Resilienza ai cambiamenti climatici e acque sotterranee: quale situazione in Piemonte?

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1 Torino, 8 ottobre 2018 Territorio e Resilienza ai Cambiamenti Climatici Resilienza ai cambiamenti climatici e acque sotterranee: quale situazione in Piemonte? Prof. Domenico De Luca Dott.ssa Manuela lasagna Dipartimento di Scienza della Terra,Università di Torino Castello del Valentino, Salone d'onore- Torino

2 Tema di questa comunicazione è la comprensione dei possibili impatti del cambiamento climatico sulle nostre risorse idriche sotterranee

3 Tra le problematiche di più vasta portata che concorrono alla definizione della sostenibilità delle risorse idriche sotterranee a livello mondiale si evidenziano quelle connesse a: 1)Sfruttamento eccessivo 2) Degrado qualitativo 3) Cambiamenti climatici Aumento delle temperature medie Variazione delle precipitazioni 6 Convegno nazionale AIGA Giugno 2018, Courmayeur 6 Convegno naionale AIGA Giugno 2018, Courmayeur

4 La pressione sulle risorse idriche è destinata ad aumentare. Cause: l'aumento delle temperature la ritirata di ghiacciai e copertura nevosa l'innalzamento del livello del mare l'aumento della domanda di acqua dolce da popolazioni in rapida crescita

5 LE ACQUE SOTTERRANEE SULLA TERRA Esclusi i ghiacciai le Acque Sotterranee rappresentano il 98% delle Risorse Globali di Acqua Dolce Cambiamento climatico e risorse idriche Torino, 23 maggio DOMENICO DE LUCA Dipartimento di Scienze della Tarra Università di Torino

6 Le acque sotterranee costituiscono la riserva predominante di acqua dolce del pianeta tempi di conservazione da decenni a secoli e millenni.

7 L uso di acque sotterranee a scala mondiale L uso di acque sotterranee a scala mondiale è enorme Quadro delle possibili conseguenze dei cambiamenti climatici sulle acque sotterranee

8 L uso di acque sotterranee a scala mondiale Il dato aggregato è di 1000 km 3 di estrazione all anno!.

9 le RIS (risorse idriche sotterranee ): una risorsa importante ma nascoste e mal gestite natura nascosta della falde idriche difficoltà di misurazione hanno contribuito, anche in paesi con esperienza sulle acque superficiali, a cattiva regolamentazione e gestione delle RIS stress crescente

10 Risorse idriche sotterranee "cuscinetto" contro gli effetti della variabilità climatica a breve termine Le risorse idriche sotterranee forniscono un eccellente "cuscinetto" contro gli effetti della variabilità climatica sulle risorse idriche superficiali, a causa delle riserve di stoccaggio generalmente ampie e ampiamente distribuite dei sistemi acquiferi.

11 Può essere dovuto a "processi naturali interni o forzature esterne, o a persistenti cambiamenti antropogenici nella composizione dell'atmosfera o nell'uso del suolo" (IPCC, 2007).

12 IL CAMBIAMENTO CLIMATICO Il Cambiamento climatico può influenzare le acque sotterranee? Qualsiasi variazione del clima può influenzare quantità e qualità delle acque sotterranee sia direttamente sia indirettamente. Il cambiamento climatico è "uno stato alterato del clima che può essere identificato modificando la media e / o la variabilità delle sue proprietà e che persistono per un periodo prolungato, tipicamente decennale o più lungo" (Bates et al., 2008).

13 Quali sono i probabili effetti del cambiamento climatico sulle acque sotterranee? Principali impatti dei fattori climatici QUANTITA Variazione Ricarica degli acquiferi Aumento dei prelievi QUALITÀ delle acque sotterranee (salinizzazione)

14 Ricarica degli acquiferi La ricarica delle acque sotterranee può avvenire: localmente da corpi idrici superficiali o dalle irrigazioni. in forma diffusa da precipitazioni attraverso la zona del suolo non saturo da ricarica laterale dei sistemi montuosi

15 I fattori della ricarica principale fattore climatico => PRECIPITAZIONI temperatura e le concentrazioni CO2 aria: poiché influenzano l'evapotraspirazione. copertura vegetale suolo assetto geologico rilievo topografico tipo di falda acquifera

16 Ricarica media delle acque sotterranee nei vari paesi a lungo termine ( ) calcolate dal WGHM 2.1 [mm / a] (controllato e regolato).

