CAMBIAMENTI CLIMATICI E PIANIFICAZIONE DUE BACINI ...

Scientific Section De Girolamo A. M. et al. Italian Journal of Agrometeorology 5-12 (2) 2007

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CAMBIAMENTI CLIMATICI E PIANIFICAZIONE: DUE BACINI IDROGRAFICI A CONFRONTO

CLIMATE CHANGE SCENARIO AND STRATEGY PLANNING:

COMPARISON BETWEEN TWO RIVER BASINS

Anna Maria De Girolamo*, Antonio Lo Porto, Daria De Luca

Istituto di Ricerca Sulle Acque del CNR, Sezione Territoriale di Bari Via F. De Blasio, 5 – 70123 Bari.

* Corresponding author: Tel. +390805820536 /511 Fax: +39 080 531336 e-mail: [email protected]

Received 15/05/2007 – Accepted 13/11/2007 Riassunto Il presente lavoro si pone l’obiettivo di valutare l’impatto che i mutamenti climatici possono indurre sul ciclo idrologico e sull’apporto di sedimenti e nutrienti in due bacini idrografici localizzati in differenti regioni climatiche e caratterizzati da un diverso regime idrologico: il Rio Mulargia, affluente del Flumendosa (Sardegna), e il fiume Enza, affluente del Po. I cambiamenti climatici sono stati valutati mediante il modello HadCM2 e gli effetti di tali variazioni climatiche sono stati simulati mediante il modello idrologico SWAT. E’ risultato che le precipitazioni, nel bacino del Rio Mulargia, subiranno una contrazione mentre nel bacino dell’Enza è previsto un incremento durante la stagione invernale. Conseguentemente, significativi cambiamenti del bilancio idrologico sono previsti nel bacino idrografico del Rio Mulargia, dove si verificherà una contrazione dei volumi annui di deflusso ed un incremento dei sedimenti e nutrienti apportati al fiume nei primi mesi dell’anno. Meno consistenti, ma non per questo meno preoccupanti, saranno i cambiamenti nel bacino del fiume Enza, do-ve si verificherà un incremento dello scorrimento superficiale nei mesi invernali e primaverili e un aumento dell’erosione e del trasporto di nutrienti e sedimenti nello stesso periodo. La pianificazione del territorio e delle risorse idriche, pertanto, dovrà tener conto di tali mutamenti sia a breve che a medio e lungo termine. Parole chiave: cambiamenti climatici, modellizzazione a scala di bacino, bilancio idrologico. Abstract In this work the potential impacts of the future climate changes on the water resources, sediment and nutrient delivery in surface water have been evaluated for two watersheds, located in different climatic regions of Italy, with different hydro-logical characteristics: Rio Mulargia (Sardinia Island) and Enza river (Emilia Romagna). The general circulation model HadCM2 has been used to estimate climate changes and SWAT hydrologic model has been used to simulate changes in components of the hydrologic cycle in response to climatic condition and land management practices. Important changes are expected regarding the water balance in the Rio Mulargia catchment where a sensible decrease will affect streamflow. Higher load in sediments and sediment-bound pollutants are predicted in the first two months of the year, while in autumn a decrease of the load can be expected, by far higher in nitrate losses in surface water. By far lower changes are predicted in the second catchment, the Enza River, where an increased surface runoff will take place in winter and spring, leading consequently to an increase in the same period of load in sediment and particulate bound nutrients; soluble nutrients will show not sensible changes. Keywords: climate changes, watershed modeling, hydrologic balance. Introduzione Fin dalla metà degli anni settanta, esperimenti condotti tramite modelli di circolazione generale hanno eviden-ziato che l’aumento delle concentrazioni di gas serra nell’atmosfera potrà influenzare il clima. L’allarme del-la comunità scientifica è stato accolto dalle Nazioni Unite con l’istituzione dell’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) il cui compito è redigere rap-porti sui cambiamenti climatici ed effetto serra sulla ba-se di valutazioni scientifiche, tecniche e socioeconomi-che. Dalle conclusioni del quarto rapporto (IPCC, 2007) emerge che il cambiamento climatico non è solo un problema ambientale, nel senso fisico del termine, ma è strettamente connesso a questioni di natura economica,

politica e sociale. L’evoluzione futura del clima, dun-que, appare molto complessa e i modelli previsionali, dovendo tradurre e formalizzare dal punto di vista ma-tematico le articolate interconnessioni tra sistemi natura-li e sociali, non possono considerarsi perfetti (Georgia-dis e Mariani, 2006a; Georgiadis e Mariani, 2006b). Le tecniche di simulazione climatica prevedono l’ applica-zione simultanea di più modelli accoppiati atmosfera-oceano (AOGCM) ed un’ampia gamma di scenari pos-sibili di emissioni di gas serra. Allo stato attuale i prin-cipali punti critici sono costituiti dalla simulazione delle nubi e conseguentemente delle precipitazioni (Stephens, 2005) e dalla mancanza di una teoria in grado di descri-


