Il cambiamento climatico nel bacino del Po: possibili implicazioni sul delta

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1 Il cambiamento climatico nel bacino del Po: possibili implicazioni sul delta Stefano Tibaldi e collaboratori Servizio IdroMeteorologico dell ARPA Emilia-Romagna Ringraziamenti a Luisa Perini (SGDS-RER) e Fabio Trincardi (ISMAR-CNR) I cambiamenti climatici e le Zone di Protezione Speciale delle aree umide: prevedere, comprendere e prevenire gli effetti. Oasi di Cannavè, 29 aprile 2008

2 Schema della presentazione Due parole sulle emissioni e sulla CO2 dal punto di vista locale I trend in atto: Mediterraneo, Italia, Bacino del Po, Emilia-Romagna Qualche anticipazione sul futuro (prevedibile?) anche alla scala locale Estremi e impatti: qualche dato e qualche proiezione anche sul Po Il problema della risalita del cuneo salino e della evoluzione della linea di costa Qualche opzione di adattamento?

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4 APAT Agenzia per la protezione dell ambiente e per i servizi tecnici Trend delle emissioni di CO , , , , , ,00 Rifiuti Solventi Processi industriali Emissioni fuggitive Altro Residenziale e terziario Trasporti Industrie manifatturiere e delle costruzioni Industrie energetiche 0, A partire dal 2006, le emissioni di CO 2 si stanno riducendo, invertendo così un trend di aumento che durava dal 1997

5 C o n c e n t r a z i o n e C O2 ( p p m v ) Monte Cimone Fonte dati: AM

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7 I TREND IN ATTO: DALLA SCALA GLOBALE A QUELLA DEL MEDITERRANEO, DELL ITALIA E DEL BACINO DEL PO

8 Andamento delle temperature medie globali dal 1850 ad oggi e possibili trend lineari calcolati su periodi diversi: quando il periodo è più corto e più recente il trend peggiora. Lo spazio si comporta come il tempo??? Copyright IPCC 2007 WG1 AR4

9 4 C/200y 2 C/30y

10 10%/200y

11 Dati CNR: la tropicalizzazione dei regimi pluviometrici in Italia

12 RETE DI MONITORAGGIO DEL BACINO DEL FIUME PO

13 Tmax annua sul bacino del Po Trend: circa 2,5 C negli ultimi 30 anni, invece di 2 C in 45 anni Tmax C Tmax annua -media su bacino PO y = x anni Tmax_annua clima_tmax_po Lineare (Tmax_annua)

14 Anomalia di Temperatura massima annuale media sulla regione Emilia-Romagna T( C) Anomalia_Tmax Anni

15 PIOGGIA MEDIA ANNUALE SUL BACINO DEL PO DAL 1975 AL 2006: RIDUZIONE DEL 20% Piogge medie annuali sul bacino del Po dal 1975 al 2006: riduzione del 15/20% R 2 = Pontelagoscuro Lineare (Pontelagoscuro) Anno Afflusso [mm]

16 R 2 = PIOGGIA MEDIA GENNAIO-AGOSTO riduzione ancora maggiore (35%) Anno Pontelagoscuro Lineare (Pontelagoscuro) Afflusso [mm]

17 PIOGGIA MEDIA SETTEMBRE DICEMBRE: NIENTE RIDUZIONE E GRANDE VARIABILITA INTERANNUALE Afflusso [mm] R 2 = Pontelagoscuro Lineare (Pontelagoscuro) Anno

18 SPI-24: indice di siccità idrologica Trend sugli ultimi 45 anni in Emilia-Romagna: la probabilità di siccità aumenta

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20 Nevosità in diminuzione

21 Dati di ARPA Lombardia

22 Esempio alpino Esempio di diminuzione dell estensione di un tipico ghiacciaio alpino dal 1978 al 2003

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24 Tempertatura, pioggia, neve, ghiaccio.portate!

