Cambiamenti climatici e agricoltura: facciamo il punto della situazione. Dr. Marco Moriondo CNR-IBIMET Firenze

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1 Cambiamenti climatici e agricoltura: facciamo il punto della situazione Dr. Marco Moriondo CNR-IBIMET Firenze S. Maria di Sala (Venezia)

2 Argomenti 1. Cause Cambiamenti climatici 2. Entità ed effetti dei cambiamenti climatici 3. Impatti dei cambiamenti climatici sui principali agro-ecosistemi 4. Clima futuro ed impatti attesi

3 Argomenti 1. Cause Cambiamenti climatici 2. Entita' ed effetti dei cambiamenti climatici 3. Impatti dei cambiamenti climatici sui principali ecosistemi 4. Clima futuro ed impatti attesi

4 Alterazione Bilancio radiativo

5 Costituenti dell atmosfera ed effetto serra vapor d acqua gas serra (CO2, CFCs, N2O, CH4)

6 Domanda mondiale di energia primaria UNIVERSITY OF FLORENCE Department of Agri-Food Production and Environmental Sciences (DiSPAA)

7 Fattori concomitanti mai registrati

8 Variazione gas serra Caratteristiche dei principali gas a effetto serra (GHGs) GHG Formula Conc. PI* Conc Conc Variaz PI (%) Variaz (%) Tempo di permanenza in atmosfera (anni) FR (W m -2 ) (2011) Contr. % al FR totale Effetto potenziale rispetto a CO 2 in 100 anni Biossido di carbonio CO 2 ppm , Metano CH 4 ppb , Protossido di azoto N 2 O ppb , CFC-11 CCl 3 F ppt , CHFC-22 CHClF 2 ppt , Esafluoruro di zolfo SF 6 ppt - 5, , Perfluoroetano C 2 F 6 ppt - 3, , *= Preindustriale

9 Effetto sul bilancio radiativo

10 Argomenti 1. Cause Cambiamenti climatici 2. Entita' ed effetti dei cambiamenti climatici 3. Impatti dei cambiamenti climatici sui principali ecosistemi 4. Clima futuro ed impatti attesi

11 Variazioni osservate (T and CO2) UNIVERSITY OF FLORENCE - DiSPAA - Department of Agri-Food Production and Environmental Sciences

12 Cambio nelle temperature estreme UNIVERSITY OF FLORENCE - DiSPAA - Department of Agri-Food Production and Environmental Sciences

13 Variazioni climatiche Variazioni osservate (Europa): Trend temperature Valori medi: Temperatura: + 1,3 C ( vs PI) C per decade ( ) Precipitazioni: NW e NE (fino a 70 mm/decade) S restante parte del mediterraneo Valori estremi: Klain Tank et al., 2002 Intensita pecipitazioni Temperatura: giorni freddi e con gelate giorni con alte temperature Precipitazioni: intensita eventi piovosi

14 Variazioni climatiche: l esempio del 2015 Aumento di temperatura rispetto )

15 Variazioni climatiche: l esempio del 2015 Variazione «summe days» e «frost days» rispetto )

16 Variazioni climatiche: l esempio del 2015 Blocco di alta pressione centrato sul Mediterraneo

17 Impatti CC

18 Relazioni tra Cambiamenti Climatici e Produzioni Agricole

19 Effetto diretto Anidride carbonica + Area Fogliare + Efficienza Uso Acqua + Fotosintesi + Consumo acqua - Consumo acqua + Assimilati a disposizione - Biomassa + Biomassa + Biomassa

20 Effetto indiretto Clima + Temperatura + Umidita' + Nuvolosita' - Radiazione + Evapotraspirazione + Precipitazioni + Temperatura notturna - Respirazione - Fotosintesi - Biomassa + Biomassa + Biomassa - Biomassa

21 Argomenti 1. Cause Cambiamenti climatici 2. Entita' ed effetti dei cambiamenti climatici 3. Impatti osservati dei cambiamenti climatici 4. Clima futuro ed impatti attesi

22 VITE-Fenologia Modifica delle fasi fenologiche della vite (germogliamento, fioritura, invaiatura, raccolta) in Francia (Châteauneuf du Pape, ) e Italia (Veneto, ). Duchene and Snaieder, 2005; Tommasi et al., (2013); van Leeuwen and Darriet (2013)

23 VITE-rese Serie temporali per valori medi di resa (hl/ha): Bock et al., (2016)

24 VITE-qualità Qualità Temperature ottimali previste per la stagione di crescita per a) i vini bianchi dell'alsazia, b) i vini bianchi dolci della Valle della Loira, c) i vini rossi del Medoc e Graves di Bordeaux, e d) i vini rossi del Barolo. Jones et al., (2005) Le linee tratteggiate rappresentano il modello quadratico ottimale per ciascuna regione mostrata.