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vere la variabilità del vortice polare e della grande cir-colazione atlantica che concorrono alla formazione delle precipitazioni (Wang e Schirmel, 2003). Gli output di questa classe di modelli, inoltre, sono riferiti alla macro-scala e nonostante oggi siano disponibili diverse tecni-che di downscaling per proiettare i risultati alle scale minori, la risoluzione con cui vengono usati è ancora modesta. Ne deriva un elevato grado di incertezza (Broccoli et al., 2003) che va tenuto in debito conto nel-la lettura dei risultati dei modelli. Le proiezioni presentate nel quarto rapporto dell’IPCC, elaborate sulla base di differenti scenari, prospettano un aumento della temperatura nel periodo 1990-2100 com-preso tra 1,1°C e 2,9°C, nel migliore dei casi, e tra 2,4°C e 6,4°C nello scenario peggiore. Per quanto ri-guarda le precipitazioni, maggiormente variabili nello spazio e nel tempo (Allen e Ingram, 2002), i modelli prevedono un aumento alle medie - alte latitudini men-tre alle basse latitudini è previsto un aumento in alcune aree ed una diminuzione in altre. In particolare, nell'Eu-ropa meridionale le modifiche climatiche previste consi-stono in un incremento della temperatura ed una ridu-zione delle precipitazioni estive accompagnato da un aumento di intensità e di frequenza degli eventi meteo-rici. In Italia l’evoluzione del clima si diversifica tra nord e sud soprattutto per quanto riguarda i fenomeni estremi (Brunetti et al., 2003), per cui la persistenza dei periodi di siccità riguarderà soprattutto il meridione mentre il rischio di alluvioni interesserà maggiormente il settentrione (ENEA-FEEM, 2003). Sulla base di queste previsioni la Commissione europea ha affidato al Joint Research Centre’s Institute for Envi-ronment and Sustainability di Ispra (Varese) il compito di valutare l’impatto che tali cambiamenti possono in-durre sull’ambiente. Nell’ambito di questo studio parti-colare importanza è stata attribuita alle possibili riper-cussioni sulle risorse idriche in termini di quantità e qualità. Lo studio ha evidenziato l’importanza strategica della pianificazione delle risorse idriche, a medio e a lungo termine, ed ha individuato nella modellizzazione mate-matica il mezzo più efficace ed economico per valutare possibili scenari e probabili linee di azione da persegui-re. Il presente lavoro si pone l’obiettivo di valutare l’impatto che i mutamenti climatici possono indurre sul ciclo idrologico, sull’erosione e sulla qualità delle acque superficiali in due bacini idrografici. Sono stati scelti due bacini localizzati in differenti re-gioni climatiche e caratterizzati da un diverso regime idrologico: il Rio Mulargia, affluente del Flumendosa, e il fiume Enza, affluente del Po. Il primo, a carattere in-termittente, è localizzato in Sardegna ed è contraddistin-to da un regime semipermanente con lunghi periodi di magra, il secondo ha origine sull’Appennino Tosco-Emiliano ed è caratterizzato da portata perenne. E’ stato applicato il modello idrologico SWAT che ha consentito, sulla base dei dati attuali e delle previsioni stimate dal modello HADCM2, di valutare le variazioni del ciclo idrologico e della qualità delle acque.

Materiali e Metodi Aree di studio Entrambi i bacini sono stati accuratamente delineati mediante l’acquisizione di un completo quadro conosci-tivo. Il bacino idrografico del Rio Mulargia (Fig. 1) sot-tende una superficie di 6476 ettari e presenta un’altitudine variabile tra i 250 e i 750 metri. La lun-ghezza dell’asta principale del corso d’acqua è di circa 16 km. Il clima è tipicamente mediterraneo; la tempera-tura, i cui valori medi mensili oscillano tra 5°C e 27°C, può registrare valori elevati raggiungendo e, talvolta, superando i 40°C. Il regime pluviometrico è caratteriz-zato da un semestre umido che va da ottobre a marzo, con precipitazioni abbondanti nei mesi di novembre (70 mm) e dicembre (75 mm), e da un semestre asciutto in cui, in particolare in luglio (14 mm) e agosto (24 mm), si registrano rari eventi piovosi. Le precipitazioni pre-sentano una media annuale di 535 mm e sono contraddi-stinte da eventi sensibilmente variabili nello spazio e nel tempo. I suoli di copertura sono prevalentemente fran-co-sabbiosi e franco-sabbioso-argillosi; gli spessori so-

Fig. 1 - - Bacino idrografico del Rio Mulargia. Fig. 1 - Rio Mulargia river basin.