25 LE PORTATE DEL PO A PONTELAGOSCURO ANDAMENTO DELLE PORTATE MEDIE ANNUALI FIUME PO A PONTELAGOSCURO ( ) 3000 Media dell'anno Trend su 80y di soli -0,5 m 3 /s/anno Portata (m 3 /s) Trend di 20 mm/anno ANNO Si osservi la sequenza di anni particolarmente critici :2003, 2004, 2005, 2006 (+2007)

26 Portate medie annuali del Po a Pontelagoscuro % di riduzione portata media annua, m 3 /sec R 2 = anno

27 Portate medie solo periodo estivo a Pontelagoscuro riduzione del 45-50% 3000 portata media periodo estivo, m 3 /sec R 2 = anno

28 Portate medie settembre-dicembre a Pontelagoscuro: praticamente niente riduzione ma enorme variabilità portata media sul periodo, m 3 /sec R 2 = anno

29 E il livello del mare?

30 IPCC AR4 Trend degli ultimi 80 anni: 2mm/anno

31 Come sta cambiando il livello del Mediterraneo? Dati da altimetria satellitare INGV 1992 Trend: 1.52 mm/anno 2007

32 Temperatura e salinità nel Mediterraneo Occidentale Comprehensive Medatlas (2002) data set analysis S anom (psu) T anom ( o C) INGV Rixen et al., 2006 Cortesia di Pinardi

33 E il futuro? Parliamo un po delle previsioni del clima che ci attende Ma siamo in grado di fare previsioni del clima che ci attende?

34 PROIEZIONI IPCC GLOBALI: TEMPERATURA Ma le proiezioni globali ci interessano fino ad un certo punto: siamo in grado di dire che cosa accadrà a casa nostra?

35 Scenario A2: ( ) ( )

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37 Scenari di cambiamento nell Italia settentrionale e in Emilia-Romagna Proiezioni dello UK Met-Office regionalizzate da Arpa-Sim

38 Proiezioni di cambiamenti climatici nel N-Italia Scenario A2 (2071:2100)-(1961:1990) Primavera Estate Autunno Inverno

39 Precipitazioni invernali ( ) ( ) A1B-DJF (2021: :1990)

40 Emilia-Romagna: Cambiamenti climatici in precipitazione (mm) ( ) 3.0 Box Plot -Precipitazione media giornaliera DGF MAM GLA SON Median 10%-90% Min-Max

41 Estate presente e futuro 18 Istograma-Tmax estate(media spaziale sulla regione) Istograma Tmin estate-media spaziale sulla regione No of obs 10 8 No of obs C C _ _ _ _

42 Dal cambiamento climatico ai suoi impatti: due importanti esempi di impatto del cambiamento climatico sul delta del Po: L evoluzione della linea di costa L ingressione del cuneo salino

43 DISTRIBUZIONE STORICA DEI DEPOSITI COSTIERI L EVOLUZIONE POST-ROMANA SCALA DEI ANNI Sulla base degli studi condotti sui depositi costieri (databili su basi storicoarcheologiche) risulta evidente che la costruzione (progradazione) del delta del PO moderno è avvenuta dal XVII al XX sec MARE ADRIATICO Nel settore centrale la progradazione è relativa ai rami meridionali del Po e ai fiumi appenninici e si sviluppa dal VI al XVIII sec d.c. Nel settore meridionale si ha una sostanziale stabilità della linea di riva con continue rielaborazioni dei sedimenti di spiaggia per tutto l intervallo VI-XX sec

44 Il Delta del Po moderno si e formato dal 1600 (F. Trincardi ISMAR-CNR) Fattori antropici (taglio di Porto Viro) e climatici

45 PO DELTA (F. Trincardi ISMAR-CNR) Lobi multipli Contemporaneamente - in ritiro - in avanzamento Erosion /retreat L evoluzione del delta riflette: - posizione fissa delle foci - variazioni naturali di portata - ripartizione artificiale della portata Erosion /retreat

46 L EVOLUZIONE DEGLI ULTIMI 100 ANNI pre- impatto antropico post- impatto antropico A partire dalla fine dell 800 si assiste ad un processo di smantellamento delle fronti deltizie (aree in rosso) e alla rettificazione della costa Questo fattore è da attribuire molto probabilmente ad una drastica riduzione del trasporto solido per effetto dei cambiamenti climatici (siamo alla fine della piccola età glaciale che corrisponde al periodo ) Questa tendenza prosegue anche dopo l irrigidimento della costa con opere di difesa, che hanno contrastato il fenomeno ma non l hanno risolto

