Una regione più calda: come è cambiato il clima della Regione Emilia-Romagna

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1 Una regione più calda: come è cambiato il clima della Regione Emilia-Romagna Dr. Carlo Cacciamani Direttore del Servizio Idro-Meteo-Clima di ARPA Emilia-Romagna Bologna, 7 maggio 2009 Un pozzo di Scienza

2 Che cosa determina la temperatura media di un pianeta (o delle sue parti)? Che cosa intendiamo per temperatura di un pianeta? In genere quella complessiva del sistema terra solida/liquida/ghiaccio più atmosfera (se c è). Rispondendo alla domanda, per prima cosa la sua distanza dal sole (forse, prima ancora, la potenza del sole stesso) o la presenza di sorgenti interne di calore. Poi la sua composizione: come e di che cosa è fatto il pianeta, se ha una atmosfera o no, da che cosa è composta la sua atmosfera (è trasparente?). Quali di questi fattori sono influenzabili dall uomo?

3 Notare la differenza!

4 (corte) (un po più lunghe)

5 Perché la terra emette energia radiante, cioè radiazione (infrarossa) in tutte le direzioni? Perché TUTTI i corpi lo fanno. I corpi emettono più radiazione se la loro temperatura è maggiore: E=kT? No! Invece: E=σT 4 Esempi? Caminetto, ferro da stiro, sole, terra, lampadine, noi,

6 E allora, che cos è l effetto serra?

7 L atmosfera si comporta diversamente a seconda del tipo di onde elettromagnetiche che la attraversano (lunghe o corte): è trasparente alla luce visibile del sole che la può attraversare facilmente ma non è completamente trasparente ai raggi infrarossi emessi dalla terra, come il vetro di una serra.

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9 Per poter emettere tutta l energia che riceve dal sole (poiché deve mettersi in equilibrio termico), la terra è quindi costretta a scaldarsi nelle sue parti che emettono di più, per poter emettere più energia (ricordiamo che un corpo più è caldo più energia emette), cosicché l energia che riesce ad uscire sia uguale a quella che entra: questo è l effetto serra naturale

10 L ATMOSFERA TERRESTRE

11 L effetto serra naturale permette quindi alla terra di avere una temperatura alla superficie di circa 15 C, invece di quella che avrebbe senza l atmosfera, cioè circa -20 C (per esempio come quella della luna).

12 Perché l atmosfera non è trasparente alla radiazione infrarossa come lo è a quella visibile (cioè, perché si comporta come il vetro di una serra)? Perché contiene dei gas che assorbono e riemettono la radiazione infrarossa. Questi gas vengono chiamati gas otticamente attivi o gas serra

13 La composizione della nostra atmosfera

14 GWP (20Y) ,00003 (N 2 O) 280 (N 2 O)

15 Fin qui tutto normale e naturale, anzi molto utile! In effetti non ci sarebbe vita umana senza l effetto serra naturale, dovuto soprattutto al vapor d acqua. Allora dove sta il problema?? Il problema è che le attività dell uomo (per esempio la produzione di energia ottenuta bruciando materiali fossili come carbone e petrolio) fanno aumentare i gas serra nell atmosfera, e in particolare l anidride carbonica (CO 2 ), il che fa aumentare la temperatura della superficie della terra e dell atmosfera vicina al suolo: ecco quindi l effetto serra di origine antropica. Sarebbe più corretto parlare di aumento antropico dell effetto serra naturale

16 L aumento della CO 2 (ma non solo) Dal 1750 ad oggi la concentrazione di CO 2 nell atmosfera è cresciuta di un terzo. La concentrazione attuale è a un livello che non ha precedenti negli ultimi anni e forse negli ultimi 20 milioni di anni; I due terzi dell incremento negli ultimi 20 anni è dovuto al consumo di combustibili fossili (perché non tutto? Da dove viene il resto della CO 2?); Con la concentrazione in crescita e la diminuzione dell assorbimento naturale di CO 2, i modelli prevedono per il 2100 una concentrazione che va dalle 540 alle 970 parti per milione (ppm), da confrontare con le 280 ppm dell era pre-industriale alle circa 367 ppm di oggi.

