SICCITÀ, DESERTIFICAZIONE, CAMBIAMENTI CLIMATICI E AGRICOLTURA - Università degli Studi di Milano, DISAA - Lombardia Quotidiano
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SICCITÀ, DESERTIFICAZIONE, CAMBIAMENTI CLIMATICI E AGRICOLTURA Workshop per l’VIII Commissione del Consiglio Regionale della Lombardia Contributo di Luigi Mariani Università degli Studi di Milano, DISAA
Schema di analisi proposto e dataset utilizzati Dati previsti (scenari realizzati con GCM) - livello globale -> Ipcc - Cmip5 Dati pregressi - livello globale -> CRU - East Anglia university UK, Global Historical Climatology Network NOAA (GHCN), Global Precipitation Climatology Project DWD (GPCC) - livello Europeo -> datset di temperature da Mariani e Zavatti, 2017 - livello italiano -> GSOD NOAA - livello lombardo -> GSOD NOAA e CREA Cma
Struttura e funzioni del sistema climatico
- Sistema più complesso del pianeta (coinvolge atmosfera,
idrosfera, criosfera, biosfera -> tutto è clima, anche noi)
- E’ frutto dello squilibrio energetico continuamente
reimposto dalla radiazione solare sulla superficie (es: fra
basse e alte latitudini, fra il lato al sole e in ombra di una
via)
- Lo squilibrio scatena la circolazione atmosferica e
oceanica che operano a una gamma di scale enorme (dalle
turbolenze a microsala che vendete osservando il fumo di
una candela a sistemi varie migliaia di chilometri - onde
planetarie)
- Gode di un vigoroso effetto serra di +33°C (causato in
primis dall’acqua (vapore e nubi) e poi da CO2, CH4, N2O,…)
senza il quale oggi non saremmo qui
- E’ soggetto a cambiamenti climatici a volte graduali, a
volte bruschi) per effetto di variazioni dei fattori geofisici
(inclusi quelli antropici) e astronomici.
- E’ caotico (es: a piccole perturbazioni possono conseguire
grandi effetti e viceversa -> vincoli in termini di prevedibilità).
Scenari da GCM e confronto con le misure
Fonte: IPCC AR5 (2013)
Analisi - Livello globale
Precipitazioni medie annue globali 1900-2016 In media a livello globale piovono 1050 mm (10500 m3/ha). Rispetto a tale valore le anomalie sono modeste e l’analisi visiva dello scostamento dalla media 1961-90 indica che la serie è stazionaria. Fonte: Blunden, J., and D. S. Arndt, Eds., 2017: State of the Climate in 2016. Bull. Amer. Meteor. Soc., 98 (8), Si–S277, doi:10.1175/2017BAMSStateoftheClimate.1 – figure 2.20 pag S26.
Dati globali da stazioni al suolo (CRU East Anglia University) Ventennio 1999-2018 vs ventennio 1850-1869 (*) - aumento temperature terre emerse: +1,26°C (Crutem4) - aumento temperature oceani: +0,69°C (HadSST3) - aumento temperature globali: + 0,84°C (Hadcrut4) (*) Elaborazioni su dati CRU East Anglia university - https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/temperature/
YEARLY TEMPERATURE
YEARLY TEMPERATURE
CHANGE (1991-2016
(1991
(1961 – 2016)
1990)
vs 1961-1990)
YEARLY PRECIPITATION
YEARLY PRECIPITATION (1991
(1961 – 2016)
CHANGE (1991-2016 vs 1961-1990)
1990)
Produzione 5 principali colture agrarie (70% delle calorie)
Analisi - Livello europeo
TEMPERATURE EUROPEE DAL 1655 AL 2017
Serie storica di temperature misurate più lunga del mondo. Grande
variabilità interannuale e multidecadale visibile sull’intera serie.