25 Olivo-coltivazione Lento ma costante incremento della superficie coltivata in Emilia Romagna.

26 M ha M ha M t M ha Ruolo delle strategie di adattamento e mitigazione ai cambiamenti ambientali nell evoluzione dei sistemi colturali Variazione superfici coltivate Mais Frumento Barbabietola da zucchero Mais Frumento Barbabietola da zucchero (da FAOSTAT, 2011)

27 t / ha M ha M t t / ha Variazione rese Ruolo delle strategie di adattamento e mitigazione ai cambiamenti ambientali nell evoluzione dei sistemi colturali Mais Frumento Barbabietola da zucchero Mais Frumento Barbabietola da zucchero (da FAOSTAT, 2011)

28 t / ha Ruolo delle strategie di adattamento e mitigazione ai cambiamenti ambientali nell evoluzione dei sistemi colturali Rese vs. sviluppo tecnologico, incremento CO2 e variazioni climatiche Frumento ( ) Tecn + CO2 + Clim Tecn Tecn + CO2 Rese (elaborazione secondo Ewert et al., 2

29 Argomenti 1. Cause Cambiamenti climatici 2. Entita' ed effetti dei cambiamenti climatici 3. Impatti dei cambiamenti climatici sui principali ecosistemi 4. Clima futuro ed impatti attesi

30 AR5 - Un nuovo set di scenari

31 Variazioni medie future (temperature fino 2100)

32 Variazioni medie future (piogge fino 2100)

33 Variazioni estreme future (temperature fino 2100)

34 Variazioni estreme future (piogge fino 2100)

35 Aree Vulnerabili Aumento Temperature Riduzione Precipitazioni

36 Impatti (futuri): disponibilita acqua

37 Impatti (futuri): frequenza siccita

38 Valori medi: Variazioni climatiche Variazioni previste per il futuro (Europa): Temperatura: (RCP ) C estate; inverno Precipitazioni: (RCP ) - 19 a 4% estate; inverno Valori estremi: Temperatura: giorni freddi e con gelate giorni con ondate di calore (intensita, frequenza e durata) Precipitazioni: giorni piovosi, intensita eventi piovosi, periodi asciutti RCP4.5 Temperature ( C) Precipitation (%) Month Year Region min 25% 50% 75% max min 25% 50% 75% max DJF DJF DJF Nord Europa Centro Europa Sud Europa/ Mediterraneo JJA JJA JJA Annual Annual Annual DJF DJF DJF JJA JJA JJA Annual Annual Annual DJF DJF DJF JJA JJA JJA Annual Annual Annual

39 Applicazione di un modello meccanicistico Fenologia e rese Modello STICS applicato per valutare la data di raccolta (giorni) in Europa in riferimento al periodo , insieme alle Modello differenze rispetto STICS al applicato periodo passato per valutare ( ) il rendimento (t ha -1 ) in Europa in riferimento al periodo , Fraga et al., (2016) insieme alle differenze rispetto al periodo passato ( )

40 Areale futuro Baseline Simulato: 3 finestre temporali

41 Ruolo delle strategie di adattamento e mitigazione ai cambiamenti ambientali nell evoluzione dei sistemi colturali Rese vs. sviluppo tecnologico, incremento CO2 e variazioni climatiche Frumento (dal 2000 al 2080) Trend tecn. Trend tecn. + CO2 +CC (da Ewert et al., 2005)

42 (Scenario + 2 C Moriondo et al., 2010 Strategie di addattamento: anticipo semina Ruolo delle strategie di adattamento e mitigazione ai cambiamenti ambientali nell evoluzione dei sistemi colturali Con adattamento Sunflower Soybean Senza adattamento Soft wheat Durum wheat

43 Conclusioni Il Mediterraneo è considerato un «hot-spot» del cambiamento climatico dove saranno più evidenti variazioni in temperatura e regime idrico Preoccupano non solo i valori medi di incremento/decremento dei singoli parametri ma soprattutto la loro varibilità Gli impatti sulle coltivazioni sono dipendenti dalla tipologia di coltura e dal microclima presente