Istituto per lo Studio degli Ecosistemi

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1 Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto per lo Studio degli Ecosistemi Sede di Verbania Ricerche sull evoluzione del Lago Maggiore Aspetti limnologici RAPPORTO SULLO STATO DI AVANZAMENTO DELLE RICERCHE Giugno 2011 Commissione Internazionale per la Protezione delle Acque Italo-Svizzere 1

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3 1. INDAGINI SUL BACINO IMBRIFERO Caratteristiche meteorologiche e idrologiche Pluviometria Sono state analizzate le piogge dei primi tre mesi del 2011, dal 1 gennaio al 1 marzo, di alcune stazioni pluviometriche poste all interno del bacino del Lago Maggiore. Durante questi primi mesi dell anno le precipitazioni (nevose e piovose) all interno del bacino imbrifero sono state superiori alla media del periodo di riferimento ( ) solo a marzo. Globalmente, nei primi tre mesi dell anno, per quanto riguarda le stazioni analizzate, sono caduti circa il 0% in meno delle piogge registrate negli stessi mesi, per le stesse stazioni, per il periodo di riferimento. Tab.1 valori mensili di pioggia del 2011 di alcune stazioni caratteristiche del bacino del Lago Maggiore e loro periodo di riferimento ( ). gennaio febbraio marzo Totale periodo Macugnaga Fornarelli Piancavallo Miazzina Monte Mesma Domodossola Nosere Candoglia Cursolo Pallanza Sambughetto Mottarone CAI Crodo Pizzanco Alpe Devero Lago Paione Omegna Druogno Someraro Cicogna Formazza Alpe Cheggio Varzo Cannobio media media La distribuzione spaziale delle piogge in questi primi mesi del 2011 è quella riportata in figura 1. Le aree dove si sono maggiormente concentrate le piogge durante i

4 primi mesi del 2011, definite attraverso i dati provenienti dalle stazioni analizzate, è quella dell alto Verbano e della Valstrona. Fig.1. Isoiete parziali del bacino del Lago Maggiore per i primi mesi dell anno Idrologia Per quanto riguarda l andamento delle portate dei principali corsi d acqua del Lago Maggiore, nei primi mesi del 2011, esse hanno risentito molto delle scarse precipitazioni cadute e nonostante le precipitazioni del mese di marzo non hanno fatto registrare particolari innalzamenti di portata. Mediamente i valori registrati nei primi mesi del 2011 risultano leggermente inferiori rispetto ai valori medi dei periodi di riferimento propri di ciascun corso d'acqua. Durante l'anno si effettueranno misure di portata ad hoc per verificare le curve livelli-portata dei corsi d'acqua e si cercherà, se possibile, di ripristinare il funzionamento delle stazioni idrologiche ad oggi non funzionanti. 2. VALUTAZIONE DEL TEMPO DI RESIDENZA DELLE ACQUE LACUSTRI Al fine di verificare gli aspetti più importanti dell idrodinamica lacustre e, in particolare, accertare la profondità raggiunta dal mescolamento tardo invernale nel corso del 2011 si è proceduto, nei primi quattro mesi dell anno, ad una serie di sopralluoghi nel punto di maggior profondità del lago; lo scopo è di analizzare la 4