Fig. 2 - Bacino idrografico del fiume Enza. Fig. 2 - Enza river basin.


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no variabili e in alcuni casi raggiungono o superano il metro di profondità. Su buona parte delle superfici produttive si estendono seminativi e pascoli. Altrettanto importante è l’attività zootecnica costituita principalmente da allevamenti ovi-ni e bovini che ha conservato caratteri tradizionali non intensivi e si basa sia sullo sfruttamento di pascoli natu-rali che sull’utilizzo delle essenze foraggere da sfalcio. Il bacino del fiume Enza (Fig. 2) presenta una superficie di 88400 ettari. Il reticolo idrografico è abbastanza svi-luppato, due sono i principali affluenti: Termina e Tas-sobio, l’asta principale si estende per circa 99 km. L’idrologia del bacino è caratterizzata da un regime del-le precipitazioni ampiamente variabile con valori medi annui di altezza di pioggia compresi tra 850 mm e 1150 mm. L’altezza media delle precipitazioni nevose nella zona montuosa è di circa 60 cm con un tempo di perma-nenza al suolo di un mese. Le temperature medie mensi-li sono comprese tra 2°C e 24°C. La parte pianeggiante del bacino è caratterizzata da a-gricoltura intensiva; cereali, mais e barbabietole sono le colture maggiormente presenti. L’area centrale del baci-no, prevalentemente collinare, è interessata da pascoli e la parte montuosa è ricoperta da boschi. I suoli sono principalmente limosi e argillosi nella parte bassa del bacino e sabbiosi o franco-sabbiosi nella rimanente par-te del bacino. Scenari climatici e modello idrologico Gli attuali scenari climatici sono stati sviluppati a partire dagli anni 90, diventando argomento di studi sempre più approfonditi. Il potenziale aumento della temperatura globale viene calcolato in base a diverse ipotesi che contemplano possibili evoluzioni socio-economiche, differente politica energetica e sviluppo di nuove tecno-logie. Sono stati studiati ed elaborati numerosi modelli: CCSR/NIES, CSIRO, ECHAM, HadCM con risoluzioni differenti. Nel caso in esame sono stati stimati i cambiamenti di temperatura e precipitazioni al 2020, 2050 e 2080 me-diante il modello HadCM2, sviluppato dall’UK Hadley Centre for Climate Prediction and Research. Si tratta di variazioni medie previste per i periodi 2010-2039, 2040-2069, 2070-2099 valutati rispetto alle osservazioni del trentennio 1961-1990. Questo modello fornisce valori che ricadono nel centro dell’intervallo di variazione ac-cettato dall’IPCC ed è uno dei GCM maggiormente cita-ti nella bibliografia scientifica. In particolare è stato uti-lizzato lo scenario HHGGA1 che prevede un incremen-to annuo di gas serra immessi nell’atmosfera pari all’1% ed una crescita economica in un contesto globale, ossia un futuro caratterizzato da un aumento demografico, da una notevole crescita economica e dall’uso di nuove e più efficienti tecnologie. Questo modello ha una risolu-zione spaziale di 2,50° x 3,75° (latitudine per longitudi-ne) a cui corrisponde una griglia di 96 x 73 celle. Le dimensioni di ciascuna cella sono di 417 x 278 km e si riducono a 295 x 278 km alle latitudini 45° Nord e Sud. Gli effetti che questi cambiamenti climatici inducono sul bacino idrografico sono stati simulati mediante il modello idrologico e di qualità delle acque SWAT (Soil and Water Assessment Tool), sviluppato dall’USDA -

