazio-
ne dei volumi di pioggia indurranno sostanziali modifi-
che sul bilancio idrologico, sull’erosione e sull’apporto
di nutrienti al fiume ed alla falda. I risultati delle simu-
lazioni di seguito riportati mostrano, per i due bacini
esaminati, similarità e differenze.
Rio Mulargia
Il ruscellamento (surface runoff) e il deflusso di base Fig. 5 - Variazioni mensili delle precipitazioni
(baseflow), ossia il contributo della falda superficiale al Fig. 5 - Monthly precipitation changes
deflusso totale, saranno le variabili maggiormente con-
dizionate dai cambiamenti delle precipitazioni. Come si
evince dalla Tab. 2, il ruscellamento simulato mediante
il modello SWAT subirà una notevole riduzione rispetto
agli attuali valori, passando dai 166 mm annui calcolati
per il 2003 ai 106 mm previsti per il 2020 ed infine ai
146 mm e 129 mm prospettati rispettivamente per il
2050 e il 2080. Sarà concentrato essenzialmente nei me-
si autunnali ed invernali per divenire pressoché nullo nei
mesi estivi. Ancora più vistosa risulterà la contrazione
del baseflow che si ridurrà dagli attuali 121 mm a poco
più di 60 mm per i primi scenari e a 36 mm per lo sce-
nario più remoto. La contemporanea riduzione del ru- Fig. 6 - Variazioni mensili delle precipitazioni
scellamento e del baseflow, infine, indurrà un preoccu- Fig. 6 - Monthly precipitation changes
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pante calo rispetto ai valori del 2003 del deflusso totale tipo di coltura, pertanto, il contemporaneo aumento di
(Total Water Yield). Come si può osservare nella Tab. 3 temperatura e precipitazione previsto per mesi invernali
su base annua tale riduzione ammonta al 40% circa nel indurrà un aumento dell’Etr, mentre la riduzione di con-
2020 e nel 2080 ed al 25% nel 2050. tenuto idrico nel suolo dovuto alla diminuzione delle
L’evapotraspirazione potenziale è stata calcolata me- piogge produrrà un leggero calo della quantità effetti-
diante il modello SWAT con il metodo Penman- vamente evaporata.
Monteith. Tutti gli scenari esaminati presentano una va- Le variazioni previste nell’ambito del bilancio idrologi-
riazione positiva: il valore annuale passarà dai 1123 co indurranno cambiamenti, rispetto alle attuali condi-
mm, quantificati per il 2003, a 1158 mm stimati per il zioni, anche nelle quantità di nutrienti e di sedimenti
2020, continuerà ad aumentare raggiungendo i 1186 mm apportati al fiume e alla falda.
nel 2050 ed infine si attesterà a 1217 mm nel 2080. Così per il nitrato, che segue l’andamento del ruscella-
L’evapotraspirazione reale (Etr), i cui valori mensili so- mento, è previsto per il 2020 una generale riduzione dei
no riassunti nella Tab. 4, dovrebbe subire un lieve in- carichi mensili, mentre per gli altri due scenari il model-
cremento nei mesi invernali e ridursi complessivamente lo SWAT ha prodotto un incremento nei primi mesi
su base annua. L’evapotraspirazione reale, come è noto, dell’anno ed una diminuzione per il rimanente periodo. I
dipende da fattori climatici (temperatura e umidità carichi annuali per ettaro, riassunti nella Tab. 5, mostra-
dell’aria, radiazione solare, velocità del vento) e dalla no una lieve flessione passando da 1,3 kg a circa 1 kg
disponibilità idrica del suolo, oltre che dal particolare per i tre scenari ipotizzati.