47 Previsione dell evoluzione della linea di riva per subsidenza ed innalzamento del livello del mare al 2090 sulla provincia di Ferrara le aree più critiche sono quelle che attualmente si trovano a quote più basse

48 PREVISIONE EVOLUZIONE LINEA DI RIVA PER EFFETTO DI SUBSIDENZA E INNALZAMENTO LIVELLO DEL MARE Previsione dell evoluzione della linea di riva considerando la sola subsidenza negli anni: anni: Susidenza + innalzamento del livello del mare al 2090 Esempio di analisi dell evoluzione della linea di riva a sud di Porto Garibaldi, considerando gli attuali tassi di subsidenza (derivati dai dati SAR) più l innalzamento del livello del mare (estratti dagli scenari I.P.C.C.)

49 Fenomenologia della risalita del cuneo

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55 La modellistica numerica che Arpa-Sim sviluppa per AdBPo e AIPo per la simulazione dell intrusione salina nel Delta del fiume

56 Dalla modellistica delle piene a quella delle magre e alla modellistica dell intrusone del cuneo salino

57 DEWS: l'ambiente di sistema per la gestione delle catene operative idrologiche\idrauliche idrauliche DEWS: Drought Early Warning System La previsione delle magre di Po

58 Mappe di umidità del suolo

59 Qualità delle previsioni stagionali - Estate ACC (anomaly correlation coefficient) dati MOS lag=0 PREC T max Correlazione tra le anomalie previste con il downscaling rispetto a quelle osservate per il periodo estivo

60 Modelli idrologici NAM HMS TOPKAPI

61 Modello idraulico: RIBASIM (RIver BAsin SIMulation) Esempio di schema idraulico

62 urban area Q 4 Q 1 Q 5 irrigation canal irrigated area Q 2 Q 7 Q 6 river Q 3 groundwater abstraction river ground surface Q8 groundwater recharge ground water aquifer A E010823a Q 9 ground water aquifer B Q 10 groundwater outflow

63 ADRIA-ROMS ROMS Forzanti astronomiche e meteorologiche 48 rivers and springs 48 dati di livello e concentrazione salina LAMI wind 10 m mean sea level pressure air temperature 2 m dew temperature 2 m total cloud cover net short-wave radiation Modello innestato nel Global Circulation Model del Mediterraneo Mediterranean GCM (OPA-MFSTEP) daily forecasted temperature and salinity + tidal elevation and currents (M2, S2, O1, K1) from QUODDY model

64 Modello numerico per la risalita del cuneo salino nei rami del Delta Schematizzazione del delta del fiume Po in Sobek (DELFT-Hydraulics software)

65 Campagna Misura Ripartizione Portate Lo studio della componente idrodinamica è condizione necessaria alla creazione di una modellistica in tempo reale per la previsione della risalita del cuneo salino. A tale scopo è stata effettuata una campagna di misura della ripartizione delle portate nel delta dai seguenti Enti: ARPA SIM Emilia-Romagna; ARPA Veneto; ARNI; Provincia di Ferrara; Consorzio di Bonifica Delta Po Adige; Consorzio di Bonifica I Circondario Polesine di Ferrara.

66 Misure di portata La misura è stata effettuata in continuo il 30 Maggio 2007 durante un emiciclo di marea, a partire dalle ore 7.00 GMT fino alle ore circa GMT. E stata utilizzata strumentazione doppler da natante, posizionando una barca per ogni ramo del delta. Ad ogni misura di portata è stata registrata l altezza misurata dal teleidrometro ed è stata letta l asta idrometrica in corrispondenza della sezione.

67 Sezioni di misura: Ariano Ferrarese, Porto Tolle, Cà Dolfin, Cà Venier, Pila.

68 Risultati Misure Portata Sezione di Pila 1000 Sezione di Pila Interpolazione Medie Letture asta Altezze telemisura Portata (m^3/s) Esce il fiume Entra il mare Portata di riferimento a Pontelagoscuro intorno ai 500 m 3 /s Tempo (hh.mm) 0.00

69 Modello Previsionale: calibrazione idrodinamica

70 Ripartizione percentuale della portata del Po nei rami del delta dal 1900 al 1983

71 Ripartizione della portata nei rami del delta per il triennio nelle condizioni di acque medie Ripartizione della portata nei rami del delta per l anno 2007 nelle condizioni di acque medie

72 Campagna Misura Risalita Cuneo Salino 3 AGOSTO 2007 E stata effettuata una campagna di misura della risalita del cuneo salino dai seguenti Enti: ARPA SIM Emilia-Romagna; ARPA Veneto; ARNI; Provincia di Ferrara; Consorzio di Bonifica Delta Po Adige; Consorzio di Bonifica I Circondario Polesine di Ferrara.