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19 CO 2 CH 4 N 2 O

20 Il clima del passato

21 RICOSTRUZIONE DEL CLIMA DEL PASSATO Adatti per studiare le variazioni climatiche a lungo periodo (fino a scale geologiche) Permettono di ricostruire il clima per epoche molto remote Hanno un incertezza maggiore dei dati strumentali PROXY DATA DATI STRUMENTALI Ricostruzione più precisa delle variazioni a breve termine (dopo omogeneizzazione!) Limitati nel tempo (le serie sono disponibili da quando esistono gli strumenti) Adatti per studiare le variazioni climatiche a breve e medio termine

22 100 ANNI

23 1.000 ANNI oggi

24 ANNI

25 ANNI

26 1 MILIONE DI ANNI

27 VARIAZIONI CLIMATICHE CAUSE NATURALI ANTROPICHE VARIAZIONE DELLA RADIAZIONE SOLARE IMMISSIONE DI GAS SERRA IN ATMOSFERA Diretta Attività Solare SO 2 CO 2 O 3 Combustibili fossili Indiretta Teoria di Milankovitch CO 2 CH 4 Incendi INTERAZIONI TRA LE DIVERSE COMPONENTI DEL SISTEMA CLIMA Interazione atmosfera-oceano El Niño CH 4 Allevamenti IMMISSIONE DI AEROSOLS IN ATMOSFERA Black Carbon, Organic Carbon Combustibili fossili ERUZIONI VULCANICHE Black Carbon Incendi Immissione di aerosols in atmosfera SO 2 CO 2 SFRUTTAMENTO DEL TERRENO DERIVA DEI CONTINENTI Variazioni di albedo Riduzione delle foreste

28 VARIAZIONE DELLA RADIAZIONE SOLARE CAUSE PROCESSI ASTRONOMICI PROCESSI ASTROFISICI TEORIA DI MILANKOVITCH ATTIVITA SOLARE VARIAZIONE DELL ASSE TERRESTRE MACCHIE SOLARI VENTO SOLARE VARIAZIONI DELL ORBITA TERRESTRE GETTI DI MASSA CORONALE FLARES

29 I cambiamenti del clima si vedono già? La temperatura Le precipitazioni Il livello del mare I ghiacci di calotte polari e ghiacciai Gli eventi estremi?

30 Eventi estremi: L estate del 2003 Katrina et al

31 40 Tmax at Milano-Linate 16080: solid purple/2003, dash/climate ( ) C C costantemente al di sopra della media THU TUE SUN FRI WED MON SAT THU TUE SUN FRI WED MON SAT THU TUE SUN FRI WED MON SAT THU TUE SUN FRI WED MON SAT THU TUE SUN APR MAY JUN JUL AUG SEP 2003

32 Anomalia climatica stagionale delle medie mensili delle temperature massime giornaliere ( C) Stazione di Bologna - Borgo Panigale. Dalla primavera 1991 all'estate ,0 Primavera Estate Autunno Inverno 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0, ,0-2,0

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35 Ha senso chiedersi se un evento estremo (un onda di calore, un uragano, una inondazione) è colpa dell effetto serra? Se l evento è un evento singolo, la domanda in questi termini è malposta. All effetto serra possono essere attribuite soltanto colpe esprimibili in senso statistico. Bisogna quindi più correttamente chiedersi se la probabilità di accadimento di un dato evento estremo è aumentata o diminuita dall effetto serra o se ne è indifferente.

36 trend in hot summer (JJA) 90p

37 E i cicloni tropicali, (o uragani o tifoni)? Aumentano in numero e/o potenza? La modellistica propone un no alla prima e un sì alla seconda

38 Torniamo ai dati a lungo termine: Fonte: IPCC: International Panel on Climate Change Dati globali (più alcuni dati locali ARPA)

39 GLI ULTIMI 150 ANNI

40 GLI ULTIMI 1000 ANNI

41 La CO2 OGGI GLI ULTIMI ANNI (ASSE X INVERTITO!)

42 I cambiamenti del clima si vedono già? La temperatura Le precipitazioni Il livello del mare I ghiacci di calotte polari e ghiacciai Gli eventi estremi?