ARS (United States Department of Agriculture – Agri-cultural Research Service), dotato di interfaccia GIS (Di Luzio et al., 2001). Il modello opera su base temporale giornaliera considerando la variabilità spaziale dei dati e consente di prevedere l’impatto che le diverse pratiche di management adottate nell’ambito del bacino idrogra-fico producono sul corso d’acqua in termini di qualità e quantità. SWAT, quindi, formalizza dal punto di vista matematico i processi fisici e chimici che avvengono nel bacino: clima, crescita delle piante, bilancio idrologico, produzione e movimento di sedimenti, ciclo di nutrienti e pesticidi (Arnold et al., 1998). Dal punto di vista me-todologico il bacino idrografico viene frazionato in sot-tobacini, suddivisi a loro volta in unità aventi compor-tamento idrologico omogeneo. Il ciclo idrologico gior-naliero è basato sulla classica equazione di bilancio del-le acque superficiali. Il modello offre tre possibili op-zioni per calcolare l’evapotraspirazione potenziale: Hargraves and Samani, Penman-Monteith o Priestley-Taylor. Il ruscellamento superficiale viene stimato dal modello mediante l’SCS Curve Number Method o l’approccio Green e Ampt e l’erosione ed i carichi di sedimenti sono stimati, per ciascun sottobacino, attra-verso la Modified Universal Soil loss Equation. Per quanto riguarda i nutrienti SWAT simula il movimento e la trasformazione delle diverse forme di azoto e fosfo-ro all’interno del bacino. Questi vengono asportati dal suolo e addotti al corso d’acqua attraverso lo scorrimen-to superficiale, il deflusso ipodermico e il deflusso di base. Le trasformazioni di azoto e fosforo da una forma all’altra sono governate dai rispettivi cicli (Santhi et al., 2001). L’applicazione di questo modello richiede un’ampia serie di informazioni e di osservazioni la cui accuratezza e il cui grado di dettaglio sono determinanti nella affidabilità dei risultati. Nel presente lavoro sono stati utilizzati i seguenti dati: Digital Elevation Model (DEM), carta di uso del suolo, carta dei suoli, parametri fisici e idraulici di ciascun profilo di suolo, portata e pa-rametri di qualità degli scarichi dei depuratori, informa-zioni relative alle pratiche agricole ed alle fertilizzazio-ni, dati climatici. Riguardo a questi ultimi, per il bacino del Rio Mulargia sono stati impiegati dati pluviometrici provenienti da tre stazioni di misura e dati termometrici, di radiazione solare, velocità del vento e umidità relati-va registrati in una sola stazione; per la modellizzazione del bacino dell’Enza sono stati impiegati i dati termo-pluviometrici registrati in tredici stazioni. Tutti i dati utilizzati sono stati forniti dall’Ente Acque della Sarde-gna (ex EAF) e dall’ARPA – Emilia Romagna, sezione di Reggio Emilia. Per la calibrazione e la validazione idrologica del mo-dello SWAT, nel bacino del Rio Mulargia, caratterizza-to da una sostanziale uniformità territoriale, è stato adot-tato l’approccio “split in time”, ossia sono stati utilizzati due set di dati di portata indipendenti, registrati gior-nalmente nella sezione di chiusura. In particolare per la calibrazione si è fatto riferimento al periodo 1992-1997, mentre per la validazione sono stati considerati gli anni 2003 e 2004. Per il bacino del fiume Enza, è stato adot-tato il metodo “split in space” poiché nell’area sono pre-senti sottobacini a carattere montano, forestati, insieme ad altri a morfologia collinare con scarsa copertura ve-


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getale ed a carattere di piana alluvionale, interessati da agricoltura intensiva. In questo caso i dati ottenuti in una prima stazione di misura, per il periodo1990-1997, sono stati utilizzati per la calibrazione e quelli rilevati nella seconda stazione di misura, nello stesso periodo, sono stati impiegati per la validazione. Infine, è stata eseguita l’analisi statistica dei risultati mediante la determinazione degli indici di correlazione e di efficienza per verificare l’aderenza del modello ai dati osservati (Nash e Sutcliffe, 1970).

Risultati e discussione Il modello HadCM2 stima un generale e progressivo aumento della temperatura per entrambi i bacini, come si può osservare nelle Fig. 3 e 4. L’incremento medio annuo è compreso tra 1,30°C (2020) e 3,46°C (2080) nel bacino del Rio Mulargia e tra 1,80°C e 4,36°C nel bacino dell’Enza. Per quanto riguarda le piogge, le pre-visioni fornite dal modello si differenziano notevolmen-te nei due bacini. Una riduzione su base annua è previ-sta per il bacino del Rio Mulargia in ciascuno degli o-rizzonti temporali esaminati. Come si può osservare nel-la Fig. 5, le maggiori riduzioni interesseranno i mesi e-stivi e autunnali. Meno sensibili appaiono le variazioni nel bacino dell’Enza dove su base annuale non ci sono grandi cambiamenti (Fig. 6) mentre su base mensile le variazioni più marcate si riferiscono ai primi mesi dell’anno degli scenari più remoti (2050-2080). I valori di riferimento (baseline) rispetto ai quali sono state va-lutate le variazioni climatiche sono riportati nella Tab.1. L’aumento di temperatura e la contemporanea variazio-ne dei volumi di pioggia indurranno sostanziali modifi-che sul bilancio idrologico, sull’erosione e sull’apporto di nutrienti al fiume ed alla falda. I risultati delle simu-lazioni di seguito riportati mostrano, per i due bacini esaminati, similarità e differenze. Rio Mulargia Il ruscellamento (surface runoff) e il deflusso di base (baseflow), ossia il contributo della falda superficiale al deflusso totale, saranno le variabili maggiormente con-dizionate dai cambiamenti delle precipitazioni. Come si evince dalla Tab. 2, il ruscellamento simulato mediante il modello SWAT subirà una notevole riduzione rispetto agli attuali valori, passando dai 166 mm annui calcolati per il 2003 ai 106 mm previsti per il 2020 ed infine ai 146 mm e 129 mm prospettati rispettivamente per il 2050 e il 2080. Sarà concentrato essenzialmente nei me-si autunnali ed invernali per divenire pressoché nullo nei mesi estivi. Ancora più vistosa risulterà la contrazione del baseflow che si ridurrà dagli attuali 121 mm a poco più di 60 mm per i primi scenari e a 36 mm per lo sce-nario più remoto. La contemporanea riduzione del ru-scellamento e del baseflow, infine, indurrà un preoccu-