Tab. 2 - Valori mensili dello scorrimento superficiale (mm) Tab. 4 - Valori mensili dell'evapotraspirazione reale (mm)
Tab. 2 - Monthly surface runoff (mm) Tab. 4 - Monthly actual evapotranspiration (mm)
Mulargia Enza Mulargia Enza
2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080
Gen 16 12 14 30 9 1 1 3 Gen 16 16 16 17 9 11 12 12
Feb 60 32 94 78 12 15 22 25 Feb 17 18 19 20 24 26 27 27
Mar 1 1 2 2 7 5 7 9 Mar 14 15 14 14 50 51 53 55
Apr 4 3 6 5 13 8 12 13 Apr 19 19 20 21 65 67 70 71
Mag 2 1 1 0 6 6 5 3 Mag 30 26 28 24 100 89 98 89
Giu 1 2 1 0 1 0 0 0 Giu 22 22 20 15 72 72 71 63
Lug 0 0 0 0 1 0 0 1 Lug 3 4 3 2 60 63 62 54
Ago 0 0 0 0 3 3 3 3 Ago 6 4 4 4 55 56 52 48
Set 0 0 0 0 5 5 5 6 Set 13 9 11 9 37 39 38 36
Ott 35 11 12 0 5 5 4 5 Ott 33 28 30 23 24 25 22 24
Nov 36 32 8 7 6 6 3 5 Nov 22 21 21 20 13 15 16 17
Dic 11 13 8 5 12 15 13 11 Dic 21 22 23 24 12 14 15 15
totale 166 106 146 129 79 69 76 83 totale 216 203 210 192 521 529 535 511
Tab. 3 - Valori mensili del deflusso totale (mm) Tab. 5 - Valori mensili dei carichi per ettaro di N-NO3 (kg/ha)
Tab. 3 - Monthly water yield (mm) Tab. 5 - Monthly load per ectar of N-NO3 (kg/ha)
Mulargia Enza Mulargia Enza
2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080
Gen 45 28 21 34 30 31 29 33 Gen 0,14 0,13 0,13 0,20 0,15 0,17 0,32 0,31
Feb 92 52 115 93 45 48 59 64 Feb 0,24 0,15 0,31 0,29 0,17 0,19 0,22 0,24
Mar 32 19 26 17 34 30 35 40 Mar 0,06 0,04 0,10 0,13 0,10 0,08 0,09 0,11
Apr 20 13 21 14 49 40 49 52 Apr 0,05 0,04 0,07 0,07 1,06 1,00 1,13 1,12
Mag 6 4 5 3 31 29 27 24 Mag 0,02 0,01 0,02 0,01 0,23 0,24 0,22 0,21
Giu 2 2 1 0 15 14 14 12 Giu 0,03 0,03 0,03 0,02 0,22 0,25 0,29 0,35
Lug 0 0 0 0 15 16 16 15 Lug 0,01 0,00 0,00 0,00 0,45 0,55 0,54 0,55
Ago 0 0 0 0 18 17 16 16 Ago 0,02 0,01 0,01 0,01 0,21 0,27 0,26 0,29
Set 0 0 0 0 22 21 21 23 Set 0,03 0,03 0,03 0,03 0,19 0,23 0,23 0,33
Ott 36 12 13 1 20 19 17 19 Ott 0,15 0,09 0,09 0,02 0,29 0,29 0,29 0,29
Nov 38 33 10 8 33 32 25 30 Nov 0,36 0,32 0,15 0,11 0,42 0,42 0,37 0,43
Dic 29 17 10 6 49 56 51 48 Dic 0,19 0,21 0,15 0,13 0,63 0,86 0,86 0,84
totale 301 179 222 176 360 353 360 376 totale 1,30 1,06 1,09 1,02 4,12 4,55 4,82 5,07
9Scientific Section De Girolamo A. M. et al. Italian Journal of Agrometeorology 5-12 (2) 2007
Tab. 7 - Valori mensili dei carichi per ettaro di fosforo organi-