43 I dati globali

44 Le temperature stanno salendo più velocemente I 12 anni più caldi: 1998,2005,2003,2002,2004,2006, 2001,1997,1995,1999,1990,2000 Period Rate ± ±0.018 Years /decade

45 E i ghiacci delle calotte polari e quelli dei ghiacciai montani (per esempio alpini)?

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47 Ghiacciaio andino di Upsala, Argentina

48 ITALIA

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51 NORD ITALIA

52 GLI ANDAMENTI TERMICI Trento T MEDIE ANNUE DI TEMPERTURA MASSIMA IN VENETO Scarti rispetto alla media C anno Anomalia di Temperatura massima annuale media sulla regione Emilia-Romagna T( C) Anomalia Temperatura Minima annuale media Genova Anomalia_Tmax Anni -2-3 Anomalia T_min

53 LE PRECIPITAZIONI Trento PREC Trento T Precipitazione media annua standardizzata mm PRECIPITAZIONI MEDIE ANNUE IN VENETO Scarti rispetto alla media Anomalia di precipitazioni annuali sulla regione Emilia- Romagna Anni Anomalia_precip.

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55 Trend della precipitazione nel nord Italia: la tropicalizzazione? Percentage mm/day mm/day mm/day mm/day >50 mm/day >25 mm/day

56 Alcuni punti fermi sulle tendenze in atto per il Nord Italia Temperature medie, minime e massime tutte in deciso aumento Precipitazione totale in lieve diminuzione, ma tropicalizzazione dei regimi di pioggia Qualche aumentato rischio di periodi siccitosi estivi, soprattutto se si tiene conto dei fabbisogni irrigui, sempre in aumento Ghiacciai alpini in decisa diminuzione, sia per l aumento della temperatura che per la diminuzione della precipitazione, ma più per la prima causa che per la seconda

57 L EMILIA-ROMAGNA

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

59 Anomalia di Temperatura minima annuale media sulla regione Emilia-Romagna T( C) Anomalia_Tmin Anni

60 fonte:

61 -75

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

63 Anomalia Tmax e Tmin -annua FERRARA 5 clima_tmin =10 C clima_tmax =17.3 C C Anni anom_tmax_anno anom_tmin_anno Anomalia di precipitazione annua-ferrara mm/stag clima_annua= 623 mm anom_prec_anno Anni

64 16 Temperatura massima- Ferrara No.anni C 51_80 60_90 70_00 80_06

65 Futuro?

66 La modellistica del clima: Modelli Globali (GCM) e Modelli Regionali (RCM)

67 Ma i modelli hanno bisogno di scenari di sviluppo economico sui quali basarsi

68 Dal 3 o report IPCC del Gli scenari possibili

69 PROIEZIONI GLOBALI: TEMPERATURA

70 Temperature and precipitation changes over Europe from the MMD-A1B simulations. Top row: Annual mean, DJF and JJA temperature change between 1980 to 1999 and 2080 to 2099, averaged over 21 models. Middle row: same as top, but for fractional change in precipitation. Bottom row: number of models out of 21 that project increases in precipitation.

71 Tmin Coeff.di correlazione tra il valore downscalato ed osservato (periodo ) Tmin (DJF)- a1b (2021: ) Tmin (DJF)- a1b (2071: )

72 Tmax Coeff. di correlazione tra il valore downscalato ed osservato (periodo ) Pred. T850 Tmax (JJA)- a1b ( ) Tmax (JJA)- a1b ( )

73 Precipitazioni Coeff. di correlazione tra il valore downscalato ed osservato (periodo ) Pred. MSLP A1B-DJF (2021: :1990) A1B-DJF (2071: :1990)

74 24 Istograma -Tmax Ferrara (estate) No of obs Tmax_estate ( C) osservato ( ) A2 ( ) B2 2( )

75 Emilia-Romagna: Cambiamenti climatici in temperatura ( C) ( )

76 In sintesi: uno sguardo al (possibile) clima futuro dell Emilia-Romagna Ulteriore aumento delle temperature, massime, minime e medie Aumento dell intensità e della durata delle ondate di calore (Heat Waves) Diminuzione del numero di giorni di gelo Lieve Diminuzione delle precipitazioni medie Aumento dell intensità delle precipitazioni durante gli eventi intensi (tropicalizzazione dei regimi precipitativi) Aumento della probabilità di periodi siccitosi della durata di qualche anno