17 Proiezioni delle medie globali della ricarica per il 2050 Secondo i risultati di Döll e Florke (2005): Variazione globale media per il precipitazioni annuali : aumento del 4% - deflusso: aumento del 9% ricarica : aumento del 2%.

18 A livello globale le precipitazioni dovrebbero aumentare a causa dell'aumento dell'evaporazione, questo cambiamento sarà distribuito in modo non uniforme e si prevede che molte regioni riceveranno una quantità di pioggia decisamente inferiore (IPCC, 2007).

19 aumento della ricarica diffusa da precipitazioni delle acque sotterranee (superiore al 30%) in vaste aree, tra cui il Sahel, la Cina sett., gli Stati Uniti occid. e la Siberia Impatto dei cambiamenti climatici sulla ricarica media annuale a lungo termine delle acque sotterranee. Variazioni percentuali delle medie a 30 anni di ricarica delle acque sotterranee tra il e il 2050 ( ), come calcolato da WGHM applicando quattro diversi scenari di cambiamento climatico. Döll e Florke (2005)

20 riduzioni significative della ricarica diffusa da precipitazioni delle acque sotterranee (di oltre il 70%) per il Brasile nord-orientale, la parte occidentale dell'africa meridionale e le aree lungo il margine meridionale del Mar Mediterraneo Impatto dei cambiamenti climatici sulla ricarica media annuale a lungo termine delle acque sotterranee. Variazioni percentuali delle medie a 30 anni di ricarica delle acque sotterranee tra il e il 2050 ( ), come calcolato da WGHM applicando quattro diversi scenari d cambiamento climatico. Döll e Florke (2005):

21 L'utilizzo spesso supera la ricarica media annuale Una gestione insostenibile ha comportato l'esaurimento delle acque sotterranee in numerose nazioni sviluppate e in quelle in via di sviluppo

22 Effetti della temperatura sulla ricarica aumento della temperatura aumento dell'evapotraspirazione diminuzione della ricarica. Anche quando non vi è alcun cambiamento nelle precipitazioni, l'aumento della temperatura causa un aumento dell'evapotraspirazione e quindi una diminuzione della ricarica.

23 Ricarica delle AS nelle diverse zone climatiche del pianeta Cosa può succedere alla ricarica nelle regioni ad alta latitudine? Maggiore Ricarica Nelle aree in cui il permafrost si scioglie a causa dell'aumento delle temperature, è probabile che si verifichi una maggiore ricarica, ma anche una diminuzione delle riserve

24 Cosa può succedere nelle regioni temperate? Pochi cambiamenti Le modifiche alla ricarica annuale variano a seconda del clima e di altre condizioni locali. In alcuni casi si possono osservare pochi cambiamenti nella ricarica annuale, tuttavia potrebbe aumentare la differenza tra la ricarica estiva e invernale

25 Cosa può succedere nelle regioni aride e semi-aride? - diminuzione la ricarica delle falde acquifere è destinata a diminuire Ricarica maggiore in caso forti piogge e inondazioni in zone di rocce fortemente fratturate o carsificate.

26 Principali conseguenze dell alterazione dello stato quantitativo della falda ABBASSAMENTO DEL LIVELLO DI FALDA DISSECCAMENTO DEI POZZI E SORGENTI DIMINUZIONE PORTATA CORSI D ACQUA INGRESSIONE MARINA SUBSIDENZA

27 INNALZAMENTO DEL LIVELLO DI FALDA INTERAZIONE CON OPERE SOTTERRANEE PROBLEMI DI STABILITA OPERE IMPALUDAMENTI

28 Drenaggio nei corsi d acqua. diminuzione della ricarica acquiferi diminuzione portata dei corsi d acqua La diminuzione della ricarica può provocare un abbassamento del livello di falda e una riduzione portata dei corsi d acqua. Ciò ha implicazioni molto significative.

29 Se le acque sotterranee scendono sotto i livelli delle acque superficiali, l alimentazione da parte sotterranee potrebbe non verificarsi più, la portata può diminuire fino ad azzerarsi.