Tab. 6 - Valori mensili dei carichi per ettaro di sedimenti (t/ha) co (kg/ha)
Tab. 6 - Monthly load per ectar of sediments (t/ha) Tab. 7 - Monthly load per ectar of organic phosphorus (kg/ha)
Mulargia Enza Mulargia Enza
2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080
Gen 0,47 0,37 0,46 1,18 0,13 0,05 0,04 0,09 Gen 0.22 0.18 0.21 0.54 0.07 0.02 0.01 0.03
Feb 1,51 0,76 2,30 2,46 0,13 0,21 0,74 1,17 Feb 0.65 0.35 1.00 1.08 0.06 0.08 0.26 0.32
Mar 0,02 0,01 0,04 0,07 0,22 0,22 0,34 0,49 Mar 0.01 0.01 0.02 0.03 0.08 0.06 0.10 0.12
Apr 0,06 0,04 0,11 0,11 0,37 0,54 0,93 1,65 Apr 0.02 0.02 0.05 0.05 0.16 0.15 0.23 0.27
Mag 0,07 0,06 0,06 0,00 0,28 0,33 0,38 0,31 Mag 0.04 0.03 0.03 0.00 0.09 0.09 0.08 0.04
Giu 0,03 0,03 0,02 0,00 0,08 0,01 0,00 0,00 Giu 0.02 0.02 0.01 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00
Lug 0,00 0,00 0,00 0,00 0,15 0,03 0,02 0,01 Lug 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 0.01 0.01 0.00
Ago 0,00 0,00 0,00 0,00 0,42 0,19 0,09 0,10 Ago 0.00 0.00 0.00 0.00 0.09 0.06 0.03 0.03
Set 0,00 0,00 0,00 0,00 1,50 1,08 1,52 1,09 Set 0.00 0.00 0.00 0.00 0.30 0.26 0.35 0.26
Ott 0,39 0,13 0,22 0,01 0,64 0,57 0,60 0,43 Ott 0.13 0.06 0.09 0.00 0.12 0.12 0.11 0.10
Nov 0,54 0,60 0,22 0,24 0,09 0,10 0,04 0,04 Nov 0.21 0.25 0.10 0.10 0.04 0.04 0.02 0.02
Dic 0,12 0,20 0,14 0,09 0,12 0,18 0,07 0,05 Dic 0.04 0.07 0.06 0.04 0.04 0.06 0.03 0.02
totale 3,21 2,20 3,57 4,16 4,13 3,50 4,77 5,44 totale 1.34 0.99 1.57 1.84 1.10 0.95 1.22 1.21
Per quanto riguarda i sedimenti, infine, è previsto un Tab. 8 - Valori mensili dei carichi per ettaro di azoto organico
incremento annuo negli scenari più remoti quando (kg/ha)
Tab. 8 - Monthly load per ectar of organic nitrogen (kg/ha)
l’apporto al fiume salirà da 3,2 t/ha a 3,6 t/ha e 4,2 t/ha.
Tale aumento è particolarmente evidente nei primi mesi Mulargia Enza
dell’anno ed è seguito da una riduzione nei mesi estivi 2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080
(Tab. 6). Analogo andamento è previsto per il fosforo Gen 1,82 1,47 1,77 4,52 0,56 0,12 0,12 0,25
organico, il cui carico annuale per ettaro si eleverà da Feb 5,39 2,88 8,32 8,97 0,51 0,66 2,12 2,65
1,3 kg a 1,8 kg (Tab. 7), e per l’azoto organico che sali- 0,06 0,05 0,13 0,22 0,63 0,52 0,76 0,93
Mar
rà da 11 kg/ha a circa 15 kg/ha (Tab. 8).