77 Impatti?

78 Gli impatti Cibo

79 La biodiversità minacciata Tempo di vita medio di una specie animale ricavata dai record fossili: 1-10 milioni di anni Dai tassi di estinzione documentati nel secolo scorso si ricava una riduzione del tempo di vita media a anni Dai tassi di estinzione correnti si ricava un tempo di vita medio per uccelli e mammiferi di anni Percentuale del numero globale di specie minacciate di estinzione Uccelli Mammiferi Pesci Piante Thuiller W Climate change and the ecologist, Nature, 448: 550-

80 Biodiversita Specie vegetali Attorno al % di specie potrebbero scomparire a causa del Climate Change (aumento di Temperatura e degradazione habitat)

81 Le vie attraverso cui i CCG influenzano specie ed ecosistemi Aumento della concentrazione atmosferica di CO 2 e di altri gas serra Cambiamento climatico - Aumento delle temperature media globali - Modifica dei patterns di precipitazione - Modifica della frequenza e intensità di eventi estremi 1. Introduzione Effetti sulla fisiologia Ad es., fotosintesi, respirazione, crescita delle piante, efficienza utilizzo acqua, composizione dei tessuti, metabolismo e decomposizione Effetti sulla fenologia Ad es., anticipo o ritardo di eventi del ciclo vitale Effetti sulla distribuzione Ad es., spostamento verso i poli e verso quote più elevate Adattamento in situ Modifica delle interazioni tra specie Ad es., competizione, predazione, infezione da parassiti, mutualismo Ulteriore spostamento della distribuzione Estinzione di alcune specie Modifiche nella struttura e composizione delle comunità Ad es., progressivo impoverimento di alcune comunità e relativo aumento di specie opportunistiche Hughes L. (2000), Trends in Ecology & Evolution 15:56-61.

82 Lo spostamento a quote più elevate 2. Impatti dei CCG Spostamento osservato 1-4 m/decennio Vegetazione alpina sommitale Grabherr G. et al. (1994), Nature 369:448 EU project GLORIA-Europe Parco dello Stelvio Distribuzione della vegetazione a cespugli Cannone N., Sgorbati G., Guglielmin M. (2007) Frontiers in Ecology and the Environment, 5:

83 L incremento di specie esotiche 2. Impatti dei CCG G-R. Walther, E. Post, P. Convey, A. Menzel, C. Parmesan, T.J. C. Beebee, J-M.Fromentin, O. Hoegh-Guldberg & F. Bairlein Ecological responses to recent climate change Nature 416, (2002)

84 Climate change impacts on Agriculture: crop yield changes by 2080 (HadCM3, ECHAM4) Source: UE Green paper 2007

85 Possibili effetti dei cambiamenti climatici sull agricoltura: Aumento temp. Diminuzione prec. Entrambe le cause. Onde di calore (heat waves) e decadimento della qualità e quantità delle rese Accelerazione dello sviluppo fenologico Maggiore durata della stagione di crescita (precoce ripresa vegetativa e ritardata dormienza invernale) Aumento dei danni da gelate (primaverili tardive e precoci autunnali) Minore accumulo di chilling units Aumento della frequenza di eventi estremi Aumento del rischio di incendi

86 Possibili effetti dei cambiamenti climatici sull agricoltura: Aumento temp. Diminuzione prec. Entrambe le cause. Aumento dei fabbisogni irrigui, in coincidenza di minore (e più costosa) disponibilità idrica Difficoltà di ricostituzione delle risorse idriche Aumento del carico di parassiti crittogamici ed entomatici e del numero delle loro generazioni nella stagione colturale Introduzione ed acclimatamento di nuovi parassiti (crittogamici ed entomatici) Spostamento degli areali di coltivazione Maggiore possibilità di intrusione del cuneo salino (salinizzazione delle falde e dei terreni) Degrado dei suoli e desertificazione

87 Climate Change Impacts on water runoff

88 Climate change impacts on summer Tourism by 2080 (Source: UE green paper, 2007)

89 Effects of heat waves Scenario of increasing mortality at with respect to due to heat waves for each 100,000 inhabitants (Green Paper - Adapting to climate change in Europe, 2007).