Anni più caldi
1987
Cambiamento
climatico brusco
1740 Mariani L., Zavatti F., 2017. Multi-scale approach to Euro-Atlantic
climatic cycles based on phenological time series air temperatures
L’anno più freddo and circulation indexes, Science of the Total Environment 593–594
(2017) 253–262Trend ghiacciai europei
Analisi - Livello italiano
Temperature medie annue 1973-2018 (fonte: S.Pinna)
Precipitazioni medie annue (mm) (fonte: Gsod)
TREND - Intensità pluviometriche per l’area italiana 1973-2017 (Elaborazioni su dati di 202 stazioni della rete NOAA GSOD)
Significatività dei trend di intensità pluviometrica per l’area italiana Test Z di Mann Kendall eseguito con il pacchetto statistico Makesens 1_0 (Salmi et al., 2002)
Trend di intensità pluviometrica per l’area italiana (Libertino et al., 2019) A seconda degli intervalli considerati l'86-91% delle stazioni non presenta alcun trend, il 4-7% mostra un trend significativo crescente e il 5-7% un trend significativo decrescente.
Analisi - Lombardia
Montanaso - ondate di calore (Tx>33 e >35°C) [Dati AM e Crea]
Dati
aggiornati al
5 ottobre
2019Montanaso - Giorni con gelo (T
Lombardia - Radiazione fotosinteticamente attiva (media di 19 stazioni Gsod)
Dati
aggiornati al
5 ottobre
2019Lombardia - Risorse termiche per il mais (media di 17 stazioni Gsod con hh
Lombardia - Eccesso termico per il mais (media di 17 stazioni Gsod con hh
Precipitazioni medie annue (media di 19 stazioni Gsod)
Lodi - Esigenze irrigue nette per mais cl 600 – ibrido Costanza (1948-2019)
Lodi - Produzione mais cl 600 – ibrido Costanza (1948-2019)
Calo delle rese frutto di
maggiore stress termico
e accorciamento del
cicloRiflessioni sull’innovazione in ambito agricolo
Innovazione e sostenibilità Sostenibilità: economica, sociale, ambientale Non c’è sostenibilità senza innovazione Esempi: - se negli anni ‘60 non avessimo innovato le emissioni di CO2 del settore agricolo sarebbero oggi di 6,1 GTC contro le 1,4 attuali (Burney et al., 2010) - un litro di latte prodotto da zootecnia intensiva emette sull’intera filiera 1 kg di CO2 (se prodotto con le tecniche degli anni 40 emetterebbe otre 3 kg) (Capper et al, 2009) Burney J.A., Davis S.J., Lobell D.B., 2010. Greenhouse gas mitigation by agricultural intensification, Proceedings of the National Academy of Sciences, p. 107, 12052-12057. Capper J.L., Cady R.A., Bauman D.E., 2009. The environmental impact of dairy production: 1944 compared with 2007, J Anim Sci. 2009 Jun;87(6):2160-7
SISTEMA AGRICOLO-ALIMENTARE
Filiera a monte
(macchinari, concimi, agrofarmaci, sementi, magimi, ecc.)
Produzione agricola e zootecnica
Prodotti agricoli e zootecnici
Conservazione e trasformazione
Prodotti finali
Commercio all’ingrosso, trasporti,
logistica
Commercio al dettaglio
ConsumatoriBanche del germoplasma
INNOVAZIONE NELLE
PRODUZIONI VEGETALI tecniche di selezione
Genetica
mendeliana ibridi
Genetica
Biotecnologie OGM
Genome editing
Sistemazioni
idraulico-agrarie
Innovazioni Proteomica,
nelle Nutrizione e gestione metabolomica
produzione fertilità
vegetali
Irrigazione
Controllo delle malerbe
Tecniche
colturali Difesa fitosanitaria
Meccanizzazione
Agricoltura integrata (di precisione, IPM,
conservativa).
Tecnologie di supporto (Informatica, telematica, remote
sensing, robotica, agrometeorologia, pedologia, ecc.)Agricoltura e gestione del ciclo del carbonio
In agricoltura CO2 è un fondamentale fattore di produzione CO2 come gas serra: agisce dando luogo a un forcing (3.8 W m-2 passando da 280 ppm a 560). Applicando la legge di Stefan Boltzmann l’aumento delle temperature globali conseguente è di 1°C. Il punto chiave è costituito dai feedback (vapore acqueo, nubi, ecc.) che potrebbero amplificare (o, perché no, ridurre) l’effetto di CO2. A mio avviso grossomodo il 50% degli 0,85°C che ho indicato prima è dovuto alla crescita dei livelli di CO2. CO2 come gas della vita: tramite la fotosintesi dei vegetali genera la sostanza organica da cui attingono tutte le catene alimentari.