Tab. 1 - Precipitazioni e temperature di riferimento Tab. 1 - Precipitation and temperature baseline

Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov DicMulargia baseline (mm) 47,0 43,0 37,7 57,2 36,1 32,3 13,8 24,4 40,8 55,5 74,4 72,7Enza baseline (mm) 97,9 60,7 77,1 70,1 63,9 51,9 42,3 89,9 91,9 94,4 94,3 93,0Mulargia baseline (°C) 8,7 8,9 11,2 13,0 17,8 22,2 25,5 26,3 21,5 18,0 12,6 9,5Enzabaseline (°C) 2,3 4,3 9,0 12,8 17,8 21,5 24,4 23,9 19,8 13,6 7,6 4,8

Fig. 3 - Variazioni mensili della temperatura Fig. 3 - Monthly temperature changes

Fig. 4 - Variazioni mensili della temperatura Fig. 4 - Monthly temperature changes

Fig. 5 - Variazioni mensili delle precipitazioni Fig. 5 - Monthly precipitation changes

Fig. 6 - Variazioni mensili delle precipitazioni Fig. 6 - Monthly precipitation changes


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pante calo rispetto ai valori del 2003 del deflusso totale (Total Water Yield). Come si può osservare nella Tab. 3 su base annua tale riduzione ammonta al 40% circa nel 2020 e nel 2080 ed al 25% nel 2050. L’evapotraspirazione potenziale è stata calcolata me-diante il modello SWAT con il metodo Penman-Monteith. Tutti gli scenari esaminati presentano una va-riazione positiva: il valore annuale passarà dai 1123 mm, quantificati per il 2003, a 1158 mm stimati per il 2020, continuerà ad aumentare raggiungendo i 1186 mm nel 2050 ed infine si attesterà a 1217 mm nel 2080. L’evapotraspirazione reale (Etr), i cui valori mensili so-no riassunti nella Tab. 4, dovrebbe subire un lieve in-cremento nei mesi invernali e ridursi complessivamente su base annua. L’evapotraspirazione reale, come è noto, dipende da fattori climatici (temperatura e umidità dell’aria, radiazione solare, velocità del vento) e dalla disponibilità idrica del suolo, oltre che dal particolare

tipo di coltura, pertanto, il contemporaneo aumento di temperatura e precipitazione previsto per mesi invernali indurrà un aumento dell’Etr, mentre la riduzione di con-tenuto idrico nel suolo dovuto alla diminuzione delle piogge produrrà un leggero calo della quantità effetti-vamente evaporata. Le variazioni previste nell’ambito del bilancio idrologi-co indurranno cambiamenti, rispetto alle attuali condi-zioni, anche nelle quantità di nutrienti e di sedimenti apportati al fiume e alla falda. Così per il nitrato, che segue l’andamento del ruscella-mento, è previsto per il 2020 una generale riduzione dei carichi mensili, mentre per gli altri due scenari il model-lo SWAT ha prodotto un incremento nei primi mesi dell’anno ed una diminuzione per il rimanente periodo. I carichi annuali per ettaro, riassunti nella Tab. 5, mostra-no una lieve flessione passando da 1,3 kg a circa 1 kg per i tre scenari ipotizzati.