90 Risk of Desertification

91 Cosa si deve fare? Adattamento Mitigazione

92 Le azioni CAUSE ridurre le emissioni gas climalteranti mitigazione migliorare l efficienza energetica utilizzare fonti rinnovabili risparmio energetico ri-forestazione & adattamento EFFETTI adeguare i sistemi al cambiamento climatico per moderare i danni, sfruttare le opportunità e far fronte alle conseguenze

93 L adattamento molto efficace sul breve termine, mentre all aumentare dell entità del cambiamento le opzioni per un adattamento efficace diminuiscono ed i costi associati aumentano le misure efficaci di adattamento sono profondamente dipendenti da fattori specifici, geografici, di esposizione della popolazione e dei beni l applicazione delle opzioni di adattamento dipende fortemente dal grado di recepimento del contesto esterno

94 Le forme di adattamento di tipo infrastrutturale e tecnologico tempi di realizzazione spesso lunghi investimenti ingenti (sostenibili?) dimensiona mento degli impatti (priorità) di tipo non-strutturale o soft tempi di realizzazione brevi Costi trascurabili ed inclusi nei costi dello sviluppo socioeconomico applicabili anche in condizioni di conoscenza con margini di incertezza

95 L adattamento soft Educazione Ottimizzazione dei sistemi di gestione delle risorse Sistemi di prevenzione dei rischi Azioni di protezione dell ambiente del territorio e del benessere socio economico e sanitario della popolazione Creazione di strumenti tra cui servizi operativi e continuativi di previsione e monitoraggio ambientale specifici per settore Creazione di consapevolezza per attutire le barriere ambientali, economiche, di informazione, sociali, attitudinali e comportamentali che spesso si pongono all attuazione dell adattamento applicabili efficaci imparziali accessibili contestualizzati preparazione istituzionale apprendimento sociale coinvolgimento dei portatori di interesse capacità di governance coordinata informazione del pubblico interessato

96 L adattamento e la sostenibilità Le misure di adattamento di tipo non-strutturale o soft implicano benefici ambientali complessivi, anche su vasta scala, creando importanti sinergie con le politiche di sostenibilità ambientale. ridurre la pressione sui sistemi naturali (serbatoi/assorbitori di scarti) permettere alla natura di conservare le sue caratteristiche o di evolversi in modo duraturo, cioè preservando l'avvenire contribuire alla conservazione degli ecosistemi che sono all'origine di una moltitudine di beni e di servizi essenziali per l'uomo

97 I sistemi di previsione e prevenzione dei rischi gestione integrata delle risorse idriche e delle pratiche agricole, della prevenzione degli effetti delle ondate di calore, della prevenzione del rischio idrogeologico, dell ottimizzazione dell innevamento programmato e del turismo invernale, della gestione dell attività di anticendio boschivo. aspetti tecnico-conoscitivi essenziali consolidamento del monitoraggio analisi della vulnerabilità forte relazione con gli utilizzatori finali iniziative di educazione, informazione e sensibilizzazione

98 Effetti del riscaldamento, modelli e decisioni Gli effetti importanti sono troppi e troppo interagenti tra loro per essere modellati singolarmente. E ormai accettato che l unico strumento adeguato per fare previsioni e/o dare stime quantitative sono i modelli matematici globali del clima. Non possiamo aspettare che i modelli siano perfetti (non lo saranno mai) per considerarne i risultati. Le decisioni vanno prese sulla base della miglior modellistica disponibile: la politica che non decide se non di fronte a dati assolutamente certi, non deciderà mai. Non decidere (attendere sempre il modello migliore, che verrà) equivale a decidere di non fare niente.

99 Conclusioni Sicuramente ci sono evidenze che lo stato del clima stia cambiando sulla Terra, in Europa ma anche nella nostra regione, sia nelle temperature che nelle precipitazioni, valori medi ed estremi Nel futuro i trend osservati sembrano permanere, poiché le pressioni globali sul sistema clima aumentano incessantemente mentre le incertezze sulle previsioni stanno calando, anche per merito dei nuovi sistemi di monitoraggio e previsione Azioni (globali): Kyoto non è ancora morto del tutto, la sua anima si agita ancora da qualche parte ma la parola d ordine sembra essere: Adattamento (per chi se lo può permettere) Il problema appare complessivamente sottostimato dalla politica in generale, quindi ritengo ci sia in un certo modo da preoccuparsi, anche se le nazioni non ricche e più esposte dovrebbero preoccuparsi di più (ma il collasso della Corrente del Golfo??)