73 Dati storici: barriere antisale Po di Tolle e Po di Gnocca

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75 Simulazione evento di risalita cuneo con SOBEK e DELWAQ percentuale di acqua dolce e acqua salata nel tempo in una sezione

76 Abitato di Goro

77 Trend in atto: la temperatura aumenta molto, le precipitazioni calano e si tropicalizzano, le portate diminuiscono molto in estate e per niente in autunno, aumenta il rischio idrico (siccità di breve e media durata) senza che diminuisca il rischio idraulico, aumenta la probabilità di ingressione del cuneo salino, arretra e si rettifica la linea di riva

78 Le previsioni climatiche basate sui modelli aumentano continuamente la loro affidabilità e ci anticipano una visione del secolo che abbiamo di fronte che parla di trend simili a quelli attuali anche durante i prossimi decenni (fino a fine secolo): assieme ad azioni di mitigazione, l adattamento sarà quindi indispensabile (e forse siamo già in ritardo) per minimizzare gli impatti e le loro conseguenze

79 Mitigazione e adattamento CAUSE: diminuire le emissioni di gas serra aumentare l efficienza energetica utilizzare energia da fonti rinnovabili risparmiare energia riforestazione Mitigazione & Adattamento EFFETTI: riaggiustare l intero sistema al cambiamento climatico per diminuire I danni, sfruttarne le opportunità e assorbire le conseguenze

80 Adattamento Adattamento preventivo (proattivo), reattivo, autonomo (spontaneo), pianificato, compatibile Adattamento compatibile: adattamento che non peggiora gli effetti antropici sul cambiamento climatico e le loro conseguenze (esempi contrari: condizionamento d aria capillare, aumento delle pratiche irrigue ad alto spreco, ) Fonte IPCC, 2007

81 Opzioni di adattamento Approccio hard: opzioni tecnologiche e infrastrutturali Lunghi tempi di realizzazion e Grandi investimenti Grandi impatti: priorità Approccio soft: opzioni non strutturali Tempi di realizzazione più brevi Costi trascurabili: favoriscono in ogni caso lo sviluppo socioeconomico Applicabili in situazioni di incertezza

82 Esempi di opzioni soft Educazione Ottimizzazione dell uso delle risorse (risparmio di acqua e energia) Sistemi di previsione e prevenzione dei rischi Sviluppare il welfare come sistema di protezione sociale della popolazione Sviluppo di strumenti Creazione di sistemi di monitoraggio e previsione ambientale (i modelli di cui sopra ) Sviluppo di cultura e coscienza Per ridurre le barriere ambientali, economiche, informative, sociali e comportamentali che ostacolano I processi di adattamento applicabili efficienti/efficaci socialmente equi accessibili legati al contesto preparazione istituzionale cultura sociale coinvolgono i portatori di interessi aumentano le capacità di governance informazione pubblica

83 Acqua: le linee guida della UE per l adattamento.alcune regioni dell'europa meridionale, dove le risorse di acqua dolce già scarseggiano, saranno particolarmente colpite. La siccità potrebbe essere sempre più frequente in tutta l'ue e in tal caso la qualità dell'acqua andrà deteriorandosi. In tutta l'ue diventa fondamentale applicare una gestione sostenibile della domanda: tariffe inadeguate, una pianificazione poco coerente dell'uso del suolo e una distribuzione inadeguata dell'acqua sono tutti fattori che portano automaticamente ad un uso eccessivo. L'applicazione di politiche tariffarie efficienti, la strategia di elevare il risparmio idrico a priorità e il miglioramento dell'efficienza in tutti i settori sono già elementi essenziali della strategia adottata dall'ue. LIBRO VERDE della Commissione Europea: L'adattamento ai cambiamenti climatici in Europa, quali possibilità di intervento (2007)