5 distribuzione lungo l intera colonna d acqua, di alcuni parametri fisici e chimici (temperatura e concentrazioni di ossigeno disciolto, nitrati e silicati). Contemporaneamente, al fine di inquadrare la complessa fenomenologia interna dell ecosistema lacustre (cioè l aspetto limnologico) nel contesto di un quadro meteorologico esterno, essendo ben nota l interdipendenza tra le due serie di fenomeni, si sta procedendo anche alla registrazione in continuo di quei parametri meteorologici che intervengono con maggiore efficacia negli scambi energetici all interfacies aria-acqua. Per quanto riguarda la valutazione del tempo reale di residenza delle acque del Lago Maggiore si sta procedendo nel definire un quadro della circolazione delle acque su tutta la profondità del corpo idrico focalizzando lo studio sul trasporto convettivo-diffusivo di traccianti chimici idrosolubili conservativi. Lo scopo di questo studio è quantificare la differenza tra i tempi di residenza idraulica, forniti dai markers privi di massa, e quelli del trasporto convettivo-diffusivo che tiene conto del regime di turbolenza del lago. Lo studio consiste nell esecuzione di simulazioni delle fenomenologie di cui sopra su un periodo di 4 (quattro) anni consecutivi sul modello a 58 strati già utilizzato nello studio precedente. INDAGINI SULLO ZOOPLANCTON E SULLA RETE TROFICA PELAGICA Così come previsto a conclusione della campagna 2010, l attività del 2011 è stata pianificata con lo scopo si completare le informazioni finora accumulate sulle variazioni stagionali del segnale isotopico di carbonio e azoto di organismi zooplanctonici del pelago attraverso campionamenti lungo l arco dell anno e in diverse stazioni lungo l asse principale del lago. In particolare, il piano di campionamento messo a punto per l anno in corso è finalizzato alla realizzazione di una maggiore e migliore integrazione tra l approccio limnologico e quello relativo al ruolo dello zooplancton nel trasferimento d inquinanti lungo la rete trofica. Tale collegamento, già avviato per l anno 2010, sembra poter fornire utili elementi per la comprensione del funzionamento dell ecosistema pelagico del Lago Maggiore: una migliore definizione dei diversi ruoli svolti, nel corso dell anno, dagli organismi che compongono lo zooplancton per il trasferimento di materia ed energia lungo la rete trofica, rende possibile di meglio comprendere anche apparenti anomalie nella concentrazioni di inquinanti misurati in lago 4. DINAMICA STAGIONALE E DISTRIBUZIONE ORIZZONTALE DI FITOPLANCTON, CARBONIO ORGANICO E BATTERIOPLANCTON Fitoplancton Le indagini sul fitoplancton hanno comportato, per i primi 5 mesi dell'anno, un campionamento a Gennaio, uno a Febbraio, due in Marzo, Aprile e Maggio, prelevati con le modalità consuete nella stazione di Ghiffa. Si prevede di continuare ad effettuare due campionamenti mensili, come è pratica corrente, per tutta la fase in cui lo sviluppo 5

6 del fitoplancton è normalmente più intenso, vale a dire fino ad Ottobre compreso. Inoltre, nel mese di Luglio sarà effettuata la raccolta di dati per la valutazione della distribuzione orizzontale del fitoplancton. Al momento attuale sono disponibili solamente i dati relativi alla concentrazione della clorofilla a, in quanto i campioni per il conteggio del fitoplancton non sono ancora stati completamente esaminati. La concentrazione della clorofilla a è stata determinata fino alla data del 17 Maggio. Il valore minino del periodo (0, mg m - ) è stato misurato a metà Gennaio, mentre quello massimo (6,49 mg m - ) al 4 Maggio. Come avvenuto sia nel 2009 che nel 2010, lo sviluppo primaverile dei popolamenti fitoplanctonici è stato condizionato da un inverno molto lungo, con temperature basse fino ad Aprile. Infatti, la media di Aprile, mese che coincide con l'esplosione del popolamento a diatomee, è stata decisamente modesta, con una concentrazione pari a,08 mg m -. A questa fase ha fatto seguito una rapida e consistente crescita dei popolamenti fitoplanctonici, sicuramente favorita dal significativo aumento della temperatura atmosferica, che ha portato al massimo stagionale di inizio Maggio. Questo sviluppo algale è stato di breve durata: infatti a metà Maggio la concentrazione è nuovamente scesa a 1, 27 mg m -, probabilmente per la forte predazione zooplanctonica. La media primaverile del 2011 si è attestata a 2,66 mg m - (Fig.1), secondo valore più basso dal mg m Fig.1 Valori medi di concentrazione della clorofilla a per il periodo Marzo-Maggio tra il 2004 e il E possibile che, ancora una volta, le vicende meteoclimatiche siano state determinanti nel controllare lo sviluppo del fitoplancton: tuttavia, per avere un quadro attendibile dello svolgimento della successione algale, anche in rapporto alle tendenze evolutive a lungo termine, è necessario disporre della serie completa dei dati, nonché delle informazioni relative a meteorologia ed idrologia, che descrivono l andamento di quei parametri fisici divenuti decisivi nel guidare lo sviluppo delle specie algali nell attuale fase di oligotrofizzazione. 6