Tab. 2 - Valori mensili dello scorrimento superficiale (mm) Tab. 2 - Monthly surface runoff (mm)

Mulargia Enza 2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080Gen 16 12 14 30 9 1 1 3Feb 60 32 94 78 12 15 22 25Mar 1 1 2 2 7 5 7 9Apr 4 3 6 5 13 8 12 13Mag 2 1 1 0 6 6 5 3Giu 1 2 1 0 1 0 0 0Lug 0 0 0 0 1 0 0 1Ago 0 0 0 0 3 3 3 3Set 0 0 0 0 5 5 5 6Ott 35 11 12 0 5 5 4 5Nov 36 32 8 7 6 6 3 5Dic 11 13 8 5 12 15 13 11totale 166 106 146 129 79 69 76 83 Tab. 3 - Valori mensili del deflusso totale (mm) Tab. 3 - Monthly water yield (mm)

Mulargia Enza 2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080Gen 45 28 21 34 30 31 29 33Feb 92 52 115 93 45 48 59 64Mar 32 19 26 17 34 30 35 40Apr 20 13 21 14 49 40 49 52Mag 6 4 5 3 31 29 27 24Giu 2 2 1 0 15 14 14 12Lug 0 0 0 0 15 16 16 15Ago 0 0 0 0 18 17 16 16Set 0 0 0 0 22 21 21 23Ott 36 12 13 1 20 19 17 19Nov 38 33 10 8 33 32 25 30Dic 29 17 10 6 49 56 51 48totale 301 179 222 176 360 353 360 376

Tab. 4 - Valori mensili dell'evapotraspirazione reale (mm) Tab. 4 - Monthly actual evapotranspiration (mm)

Mulargia Enza 2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080Gen 16 16 16 17 9 11 12 12Feb 17 18 19 20 24 26 27 27Mar 14 15 14 14 50 51 53 55Apr 19 19 20 21 65 67 70 71Mag 30 26 28 24 100 89 98 89Giu 22 22 20 15 72 72 71 63Lug 3 4 3 2 60 63 62 54Ago 6 4 4 4 55 56 52 48Set 13 9 11 9 37 39 38 36Ott 33 28 30 23 24 25 22 24Nov 22 21 21 20 13 15 16 17Dic 21 22 23 24 12 14 15 15totale 216 203 210 192 521 529 535 511 Tab. 5 - Valori mensili dei carichi per ettaro di N-NO3 (kg/ha) Tab. 5 - Monthly load per ectar of N-NO3 (kg/ha)

Mulargia Enza 2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080Gen 0,14 0,13 0,13 0,20 0,15 0,17 0,32 0,31Feb 0,24 0,15 0,31 0,29 0,17 0,19 0,22 0,24Mar 0,06 0,04 0,10 0,13 0,10 0,08 0,09 0,11Apr 0,05 0,04 0,07 0,07 1,06 1,00 1,13 1,12Mag 0,02 0,01 0,02 0,01 0,23 0,24 0,22 0,21Giu 0,03 0,03 0,03 0,02 0,22 0,25 0,29 0,35Lug 0,01 0,00 0,00 0,00 0,45 0,55 0,54 0,55Ago 0,02 0,01 0,01 0,01 0,21 0,27 0,26 0,29Set 0,03 0,03 0,03 0,03 0,19 0,23 0,23 0,33Ott 0,15 0,09 0,09 0,02 0,29 0,29 0,29 0,29Nov 0,36 0,32 0,15 0,11 0,42 0,42 0,37 0,43Dic 0,19 0,21 0,15 0,13 0,63 0,86 0,86 0,84totale 1,30 1,06 1,09 1,02 4,12 4,55 4,82 5,07


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Per quanto riguarda i sedimenti, infine, è previsto un incremento annuo negli scenari più remoti quando l’apporto al fiume salirà da 3,2 t/ha a 3,6 t/ha e 4,2 t/ha. Tale aumento è particolarmente evidente nei primi mesi dell’anno ed è seguito da una riduzione nei mesi estivi (Tab. 6). Analogo andamento è previsto per il fosforo organico, il cui carico annuale per ettaro si eleverà da 1,3 kg a 1,8 kg (Tab. 7), e per l’azoto organico che sali-rà da 11 kg/ha a circa 15 kg/ha (Tab. 8). Enza Nel bacino idrografico del fiume Enza i cambiamenti climatici previsti dal modello non saranno tali da modi-ficare in maniera sostanziale il bilancio idrologico su scala annuale. Lo scorrimento superficiale, quantificato per il 2003 in 79 mm, subirà una contrazione nei primi due scenari attestandosi rispettivamente a 70 mm e 75 mm per poi subire un incremento fino a raggiungere il valore di 83 mm nello scenario più remoto (Tab. 2). Il valore annua-le del base flow, che attualmente è stato valutato dal modello in 105 mm si ridurrà nell’arco temporale esa-minato (2003-2080) e la maggiore contrazione dovrebbe presentarsi nel 2050 quando assumerà il valore di 97 mm. Il deflusso totale, i cui valori mensili sono riportati nella Tab. 3, subirà inizialmente una leggera contrazio-ne (2020) per poi incrementare l’attuale valore di 360 mm fino a raggiungere i 376 mm nello scenario più re-moto. L’evapotraspirazione potenziale, calcolata sulla base dei dati disponibili con il metodo Hargraves-Samani (Har-graves e Samani, 1985), mostra un aumento per tutti gli scenari esaminati. In particolare il valore di 1451 mm calcolato per il 2003 si innalzerà nel primo periodo (2020) fino a 1533 mm per poi raggiungere i 1600 mm nel 2050 ed attestarsi infine a 1667 mm nel 2080. L’evapotraspirazione reale, riassunta in Tab. 4, subirà un lieve incremento per i primi periodi esaminati ed una riduzione per lo scenario più remoto.

