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

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

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?

APAT Agenzia per la protezione dell ambiente e per i servizi tecnici Trend delle emissioni di CO 2 600.000,00 500.000,00 400.000,00 300.000,00 200.000,00 100.000,00 Rifiuti Solventi Processi industriali Emissioni fuggitive Altro Residenziale e terziario Trasporti Industrie manifatturiere e delle costruzioni Industrie energetiche 0,00 1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 A partire dal 2006, le emissioni di CO 2 si stanno riducendo, invertendo così un trend di aumento che durava dal 1997

C o n c e n t r a z i o n e C O2 ( p p m v ) 390 380 370 360 350 340 330 320 Monte Cimone Fonte dati: AM 1979 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000 2003 2006

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

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

4 C/200y 2 C/30y

10%/200y

Dati CNR: la tropicalizzazione dei regimi pluviometrici in Italia

RETE DI MONITORAGGIO DEL BACINO DEL FIUME PO

Tmax annua sul bacino del Po - 1961-2006 Trend: circa 2,5 C negli ultimi 30 anni, invece di 2 C in 45 anni Tmax C 21 20 19 18 17 16 15 Tmax annua -media su bacino PO y = 0.0404x - 62.528 1961 1971 1981 1991 2001 anni Tmax_annua clima_tmax_po Lineare (Tmax_annua)

Anomalia di Temperatura massima annuale media sulla regione Emilia-Romagna T( C) 3 2 1 0 1961 1965 1969 1973 1977 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005-1 -2-3 Anomalia_Tmax Anni

1800.0 1600.0 1400.0 1200.0 1000.0 800.0 600.0 400.0 200.0 0.0 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 = 0.1589 Pontelagoscuro Lineare (Pontelagoscuro) 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Anno 1975 1976 Afflusso [mm]

1400.0 1200.0 1000.0 800.0 600.0 400.0 200.0 0.0 R 2 = 0.2111 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 1981 2004 2005 2006 PIOGGIA MEDIA GENNAIO-AGOSTO riduzione ancora maggiore (35%) Anno Pontelagoscuro Lineare (Pontelagoscuro) Afflusso [mm]

PIOGGIA MEDIA SETTEMBRE DICEMBRE: NIENTE RIDUZIONE E GRANDE VARIABILITA INTERANNUALE 900.0 800.0 700.0 Afflusso [mm] 600.0 500.0 400.0 R 2 = 0.003 Pontelagoscuro Lineare (Pontelagoscuro) 300.0 200.0 100.0 0.0 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 Anno

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

1979 2003

Nevosità in diminuzione

Dati di ARPA Lombardia

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

Tempertatura, pioggia, neve, ghiaccio.portate!

LE PORTATE DEL PO A PONTELAGOSCURO ANDAMENTO DELLE PORTATE MEDIE ANNUALI FIUME PO A PONTELAGOSCURO (1923-2007) 3000 Media dell'anno 2500 2000 Trend su 80y di soli -0,5 m 3 /s/anno Portata (m 3 /s) 1500 1000 Trend di 20 mm/anno 500 0 1923 1927 1931 1935 1939 1943 1947 1951 1955 1959 1963 1967 1971 1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007 ANNO Si osservi la sequenza di anni particolarmente critici :2003, 2004, 2005, 2006 (+2007)

Portate medie annuali del Po a Pontelagoscuro 1975-2006 25-30% di riduzione 3000 2500 portata media annua, m 3 /sec 2000 1500 1000 R 2 = 0.1739 500 0 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 anno

Portate medie solo periodo estivo a Pontelagoscuro riduzione del 45-50% 3000 portata media periodo estivo, m 3 /sec 2500 2000 1500 1000 500 R 2 = 0.2576 0 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 anno

Portate medie settembre-dicembre a Pontelagoscuro: praticamente niente riduzione ma enorme variabilità 4000 3500 portata media sul periodo, m 3 /sec 3000 2500 2000 1500 1000 R 2 = 0.0055 500 0 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 anno

E il livello del mare?

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

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

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

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?

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?