Apr 0,18 0,14 0,40 0,41 1,23 1,20 1,89 2,18
Enza Mag 0,33 0,24 0,26 0,01 0,71 0,69 0,61 0,33
Nel bacino idrografico del fiume Enza i cambiamenti Giu 0,13 0,16 0,08 0,02 0,14 0,02 0,01 0,01
climatici previsti dal modello non saranno tali da modi- Lug 0,00 0,00 0,00 0,00 0,24 0,07 0,05 0,02
ficare in maniera sostanziale il bilancio idrologico su Ago 0,00 0,00 0,00 0,00 0,74 0,50 0,24 0,24
scala annuale. Set 0,00 0,00 0,00 0,00 2,47 2,19 2,84 2,10
Lo scorrimento superficiale, quantificato per il 2003 in Ott 1,05 0,50 0,76 0,02 0,96 1,00 0,91 0,82
79 mm, subirà una contrazione nei primi due scenari Nov 1,76 2,08 0,81 0,84 0,28 0,31 0,12 0,16
attestandosi rispettivamente a 70 mm e 75 mm per poi
Dic 0,36 0,61 0,48 0,31 0,33 0,49 0,24 0,16
subire un incremento fino a raggiungere il valore di 83
mm nello scenario più remoto (Tab. 2). Il valore annua- totale 11,08 8,13 13,01 15,32 8,80 7,77 9,92 9,86
le del base flow, che attualmente è stato valutato dal
modello in 105 mm si ridurrà nell’arco temporale esa-
minato (2003-2080) e la maggiore contrazione dovrebbe
presentarsi nel 2050 quando assumerà il valore di 97 Per quanto riguarda i nutrienti le simulazioni mostrano
mm. Il deflusso totale, i cui valori mensili sono riportati un graduale incremento dell’apporto di nitrati al fiume
nella Tab. 3, subirà inizialmente una leggera contrazio- dovuto essenzialmente all’aumento dello scorrimento
ne (2020) per poi incrementare l’attuale valore di 360 superficiale previsto per i mesi invernali. La produzione
mm fino a raggiungere i 376 mm nello scenario più re- annuale per ettaro che attualmente è poco più di 4 kg
moto. salirà a 4,5 kg nel 2020 per poi attestarsi a 5 kg nel 2080
L’evapotraspirazione potenziale, calcolata sulla base dei (Tab. 5).
dati disponibili con il metodo Hargraves-Samani (Har- I sedimenti, che in un primo tempo subiranno una dimi-
graves e Samani, 1985), mostra un aumento per tutti gli nuzione, andranno poi aumentando nel lungo periodo
scenari esaminati. In particolare il valore di 1451 mm passando dalle attuali 4 t/ha ad oltre 5 t/ha alla fine
calcolato per il 2003 si innalzerà nel primo periodo dell’arco temporale considerato (Tab. 6).
(2020) fino a 1533 mm per poi raggiungere i 1600 mm Analogo andamento è previsto per i nutrienti organici,
nel 2050 ed attestarsi infine a 1667 mm nel 2080. come si evince dalle tabelle 7/8 l’apporto di fosforo si
L’evapotraspirazione reale, riassunta in Tab. 4, subirà manterrà prossimo a quello attuale (1 kg/ha) mentre
un lieve incremento per i primi periodi esaminati ed una l’azoto incrementerà il carico annuale di circa 1 kg/ha
riduzione per lo scenario più remoto. negli orizzonti temporali più distanti (2050 e 2080).
10Scientific Section De Girolamo A. M. et al. Italian Journal of Agrometeorology 5-12 (2) 2007
Adattamento e pianificazione del Rio Mulargia, dove si verificherà una contrazione
Sebbene i mutamenti climatici siano fenomeni globali, dei volumi annui di deflusso ed un incremento dei se-
gli effetti negativi, si scaricano prevalentemente a livel- dimenti e nutrienti apportati al fiume. Tali cambiamenti
lo regionale e locale differenziandosi tra nord e sud. climatici indurranno, pertanto, ulteriori fattori di rischio
Molti sono i settori su cui incidono questi cambiamenti: in una zona già attualmente afflitta da scarsità di acqua e
sistemi naturali, agricoltura e pesca, silvicoltura, risorse da degrado dei suoli.
idriche, turismo, salute umana, energia. Meno consistenti, ma non per questo meno preoccupan-
Sinora, i cambiamenti climatici non sono intervenuti in ti, saranno i cambiamenti nel bacino del fiume Enza,
maniera rilevante nelle principali politiche ambientali dove si verificherà un incremento dello scorrimento su-
dell’Unione Europea. La Direttiva “Habitat” e la Diret- perficiale nei mesi invernali e, conseguentemente, un
tiva Quadro sulle Acque “Water Framework Directive”, aumento dell’erosione e del trasporto di nutrienti e se-
infatti, non fanno alcun riferimento a tali cambiamenti dimenti nello stesso periodo. Aumenterà, pertanto, il
ed allo stesso tempo non si è avuta un’integrazione in rischio di degrado a cui sono sottoposti i suoli soprattut-
altri settori pertinenti delle politiche dell’Unione. to nelle zone collinari e montuose.
