16 idrologia&clima

Idrologia e Clima

L’u

rlo -

E. M

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1

89

3

Riccardo Rigon

Wednesday, May 30, 12

Riccardo Rigon

2

Panta rei os potamòs Tutto scorre come un fiume

Eraclito (Sulla Natura)

Introduzione


Riccardo Rigon

3

Obiettivi

Introduzione


Riccardo Rigon

3

Obiettivi

Si spiega che cos’è il cambiamento climatico e come interagisce con la

disponibilità della risorsa idrica e con i vari comparti del ciclo idrologico

Introduzione


Riccardo Rigon

3

Obiettivi



Introduzione

Si accenna agli effetti del cambiamento climatico (idrologicamente parlando)


Riccardo Rigon

3

Obiettivi



Introduzione


Si descrive l’impatto dei cambiamenti climatici sulla criosfera


Riccardo Rigon

3

Obiettivi



Introduzione


Si descrive l’impatto dei cambiamenti climatici sulla criosfera

Si accenna alle interazione con i cicli trofici


Riccardo Rigon

4

Clouds = Nuvole

Precipitations = Precipitazioni

Ice = Ghiaccio

Snow = Neve

Infiltration = Infiltrazione

Percolation = Percolazione

Evaporation = Evaporazione

Transpiration = Traspirazione

Surface Runoff = Deflusso Superficiale

English Italian

Introduzione


Riccardo Rigon

5

Il buon vecchio ciclo idrologico

Introduzione


Riccardo Rigon

6

Quanto ?

Introduzione


Riccardo Rigon

7

Fresh waters = Acqua dolce

Saline = Acqua salata

Ice Caps = Calotte Polari

Ground Water = Acque sotterranee

Lakes = Laghi

Swamps = Zone Umide

Glaciers = Ghiacciai

Surface Waters = Acque superficiali

Rivers = Fiumi

English Italian

Introduzione


Riccardo Rigon

8

Others ?

Manca qualcosa di importante incluso in “others”. Questo è il

contenuto d’acqua del suolo.

Forse lo 0.0001 del totale

ma fondamentale per la vita delle piante e degli ecosistemi.

Introduzione


Riccardo Rigon

9

Oki

e K

anae

, Sci

ence

20

03I flussi nel dettaglio

Introduzione


Riccardo Rigon

10

Noi consumiamo sempre più acqua

Introduzione


Riccardo Rigon

11

La risorsa cambia in quantità e forma

..............

Introduzione


Allora, il cambiamento climatico cosa comporta?

Gio

rgia

O’K

eefe

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ink a

nd

red

mou

nta

in

Vediamolo nel seguito


Riccardo Rigon

Il più usato indice di cambiamento climatico è la variazione di

temperatura dell’aria prossima alla superficie.

Che cos’e’ il cambiamento Climatico ?

http://en.wikipedia.org/wiki/Temperature_record_of_the_past_1000_years




Riccardo Rigon

La figura mostra anche che tale cambiamento non è stato l’unico nella storia della

Terra e per esempio alcuni periodi tra l’anno 1000 e 1100 furono mediamente più

caldi del presente e permisero per esempio la colonizzazione della Groenlandia. Al

contrario tra il 1600 e il 1800 si è assistito ad una piccola glaciazione. La

temperatura è dunque estremamente variabile, secondo cicli che non si ripetono

esattamente, e nell’arco di una vita umana si hanno variazioni climatiche avvertibili.

Che cos’e’ il cambiamento Climatico ?


Riccardo Rigon

Cicli ?

I cambiamenti “naturali”


Riccardo Rigon

C’e’ consenso che la Terra si sta riscaldando

E i cambiamenti forzati dall’uomo


Riccardo Rigon

In ascisse l’annoSi osserva che: la temperatura media annuale (media su tutta la Terra) è

aumentata di 0.6 gradi. E’ tanto ? E’ poco ? ... Dipende dagli effetti.

E i cambiamenti forzati dall’uomo

In o

rdin

ate

la t

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ertu

ra

C’e’ consenso che la Terra si sta riscaldando


Riccardo Rigon

18

Il cambiamento climatico

Gli scambi termici con le acque

Il ciclo idrologico globale

Il cambiamento dell’uso del suolo

Alterano

Cambia

Wei

et

al.,

Pro

gre

ss. P

hys

. Geo

gra

ph

y, L

ugli

o 2

00

9I cambiamenti inducono ulteriori cambiamenti


Riccardo Rigon

19

Cambiamenti e variabilità delle precipitazioni

Nel ciclo idrologico globale

Il ciclo idrologico globale cambiato

Induce

Cioè

Wei

et

al.,

Pro

gre

ss. P

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y, L

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o 2

00

9I cambiamenti inducono ulteriori cambiamenti


Riccardo Rigon

20

Ad ogni scala Spaziale

Cambiamenti

Ad ogni scala temporale di “forma”

stagionale

mensile

eventi

annuale

decadale

etc.

luogo

dimensioni

intensità

durata

erosività

Wei

et

al.,

Pro

gre

ss. P

hys

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gra

ph

y, L

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o 2

00

9

I cambiamenti inducono ulteriori cambiamenti


Riccardo Rigon

(da: Sadler, F., Analisi delle precipitazioni in provincia di Trento nel periodo 1921-2000)

Figura 2.12: precipitazione totale annua nelle stazioni di Passo Rolle e San Martino, da confrontare conPaneveggio, Predazzo e Cavalese.