30 QUALITA Le caratteristiche delle acque sotterranee possono essere influenzate dai cambiamenti climatici. 1) aumento della temperatura 2) salinizzazione

31 1) aumento della temperatura Nelle falde acquifere poco profonde, le temperature sotterranea possono aumentare a causa dell'aumento delle temperature dell'aria

32 2) Salinizzazione delle acque di falda

33 Nelle aree aride e semi-aride l'evapotraspirazione può portare a salinizzazione delle acque sotterranee.

34 Salinizzazione per intrusione marina Nelle falde acquifere costiere, l'innalzamento del livello del mare e le mareggiate possono portare all'intrusione di acqua marina e alla salinizzazione delle risorse idriche sotterranee

35 Salinizzazione per intrusione marina particolarmente pericolosa in Italia Italia, aree affette da salinizzazione in Italia (Agenzia europea ambiente, 2003)

36 Cosa sta succedendo alle falde idriche sotterranee in Piemonte?

37 La variazione dello stato quantitativo di un acquifero è legata al rapporto tra il flusso di alimentazione e il flusso in uscita BILANCIO IDRICO SOTTERRANEO ds =(Qle + Qu + Pr + Qper) - ( Etr + Qd + Qdr + Qlu) Il monitoraggio e l analisi del livello piezometrico risultano uno dei principali strumenti per identificare le possibili alterazioni nello stato quantitativo della falda

38 Nelle ultime decine di anni, si è verificato un fenomeno di variazione quantitativa delle precipitazioni nella pianura? Esiste di un legame tra le precipitazioni e le variazioni del livello piezometrico? È presente un depauperamento generalizzato delle risorse idriche sotterranee di pianura?

39 SCHEMA IDROGEOLOGICO DELLA REGIONE PIEMONTE FALDA A SUPERFICIE LIBERA SISTEMA MULTIFALDA IN PRESSIONE FALDA IN PRESSIONE IMPERMEABILI O LOCALMENTE PERMEABILI PER FESSURAZIONE Lasagna M, De Luca DA, Franchino E (2018). Intrinsic groundwater vulnerability assessment: issues, comparison of different methodologies and correlation with nitrate concentrations in NW Italy. Environ Earth Sci 77: Convegno nazionale AIGA Giugno 2018, Courmayeur

40 RACCOLTA DATI Serie storiche di dati; Periodo di studio LIVELLI PIEZOMETRICI: 117 serie piezometriche di dati giornalieri FONTE DATI : Rete di Monitoraggio Regionale delle Acque Sotterranee (RMRAS) (Arpa Piemonte) PRECIPITAZIONI: 59 serie pluviometriche di dati giornalieri FONTE DATI : 1. Rete di monitoraggio Arpa Piemonte; 2. Rete agrometeorologica

41 Rete di Monitoraggio Regionale delle Acque Sotterranee I punti rete consistono in 605 pozzi, per lo più privati (rete manuale), tra cui 119 piezometri (rete automatica) strumentati per il rilevamento in continuo del livello della falda superficiale. PIEZOMETRI DELLA RETE AUTOMATICA 6 Convegno nazionale AIGA Giugno 2018, Courmayeur

42 4 misure giornaliere (ore 6, 12, 18, 24) estrazione del dato giornaliero (misura delle ore 24:00) Analisi dati ed eliminazione dei valori anomali Denominazione Comune Localita' Tipologia corpo idrico sotterraneo Data Ora LIVELLO PIEZOMETRICO - m SOGGIACENZA - m T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE : T22 ALESSANDRIA Davanti cimitero FALDA SUPERFICIALE :

43 Serie pluviometriche 59 SERIE PLUVIOMETRICHE DI DATI GIORNALIERI PERIODO Distribuzione dei pluviometri Accoppiamento piezometro/ pluviometro con il Metodo dei Topoieti

44 Serie storiche piezometriche Analisi esplorativa delle serie storiche: grafico cronologico o «time plot» PIEZOMETRO MASIO (PROVINCIA DI ALESSANDRIA) LIVELLO PIEZOMETRCO (m slm) DATA 6 Convegno nazionale AIGA Giugno 2018, Courmayeur