Delle due le linee di azione individuate dal protocollo di La vulnerabilità al cambiamento climatico dei sistemi
Kioto: Mitigation, ossia limitazione delle cause che de- naturali e dei sistemi umani, dipende, quindi, essenzial-
terminano il problema, e Adaptation, ovvero interventi mente dalle caratteristiche delle regioni, ossia dalla po-
atti a gestire le conseguenze degli impatti, solo la prima polazione, dal tipo di risorse disponibili, naturali ed e-
ha visto un impegno dell’Unione Europea e degli Stati conomiche, dalla loro gestione e, quindi, dalle istituzio-
membri. L’Italia, con la Legge 120/2002 (G. U. n. ni presenti sul territorio.
142/2002), ha ratificato il protocollo di Kioto ed ha av- In Italia, sebbene siano stati condotti alcuni studi sui
viato una serie di misure per la limitazione delle emis- cambiamenti climatici, non si è ancora sviluppato un
sioni. Le strategie di adattamento, attualmente, sono o- vero e proprio programma nazionale di ricerca e di adat-
rientate essenzialmente alla difesa del suolo, in partico- tamento al cambiamento climatico, come invece già av-
lare alle inondazioni. viene in altri paesi.
Sebbene a livello comunitario siano state avviate ricer- Lo sviluppo delle attività economiche sul territorio do-
che a sostegno della pianificazione di misure di adatta- vrà necessariamente fare i conti con la vulnerabilità am-
mento, a livello nazionale, solo alcuni paesi hanno pre- bientale e la pianificazione delle risorse idriche, così
parato strategie specifiche (EEA, 2005). In Italia sono come la programmazione dello sviluppo economico,
state condotte ricerche approfondite finalizzate essen- dovrà tener conto delle variazioni future del clima e dei
zialmente alla produzione della Terza comunicazione rischi ad esse associate. Sarà necessario intervenire, per
Nazionale alle Nazioni Unite (Ministero dell’Ambiente quanto riguarda la gestione delle risorse idriche, perse-
e della Tutela del Territorio, 2002) ma non è stato anco- guendo una politica di pianificazione a lungo termine
ra sviluppato un vero e proprio programma. con interventi strutturali volti alla conservazione e alla
Vi è, pertanto, ancora molto da fare nella pianificazione prevenzione delle risorse.
e nell’attuazione di misure di adattamento in settori qua- I modelli numerici sono attualmente un importante stru-
li la sanità pubblica, l’economia (energia, turismo, agri- mento per riprodurre il sistema climatico e per rappre-
coltura, pesca), la gestione degli ecosistemi e delle ri- sentarne gli scenari futuri. Il potenziamento di tali attività
sorse idriche. permetterà al Paese di costituire le necessarie competen-
Un programma di ricerca nazionale ed un coinvolgi- ze di base e di acquisire un sistema di informazioni
mento delle regioni è dunque auspicabile, così come au- scientifiche idoneo a supportare decisioni politiche e li-
spicabile è lo stanziamento di risorse appropriate per nee di pianificazione più idonee.
migliorare i modelli, soprattutto per quanto concerne gli
eventi meteorologici estremi. Essenziale deve essere il Ringraziamenti
coinvolgimento del settore pubblico e privato sia a livel- Lo svolgimento del presente lavoro è stato possibile gra-
lo locale che nazionale così come deve essere favorita la zie alla collaborazione di Hydrocontrol - Centro di Ri-
cooperazione tra paesi al fine di condividere informa- cerca e Formazione per il Controllo dei Sistemi Idrici
zioni. (Cagliari), dell’Ente Acque della Sardegna (ex EAF) Ca-
gliari e dell’ ARPA – Emilia Romagna, sezione di Reg-
Conclusioni gio Emilia.