Scenario A2: (2071-2100) (1961-1990)

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

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

Precipitazioni invernali (2021-2050) (1961-1990) A1B-DJF (2021:2050 1961:1990)

Emilia-Romagna: Cambiamenti climatici in precipitazione (mm) (2070-2100 - 1960-1990) 3.0 Box Plot -Precipitazione media giornaliera 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0-0.5-1.0-1.5 DGF MAM GLA SON Median 10%-90% Min-Max

Estate presente e futuro 18 Istograma-Tmax estate(media spaziale sulla regione) 16 14 Istograma Tmin estate-media spaziale sulla regione 14 12 12 10 No of obs 10 8 No of obs 8 6 6 4 2 4 2 0 0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 C 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 C 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 1961_1990 1970-2000 1980-2006 2070-2100 1961_1990 1970_2000 1980_2006 2070-2100

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

DISTRIBUZIONE STORICA DEI DEPOSITI COSTIERI L EVOLUZIONE POST-ROMANA SCALA DEI 1.000 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

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

PO DELTA (F. Trincardi ISMAR-CNR) Lobi multipli Contemporaneamente - in ritiro - in avanzamento 1905-1953 Erosion /retreat L evoluzione del delta riflette: - posizione fissa delle foci - variazioni naturali di portata - ripartizione artificiale della portata Erosion /retreat

L EVOLUZIONE DEGLI ULTIMI 100 ANNI pre- impatto antropico post- impatto antropico 1893-1945 1943-1982 1982-2005 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 1450-1880) Questa tendenza prosegue anche dopo l irrigidimento della costa con opere di difesa, che hanno contrastato il fenomeno ma non l hanno risolto

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

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: 2015 2030 2090 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.)

Fenomenologia della risalita del cuneo

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

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

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

Mappe di umidità del suolo

Qualità delle previsioni stagionali - Estate ACC (anomaly correlation coefficient) dati 1987-2006 MOS lag=0 PREC T max Correlazione tra le anomalie previste con il downscaling rispetto a quelle osservate per il periodo estivo 1987-2006

Modelli idrologici NAM HMS TOPKAPI

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

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

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

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

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.

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 15.30 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.

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

Risultati Misure Portata Sezione di Pila 1000 Sezione di Pila Interpolazione Medie Letture asta Altezze telemisura 1.40 800 1.20 600 Portata (m^3/s) 1.00 400 Esce il fiume 0.80 200 0 0.60 06.00 07.00 08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00-200 -400-600 Entra il mare 0.40 0.20-800 Portata di riferimento a Pontelagoscuro intorno ai 500 m 3 /s Tempo (hh.mm) 0.00

Modello Previsionale: calibrazione idrodinamica

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

Ripartizione della portata nei rami del delta per il triennio 1974-76 76 nelle condizioni di acque medie Ripartizione della portata nei rami del delta per l anno 2007 nelle condizioni di acque medie

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.

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

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

Abitato di Goro

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

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

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

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

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

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

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)

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)

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.

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

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

Grazie

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

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)

Scenari delle emissioni di CO2 del SRES

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

350 250 Anomalia di precipitazioni annuali sulla regione Emilia-Romagna (mm/anno) 150 50-50 1961 1965 1969 1973 1977 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005-150 -250-350 Anni

SCENARIO: A2 20C Temperatura A2(2051-2100) 20C(1951-2000) Pioggia Dati CEMCC (cort. A. Navarra) INV EST mm/day

1958-2000 trend JJA durata onde di calore Scala: giorni/anno. Rosso cresce Malcolm Haylock, UEA

1958-2000 trend Giorni consecutivi senza pioggia inverno Scala: giorni/anno. Blu: cala Malcolm Haylock, UEA/STARDEX

1958-2000 trend Eventi intensi di pioggia estate (JJA) Scala: giorni/anno. Blu: aumenta Malcolm Haylock, UEA/STARDEX

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

La rete di monitoraggio

Esemplificazione sezioni: Po di Goro, Po di Venezia, Porto Tolle

9 Emilia-Romagna: Cambiamenti climatici in temperatura ( C) (2070-2100 - 1960-1990) Box Plot -Tmax 8 7 6 5 C 4 3 2 1 0-1 DGF MAM GLA SON Median 10%-90% Min-Max