Per quanto riguarda i nutrienti le simulazioni mostrano un graduale incremento dell’apporto di nitrati al fiume dovuto essenzialmente all’aumento dello scorrimento superficiale previsto per i mesi invernali. La produzione annuale per ettaro che attualmente è poco più di 4 kg salirà a 4,5 kg nel 2020 per poi attestarsi a 5 kg nel 2080 (Tab. 5). I sedimenti, che in un primo tempo subiranno una dimi-nuzione, andranno poi aumentando nel lungo periodo passando dalle attuali 4 t/ha ad oltre 5 t/ha alla fine dell’arco temporale considerato (Tab. 6). Analogo andamento è previsto per i nutrienti organici, come si evince dalle tabelle 7/8 l’apporto di fosforo si manterrà prossimo a quello attuale (1 kg/ha) mentre l’azoto incrementerà il carico annuale di circa 1 kg/ha negli orizzonti temporali più distanti (2050 e 2080).

Tab. 6 - Valori mensili dei carichi per ettaro di sedimenti (t/ha) Tab. 6 - Monthly load per ectar of sediments (t/ha)


Tab. 7 - Valori mensili dei carichi per ettaro di fosforo organi-co (kg/ha)

Tab. 7 - Monthly load per ectar of organic phosphorus (kg/ha)

Mulargia Enza 2003 2020 2050 2080 2003 2020 2050 2080Gen 0.22 0.18 0.21 0.54 0.07 0.02 0.01 0.03Feb 0.65 0.35 1.00 1.08 0.06 0.08 0.26 0.32Mar 0.01 0.01 0.02 0.03 0.08 0.06 0.10 0.12Apr 0.02 0.02 0.05 0.05 0.16 0.15 0.23 0.27Mag 0.04 0.03 0.03 0.00 0.09 0.09 0.08 0.04Giu 0.02 0.02 0.01 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00Lug 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 0.01 0.01 0.00Ago 0.00 0.00 0.00 0.00 0.09 0.06 0.03 0.03Set 0.00 0.00 0.00 0.00 0.30 0.26 0.35 0.26Ott 0.13 0.06 0.09 0.00 0.12 0.12 0.11 0.10Nov 0.21 0.25 0.10 0.10 0.04 0.04 0.02 0.02Dic 0.04 0.07 0.06 0.04 0.04 0.06 0.03 0.02totale 1.34 0.99 1.57 1.84 1.10 0.95 1.22 1.21 Tab. 8 - Valori mensili dei carichi per ettaro di azoto organico (kg/ha) Tab. 8 - Monthly load per ectar of organic nitrogen (kg/ha)