7 Carbonio organico Ad oggi si sono effettuate le previste misure di seston e di carbonio organico totale e disciolto (TOC e DOC) e si sono preparati i campioni per la determinazione del carbonio organico particellato (POC), concentrandoli per filtrazione e conservandoli fino al momento dell analisi che sarà eseguita a campionamento concluso. Al momento la concentrazione del TOC lungo la colonna d acqua non ha presentato valori anomali rispetto agli anni precedenti, superando di poco il mg C l -1 nella zona fotica. Batterioplancton I campioni per il conteggio del batterioplancton sono stati raccolti e conservati con le modalità consuete e la loro analisi è tutt ora in corso. Da quelli fin qui esaminati per la determinazione dell abbondanza del batterioplancton totale sono emerse densità di popolamento confrontabili con quelle dell anno precedente. Si segnala un inizio di fioritura di Anabaena Lemmermannii evidenziatasi con acumuli di cellule visibili in superficie il nel bacino di Pallanza. 5. IDROCHIMICA LACUSTRE E DEI TRIBUTARI Nel periodo gennaio-aprile 2011 sono proseguite, con frequenza mensile, le indagini chimiche sulle acque lacustri e sui principali tributari del Lago Maggiore, con le stesse metodologie utilizzate negli anni precedenti. Le elaborazioni relative ai corsi d acqua, in particolare il calcolo dei carichi ed i bilanci di fosforo e azoto, verranno eseguite nella prima metà del 2012, una volta disponibili i dati giornalieri delle portate per tutto il Per quanto riguarda il lago è invece possibile presentare e discutere, seppur in maniera preliminare, i dati raccolti nei primi 4 campionamenti, relativi ai mesi da gennaio ad aprile del Come di consueto, i campioni sono stato prelevati nella stazione di massima profondità (Ghiffa), a 0, 5, 10, 20, 0, 50, 100, 150, 200, 250, 00, 60 m. In aggiunta a questi campionamenti, nel mese di marzo è stato eseguito un prelievo nella stazione di Lesa, collocata nella parte meridionale del lago, alle profondità di 0, 5, 10, 20, 0, 50, 100 m. La Figura 1 riporta i valori di ph e saturazione di ossigeno nello strato epilimnico, compreso tra 0 e 25 m a partire dal 2001, inclusi i valori rilevati nei primi mesi del Questi ultimi hanno presentato il tipico andamento con minimi invernali (7,5-7,59 e 89-95% per ph e saturazione di ossigeno rispettivamente) e valori in aumento nei mesi successivi (7,9 unità di ph e 102% di saturazione di ossigeno ad aprile). I dati per i restanti mesi del 2011 permetteranno di valutare meglio il ciclo stagionale di queste variabili ed eventuali discordanze rispetto agli anni precedenti. Anche le concentrazioni medie dei composti dell azoto in epilimnio nei primi mesi del 2011, riportate in Figura 2, non hanno presentato anomalie rispetto ai valori normalmente riscontrati nelle acque lacustri: i massimi di azoto nitrico e totale caratterizzano i mesi invernali (rispettivamente 0,85 e 0,98 mg N l -1 ), dopodiché le concentrazioni iniziano a diminuire a causa dell utilizzo da parte delle alghe fitoplantoniche. I minimi verranno raggiunti nei mesi estivi; per il momento in aprile le concentrazioni misurate sono state pari a 0,79 e 0,95 mg N l -1 rispettivamente. L azoto 7