84 Possibili concrete strategie di adattamento per l Emilia-Romagna (mix soft/hard) (1) Salute: pianificazione a medio e lungo termine di azioni finalizzate alla prevenzione delle conseguenze sanitarie delle ondate di calore, dell aumento delle epidemie da vettori, delle aumentate allergie da pollini, ecc Pianificazione territoriale ed edilizia urbana: aumento della pianificazione urbana clima-consapevole e dell utilizzo della bioarchitettura (Hard, ma importantissima) Risorsa idrica: miglioramento della manutenzione acquedottistica, diversificazione delle sorgenti di risorsa idrica, maggiore interconnessione degli impianti, politica dei piccoli invasi Rischio idrogeologico: su tempi brevi miglioramento delle capacità di monitoraggio e previsione, su tempi più lunghi pianificazione territoriale più clima-consapevole, promozione di politiche per un miglior uso del territorio (riforestazione, rilocazione di insediamenti, aumento degli spazi fluviali, casse di espansione)

85 Possibili concrete strategie di adattamento per l Emilia-Romagna (mix soft/hard) (2) Agricoltura: modifica delle pratiche agronomiche (es. ottimizzazione dei tempi di semina e delle pratiche irrigue), transizione a colture meno idroesigenti, innovazione tecnologica (tecnologie irrigue, nuove cultivar, ecc) Aree costiere: ripascimenti costieri di alcune aree e abbandono di altre alla loro evoluzione naturale, conservazione di aree di particolare valore naturalistico (p.es. dune) Desertificazione: miglioramento della conoscenza della vulnerabilità territoriale e conseguente miglior uso della risorsa territorio Biodiversità: sinergie con azioni di protezione di risorse ambientali naturali, protezione di aree umide e di zone di acque di transizione, ampliamento e creazione di parchi e aree protette Energia: aumento della produzione distribuita di energia da fonti rinnovabili (solare termico, fotovoltaico, eolico), cogenerazione.

86 Problema: Mancano studi quantitativi a scala nazionale, regionale e locale su costi e benefici economici e sociali delle diverse opzioni di adattamento che permettano di decidere le priorità di intervento e quindi le politiche di incentivazione e finanziamento e inoltre

87 Non bisogna affidare troppe speranze al solo adattamento: anche l adattamento ha i suoi limiti

88 Grazie

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95 Ripartizione percentuale della portata del Po nei rami del delta dal 1900 al 2007

96 La modellistica del clima: Modelli Globali e regionalizzazione con metodi statistici La modellistica del clima: Modelli Globali, Modelli Regionali e metodi statistici Da 200km (UKMO) a 100km (CEMCC) al locale (Arpa-Sim)

97 Scenari delle emissioni di CO2 del SRES

98 La credibilità della modellistica della temperatura globale (anomalie in C)

99 Anomalia di precipitazioni annuali sulla regione Emilia-Romagna (mm/anno) Anni

100 SCENARIO: A2 20C Temperatura A2( ) 20C( ) Pioggia Dati CEMCC (cort. A. Navarra) INV EST mm/day

101 trend JJA durata onde di calore Scala: giorni/anno. Rosso cresce Malcolm Haylock, UEA

102 trend Giorni consecutivi senza pioggia inverno Scala: giorni/anno. Blu: cala Malcolm Haylock, UEA/STARDEX

103 trend Eventi intensi di pioggia estate (JJA) Scala: giorni/anno. Blu: aumenta Malcolm Haylock, UEA/STARDEX

104 Schema dei Progetti PEDRO e PEDRITO PRECIPITAZIONI TEMPERATURE LIVELLI/PORTATE MODELLI METEOROLOGICI Osservati/Telemisura LM/Previsioni Stagionali VALIDAZIONE, INTERPOLAZIONE E TRANSFORMAZIONE DATI Prima catena Seconda catena HEC-HMS MIKE11-NAM TOPKAPI Terza catena Catena configurabile dall utente HMS/NAM/TOPKAPI HEC-RAS MIKE11 - HD SOBEK/PAB RIBASIM RAS/MIKE11/SOBEK/ PAB

105 La rete di monitoraggio