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Adattamento e pianificazione Sebbene i mutamenti climatici siano fenomeni globali, gli effetti negativi, si scaricano prevalentemente a livel-lo regionale e locale differenziandosi tra nord e sud. Molti sono i settori su cui incidono questi cambiamenti: sistemi naturali, agricoltura e pesca, silvicoltura, risorse idriche, turismo, salute umana, energia. Sinora, i cambiamenti climatici non sono intervenuti in maniera rilevante nelle principali politiche ambientali dell’Unione Europea. La Direttiva “Habitat” e la Diret-tiva Quadro sulle Acque “Water Framework Directive”, infatti, non fanno alcun riferimento a tali cambiamenti ed allo stesso tempo non si è avuta un’integrazione in altri settori pertinenti delle politiche dell’Unione. Delle due le linee di azione individuate dal protocollo di Kioto: Mitigation, ossia limitazione delle cause che de-terminano il problema, e Adaptation, ovvero interventi atti a gestire le conseguenze degli impatti, solo la prima ha visto un impegno dell’Unione Europea e degli Stati membri. L’Italia, con la Legge 120/2002 (G. U. n. 142/2002), ha ratificato il protocollo di Kioto ed ha av-viato una serie di misure per la limitazione delle emis-sioni. Le strategie di adattamento, attualmente, sono o-rientate essenzialmente alla difesa del suolo, in partico-lare alle inondazioni. Sebbene a livello comunitario siano state avviate ricer-che a sostegno della pianificazione di misure di adatta-mento, a livello nazionale, solo alcuni paesi hanno pre-parato strategie specifiche (EEA, 2005). In Italia sono state condotte ricerche approfondite finalizzate essen-zialmente alla produzione della Terza comunicazione Nazionale alle Nazioni Unite (Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio, 2002) ma non è stato anco-ra sviluppato un vero e proprio programma. Vi è, pertanto, ancora molto da fare nella pianificazione e nell’attuazione di misure di adattamento in settori qua-li la sanità pubblica, l’economia (energia, turismo, agri-coltura, pesca), la gestione degli ecosistemi e delle ri-sorse idriche. Un programma di ricerca nazionale ed un coinvolgi-mento delle regioni è dunque auspicabile, così come au-spicabile è lo stanziamento di risorse appropriate per migliorare i modelli, soprattutto per quanto concerne gli eventi meteorologici estremi. Essenziale deve essere il coinvolgimento del settore pubblico e privato sia a livel-lo locale che nazionale così come deve essere favorita la cooperazione tra paesi al fine di condividere informa-zioni. Conclusioni I modelli di previsione delle precipitazioni, a scala re-gionale, sono ancora affetti da consistenti incertezze tut-tavia sembra emergere la tendenza ad una sensibile ri-duzione delle piogge nelle regioni meridionali, dove le siccità estive potrebbero diventare più frequenti ed in-tense, e ad un incremento delle precipitazioni invernali al Nord, dove potrebbe aumentare il rischio di alluvioni. Gli effetti dei cambiamenti climatici, ipotizzati median-te il modello HadCM2, si sono rivelati differenti per i due bacini esaminati. Significativi cambiamenti del bi-lancio idrologico sono previsti nel bacino idrografico

del Rio Mulargia, dove si verificherà una contrazione dei volumi annui di deflusso ed un incremento dei se-dimenti e nutrienti apportati al fiume. Tali cambiamenti climatici indurranno, pertanto, ulteriori fattori di rischio in una zona già attualmente afflitta da scarsità di acqua e da degrado dei suoli. Meno consistenti, ma non per questo meno preoccupan-ti, saranno i cambiamenti nel bacino del fiume Enza, dove si verificherà un incremento dello scorrimento su-perficiale nei mesi invernali e, conseguentemente, un aumento dell’erosione e del trasporto di nutrienti e se-dimenti nello stesso periodo. Aumenterà, pertanto, il rischio di degrado a cui sono sottoposti i suoli soprattut-to nelle zone collinari e montuose. La vulnerabilità al cambiamento climatico dei sistemi naturali e dei sistemi umani, dipende, quindi, essenzial-mente dalle caratteristiche delle regioni, ossia dalla po-polazione, dal tipo di risorse disponibili, naturali ed e-conomiche, dalla loro gestione e, quindi, dalle istituzio-ni presenti sul territorio. In Italia, sebbene siano stati condotti alcuni studi sui cambiamenti climatici, non si è ancora sviluppato un vero e proprio programma nazionale di ricerca e di adat-tamento al cambiamento climatico, come invece già av-viene in altri paesi. Lo sviluppo delle attività economiche sul territorio do-vrà necessariamente fare i conti con la vulnerabilità am-bientale e la pianificazione delle risorse idriche, così come la programmazione dello sviluppo economico, dovrà tener conto delle variazioni future del clima e dei rischi ad esse associate. Sarà necessario intervenire, per quanto riguarda la gestione delle risorse idriche, perse-guendo una politica di pianificazione a lungo termine con interventi strutturali volti alla conservazione e alla prevenzione delle risorse. I modelli numerici sono attualmente un importante stru-mento per riprodurre il sistema climatico e per rappre-sentarne gli scenari futuri. Il potenziamento di tali attività permetterà al Paese di costituire le necessarie competen-ze di base e di acquisire un sistema di informazioni scientifiche idoneo a supportare decisioni politiche e li-nee di pianificazione più idonee. Ringraziamenti Lo svolgimento del presente lavoro è stato possibile gra-zie alla collaborazione di Hydrocontrol - Centro di Ri-cerca e Formazione per il Controllo dei Sistemi Idrici (Cagliari), dell’Ente Acque della Sardegna (ex EAF) Ca-gliari e dell’ ARPA – Emilia Romagna, sezione di Reg-gio Emilia. Bibliografia Allen, M.R., Ingram, J.W., 2002. Constraints on future changes in cli-

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