Effetto dell’aumento di CO2 nel XX secolo (Campbell etal 2017) In un secolo la produzione delle piante spontanee e coltivate è aumentata del 31% per concimazione carbonica -> se togliessimo dall’atmosfera l’eccesso di CO2 accumulatosi dal periodo pre-industriale avremmo un calo delle rese delle colture del 30% che non sarebbe certo positivo in termini di sicurezza alimentare globale.
ARRETRAMENTO DEI DESERTI
(global greening – aumento della biomassa globale 1981 – 2010)
http://www.csiro.au/en/Portals/Media/Deserts-greening-from-rising-CO2.aspx
References
Herrmann S.M., Anyambab A., Tucker C.J., 2005. Recent trends in vegetation dynamics in the African Sahel and their
relationship to climate, Global Environmental Change, Volume 15, Issue 4, December 2005, Pages 394-404
Helldén U. and Tottrup C., 2008. Regional desertification: A global synthesis. Global and Planetary Change 64 (2008) 169–
176
Sitch, S., et al. 2015. “Recent trends and drivers of regional sources and sinks of carbon dioxide.” Biogeosciences 12:653–
679. http://www.biogeosciences.net/12/653/2015/CONTRIBUTO DELL’AGRICULTURA AL GLOBAL GREENING Zeng et al 2014. Agricultural Green Revolution as a driver of increasing atmospheric CO2 seasonal amplitude, Nature, vol 5015, 20 nov. 2014,
Agricoltura come gestore del ciclo del carbonio Il ruolo dell’agricoltura come gestore del ciclo del carbonio attraverso al fotosintesi dovrebbe produrre un interesse più ampio verso tale settore che oggi viene visto solo come emettitore trascurando il suo potente ruolo di assorbitore/mitigatore. Esempio: Assorbimento lordo mais: 8.8 t/ha di CO2 (30/44 * 6 t/ha di resa media mondiale del mais) Emissioni mais da carburanti, concimi, fitofarmaci, ecc.: 1,6 t/ha (269 g kg di ss-1 - Kim etal 2014 ) Assorbimento netto mais: = 7,7 t/ha (8,8-1,6) Assorbimento netto globale mais: 1,42 m.di di t di CO2. : 7,7 t/ha * 197 milioni di ha. Le produzioni di punta del mais sono di 18 tonnellate per ettaro -> cosa potrebbe dare in termini di assorbimento di CO2 una massiccia innovazione tecnologica in agricoltura (genetica, OGM inclusi, tecniche colturali innovative) in grado di aumentare in modo sostanziale le rese globali?
Agricoltura e irriguazione
Importanza dell’agricoltura irrigua E’ fondamentale in termini di sicurezza alimentare globale (occupa solo il 25% degli arativi ed è responsabile del 40% della produzione agricola mondiale). Non possiamo permetterci di ridurre le superfici irrigue ma anzi dovremo incrementarle con lo scopo di: - ampliare gli areali delle diverse colture (mais, riso, frumento, soia, ecc.). - aumentare e stabilizzare le rese.
Agricoltura irrigua e ampliamento areali delle colture
Areale viticolo commerciale globale
(in rosso ove l’irrigazione assolutamente necessaria)Agricoltura irrigua e aumento/stabilizzazione rese
L’effetto di gran lunga più rilevante sui consumi idrici
Il caso del mais: rilevantissimo incremento produttivo
fra 1945 e 1990 (+340%), dovuto al miglioramento in
agrotecniche (concimazioni, irrigazioni, diserbi, difesa
fitosanitaria, ecc.) e genetica (es: ibridi più performanti).
Rese ettariali del
mais in Italia dal
1921 al 2009
(fonte: ISTAT) ->
rese
sestuplicate
Il mais richiede 220 kg di acqua per kg di sostanza secca ->
dove si facevano 1-2 irrigazioni se ne fanno oggi 4-6.Come valorizzare l’agricoltura irrigua in Lombardia Ottimizzare l’apporto irriguo per mitigare lo stress idrico e da caldo Passare a metodi irrigui più efficienti (es: da scorrimento con efficienza del 30-50% a microirrigazione con efficienza 85-90%). Per adottare tali metodi occorre superare il sistema basato su turni mantenendo al contempo i livelli attuali di ricarica delle falde. Ciò comporta investimenti pubblici significativi.
Fine
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