45 RISULTATI serie storiche pluviometriche SU TUTTO IL TERRITORIO PIEMONTESE: : PERIODO CARATTERIZZATO DA PRECIPITAZIONI MODESTE : PERIODO PIÙ PIOVOSO 2014 ANNO PIÙ PIOVOSO QUASI OVUNQUE PRECIPITAZIONE CUMULATA (mm) ANNO

46 RISULTATI confronto dati piezometrici e pluviometrici LIVELLO PIEZOMETRCO (m slm) Livello massimo Livello minimo Livello medio PRECIPITAZIONE CUMULATA (mm) ANNO LE PRECIPITAZIONI DETERMINANO UN TREND DEL L.P. SUL LUNGO PERIODO: periodo siccitoso ( ) trend decrescente nel livello di falda periodo piovoso ( e ) trend in crescita del livello di falda

47 LIVELLO PIEZOMETRCO (m slm) Livello massimo Livello minimo Livello medio PRECIPITAZIONE CUMULATA (mm) ANNO Influenza delle precipitazioni sul livello piezometrico massimo Livello medio si mantiene circa costante Livello minimo non sembra influenzato dalle precipitazioni 6 Convegno nazionale AIGA Giugno 2018, Courmayeur

48 RISULTATI - Correlazione tra l.p. medio e precipitazione cumulata annuale dell anno di analisi e di quello precedente Buoni risultati in alcuni punti

49 ANALISI TREND PLUVIOMETRICI Sulle serie delle precipitazioni cumulate annuali PERIODO ANALISI Variazioni in mm/anno AUMENTO DELLE PRECIPITAZIONI RILEVATO SU 20 SERIE PLUVIOMETRICHE (SUL TOTALE DI 59) Pianura Alessandrina in destra Tanaro: per tutte le 9 stazioni pluviometriche è stato rilevato un trend crescente con valori compresi tra +38,2 mm/anno e +62,2 mm/anno Pianura Cuneese in sinistra Stura: trend in aumento emerso per 3 delle 5 stazioni presenti I risultati vanno interpretati come una tendenza nel periodo di analisi e non nell ottica degli studi sui cambiamenti climatici

50 ANALISI TREND DEI LIVELLI PIEZOMETRICI Sulle serie piezometriche annuali dei valori massimi, minimi e medi Limitata al periodo Semplificazione: solo variazione monotona sul periodo Sono state considerate solo le variazioni statisticamente significative esempio di trend monotono decrescente

51 RISULTATI - ANALISI DELLA VARIAZIONE DEI LIVELLI PIEZOMETRICI Livello piezometrico MEDIO trend osservati tutti crescenti con 1 sola eccezione Variazioni in cm/anno Innalzamenti del livello di falda compresi tra circa 50 cm e 5 m su 15 anni di monitoraggio

52 POSSIBILI CAUSE tendenza all aumento delle precipitazioni cumulate annuali nel territorio della Regione Piemonte (probabile causa principale) diminuzione prelievi antropici per usi industriali/irrigui altri fattori (es. apporti dovuti allo scioglimento delle nevi perenni)

53 CONCLUSIONI GENERALI La ricerca e le osservazioni finora condotte un solido bagaglio di dati per poter trarre una serie di conclusioni soprattutto per quanto riguarda il nostro paese

54 siamo in un paese in cui le nostre risorse idriche sono particolarmente vulnerabili al fenomeno del cambiamento globale.

55 Dobbiamo continuare con attento monitoraggio delle risorse

56 Le zone montane sono importanti poiché sono uno dei principali fornitori di acqua per le falde acquifere ma sono particolarmente sensibili ai cambiamenti climatici.

57 Tre processi minacciano in particolare le falde acquifere costiere sensibili all'intrusione di acqua salata : l aumento dei prelievi la diminuzione della ricarica l'aumento del livello del mare.

58 Che ci piaccia o no molti fiumi in futuro porteranno meno acqua, o almeno più sporadicamente. Pertanto, le acque sotterranee diventeranno un elemento fondamentale per lo sviluppo sostenibile della nostra economia e per la salvaguardia dell ambiente.

59 Ineludibile quindi la necessità migliorare la gestione e l uso sostenibile delle acque sotterranee