I modelli di previsione delle precipitazioni, a scala re-
gionale, sono ancora affetti da consistenti incertezze tut-
tavia sembra emergere la tendenza ad una sensibile ri- Bibliografia
Allen, M.R., Ingram, J.W., 2002. Constraints on future changes in cli-
duzione delle piogge nelle regioni meridionali, dove le mate and the hydrologic cycle. Nature, 419.
siccità estive potrebbero diventare più frequenti ed in- Arnold, J. G., Srinivasan, R., Muttiah, R. S., Williams, J. R., 1998.
tense, e ad un incremento delle precipitazioni invernali Large Area Hydrologic Modelling and Assessment Part I: Model
Development. Journal of American Water Resources Association, 34
al Nord, dove potrebbe aumentare il rischio di alluvioni. (1), 73-89.
Gli effetti dei cambiamenti climatici, ipotizzati median- Broccoli, A. J., Dixon, K. W., Delworth, T. L., Knutson, T. R., Stouffer,
te il modello HadCM2, si sono rivelati differenti per i R. J., 2003. Twentieth-century temperature and precipitation trends
due bacini esaminati. Significativi cambiamenti del bi- in ensemble climate simulations including natural and anthropogenic
forcing. Journal of Geophysical Research, 108, NO. D24, 4798, 16-1
lancio idrologico sono previsti nel bacino idrografico 16-13.
11Scientific Section De Girolamo A. M. et al. Italian Journal of Agrometeorology 5-12 (2) 2007 Brunetti, M., Buffoni L., Mangianti C., Maugeri M., Nanni T.,2003. Hargreaves, G. H., Samani, Z. A., 1985. Reference crop evapotranspi- Temperature, precipitation and extreme events during the last cen- ration from temperature. Applied Eng. Agric., 1, 96-99. tury in Italy. Global and Planetary Change, 40. IPCC, 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis, Di Luzio, M., Srinivasan, R., Arnold, J., 2001. ArcView Interface for Fourth Assessment Report. Paris, February 2007. SWAT2000 – User’s Guide. USDA. Temple Texas. Legge 1 giugno 2002, n.120. “Ratifica ed esecuzione del Protocollo di Direttiva 92/43/CEE - Direttiva Habitat del 21 maggio 1992 relativa Kyoto alla Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti alla “Conservazione degli habitat naturali e seminaturali e della flo- climatici”. G. U. n. 142 del 19 giugno 2002. ra e della fauna selvatiche”. GU L 206 del 22.07.1992, rettifiche GU Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio, 2002. Terza Co- L 59 dell' 08.03.1996, GU L 31 del 06.02.1998. municazione Nazionale dell’Italia alla convenzione Quadro sui cam- Directive 2000/60/EC - Water Framework Directive of the European biamenti climatici. Roma. Parliament and of the Council 23 October 2000 establishing a Nash, J.E., Sutcliffe, J.V., 1970. River flow forecasting through concep- framework for Community action in the field of water policy. Offi- tual models. Journal of Hydrology, 10, 282-290. cial Journal of the European Communities, 22 December 2000. Santhi, C., Arnold, J. G., Williams, J. R., Dugas, W. A., Srinivasan, R., EEA (European Environment Agency), 2005. Vulnerability and Adap- Hauck, L. M., 2001. Validation of the SWAT Model on a large river tation to Climate Change in Europe. Technical report No 7/2005. basin with point and nonpoint sources. Journal of the American Wa- ENEA – FEEM, 2003. La risposta al cambiamento climatico in Italia ter Resources Association, 37 (5). Rapporto ENEA. Ministero Ambiente e Territorio, Roma. Stephens, G. L., 2005. Cloud Feedbacks in the Climate System: A criti- Georgiadis, T., Mariani L., 2006. Clima e cambiamento climatico. I. cal Review. Journal of climate, 18(2), 237-273. Profilo storico, atmosfera e clima, variabilità del clima, ruolo delle Wang, G., Schirmel, D., 2003. Climate change, climate models, and nubi. Rivista Italiana di Agrometeorologia, 1, 4-18. climate impacts. Annual Review of Environment and Resources, 28, Georgiadis, T., Mariani L., 2006. Clima e cambiamento climatico. II: 1-28. Dati osservati, paleo-climatologia, modelli climatici, attività interna- . zionali. Rivista Italiana di Agrometeorologia, 2, 5-25. . 12
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