8 organico nei primi mesi del 2011 ha presentato concentrazioni di 0,1-0,17 mg N l -1, del tutto simili a quelle rilevate negli anni precedenti (Fig. 2). Le concentrazioni medie di azoto totale su tutta la colonna d acqua, riportate in figura, nei mesi finora considerati sono risultate comprese tra 0,94 mg N l -1 a gennaio e 0,95 mg N l -1 ad aprile, quelli di azoto nitrico tra 0,8 e 0,85 mg N l -1. Anche questi dati, seppur parziali, del 2011 sembrano indicare come non ci sia più evidenza di un aumento nel tempo delle concentrazioni di azoto nitrico, come era apparso invece fino al 2007 (Fig. ). Le concentrazioni medie sulla colonna di fosforo reattivo e totale nei primi mesi del 2011 sembrano mostrare una leggera tendenza al rialzo, in quanto a gennaio e febbraio si sono raggiunti valori rispettivamente di 10 e 12 µg P l -1, mentre negli anni precedenti i valori corrispondenti erano stati di 9 e 11 µg P l -1 (Fig. 4). Si tratta in realtà di una differenza estremamente contenuta, considerata la variabilità stessa del metodo analitico ed il fatto che le concentrazioni di fosforo nelle acque lacustri si mantengono ormai da diversi anni su bassi valori. In ogni caso sarà necessario considerare tutti i dati per i restanti mesi del 2011 per valutare eventuali variazioni. Infine, nei primi mesi del 2011, nello strato al di sotto dei 200 m di profondità i tenori di ossigeno rilevati sono stati di 7,16 mg O 2 l -1 (60% come percentuale di saturazione) a febbraio e 6,88 mg O 2 l -1 (57%) ad aprile (Fig. 5). Dal confronto con gli anni immediatamente precedenti, questi dati appaiono leggermente inferiori e simili a quelli rilevati nel biennio Questa tendenza recente alla diminuzione dell ossigeno dipende per lo più dalle condizioni meteo-climatiche dei mesi invernali che non facilitano il rimescolamento delle acque e quindi l ossigenazione degli strati profondi. Anche nel caso dell ossigeno, un giudizio più completo relativo al 2011 potrà essere dato solo dopo aver considerato i dati per i restanti mesi dell anno. ph 9.0 ph epilimnio ossigeno epilimnio O 2 % sat Fig. 1. Lago Maggiore: ph e saturazione d ossigeno nello strato epilimnico (0-25 m) nel periodo gennaio 2001 aprile 2011 (valori medi ponderati sui volumi nella stazione di massima profondità) 25 8

9 mg N L azoto totale azoto nitrico azoto organico Fig. 2. Lago Maggiore: concentrazioni di azoto organico, nitrico e totale nello strato epilimnico (0-25 m) nel periodo gennaio 2001 aprile 2010 (valori medi ponderati sui volumi nella stazione di massima profondità). mg N L azoto nitrico azoto totale Fig.. Lago Maggiore: concentrazioni medie di azoto nitrico e totale nel periodo gennaio 2001 aprile 2011 (valori medi ponderati sui volumi dalla superficie al fondo nella stazione di massima profondità). 9

10 µg P L Fosforo totale Fosforo reattivo Fig. 4. Lago Maggiore: concentrazione medie di fosforo reattivo e totale nel periodo gennaio 2001 aprile 2011 (valori medi ponderati sui volumi dalla superficie al fondo nella stazione di massima profondità). mg O 2 L contenuto medio % di saturazione % O 2 sat Fig. 5. Lago Maggiore: concentrazioni di ossigeno nello strato al di sotto dei 200 metri di profondità nel periodo gennaio 2001 aprile 2011 (valori medi ponderati sui volumi nella stazione di massima profondità). 10