PRECIPITAZIONE

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

anni

mm

Paneveggio NUVOLONIPasso RolleSan Martino di CastrozzaPredazzo NUVPredazzo RECCavalese NUVCavalese REC

Cambia anche la precipitazione!

Cambiamento nelle precipitazioni - quantità

Anche se non e’ proprio banale capirlo: bisogna inventarsi dei sistemi di analisi della

variabilità.


Riccardo Rigon

(da: Sadler, F., Analisi delle precipitazioni in provincia di Trento nel periodo 1921-2000)

Figura 2.12: precipitazione totale annua nelle stazioni di Passo Rolle e San Martino, da confrontare conPaneveggio, Predazzo e Cavalese.

PRECIPITAZIONE

0

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1000

1500

2000

2500

3000

1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

anni

mm

Paneveggio NUVOLONIPasso RolleSan Martino di CastrozzaPredazzo NUVPredazzo RECCavalese NUVCavalese REC

Bisogna verificare l’andamento (trend) medio sapendo che la variabilità interannuale

è molto più grande della variazione dovuta al trend !



Riccardo Rigon

Nel Trentino, in particolare, si osserva un aumento delle piogge autunnali ma

una diminuzione delle piogge (neve) invernali, mentre le piogge annuali

diminuiscono. Questo significa, ed è il caso di alcuni anni fa: innevamento

artificiale e contemporanea siccità per le colture. Allo stesso tempo aumentano

le probabilità di piena autunnale.

Numero degli eventi importanti nei periodi di 23 anni

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1930-1952 1953-1975 1976-1998

periodo

num

ero

even

ti

eventi con h > 100 mmeventi con 50 < h < 100 mm

CaCambia anche la distribuzione temporale



24

La statistica della precipitazione nevosa

Dan

iele

Cat

Ber

ro, 2

00

9Cambiamento nelle precipitazioni - quantità


25

Dan

iele

Cat

Ber

ro, 2

00

9

Drastica riduzione di innevamenteo da fine Anni 1980. 2007-08,

inverno meno nevoso e più caldo.




26

Dan

iele

Cat

Ber

ro, 2

00

9




Riccardo Rigon

R. Ranzi - EGU Wien, 2010

La neve sulle Alpi



Riccardo Rigon

Il “trend” delle precipitazioni

Zh

ang e

t al

., N

atu

re, L

ugli

o 2

00

6Cambiamento nelle precipitazioni - variazioni spaziali

Non è uniforme sulla superficie

terrestre. In verde le zone dove

si ha aumento di precipitazione.

In giallo le zone dove la preci-

pitazione diminuisce.

In grigio le zone dove le proie-

zioni climatologiche danno pre-

visioni contrastanti.


Riccardo Rigon

29

Cli

mat

e C

han

ge

and

Wat

er, I

PC

C, 2

00

8

Luoghi dove il cambiamento di eventi di precipitazione intensa e il

cambiamento previsto non è in modo non proporzionato al cambiamento

medio tra il 1951 e il 2003

Cambiamento nelle precipitazioni - variazioni spaziali


Riccardo Rigon

L’effetto del cambiamento climatico sulla precipitazione cambia da luogo a luogo

D u n q u e n o n s i p o s s o n o

facilmente generalizzare le

situazioni: dove c’e’ topografia

complessa, le variazioni in

pochi chilometri possono essere

m o l t o g r a n d i , s i a n e l l a

t e m p e r a t u r a c h e n e l l e

precipitazioni, in funzione della

quota , de l l ’ espos iz ione e

dell’interazione tra orografia e

circolazione generale.

Cambiamento nelle precipitazioni - variazioni spazialiG

rub

er e

Roth

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er, I

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EP 2

00

7


Riccardo Rigon

Effetti sul mondoR

adosl

aw

Szcz

erb

iwil

k

Altri effetti


Riccardo Rigon

32

Di conseguenza ....

Anche il deflusso nei fiumi cambia. Come illustra (più in

grande) la slide seguente. In alcuni fiumi la quantità d’acqua

presente dminuisce. In altri aumenta.

Nella figura, le differenze con i decenni appena trascorsi.


Riccardo Rigon

33

Deflusso superficiale a scala globale

Cambiamenti nelle portate medie dei fiumi


Riccardo Rigon

34

Che cosa c’è di strano ?

Farm

er, S

cien

ce, 2

00

9

Lago artificiale alla diga del Glen Canyon



Riccardo Rigon

35

Se il deflusso diminuisce

Farm

er, S

cien

ce, 2

00

9

gli invasi si svuotano (si può irrigare di meno e si produce meno energia idroelettrica)



L’Evapotraspirazione

Riccardo Rigon

Evaporazione

Processi nei quali l’acqua cambia di fase, da liquido a vapore nel caso di

superfici d’acqua e suoli

42


L’Evapotraspirazione

Riccardo Rigon

Evaporazione

Processi nei quali l’acqua cambia di fase, da liquido a vapore nel caso di

superfici d’acqua e suoli

Traspirazione

Processi nei quali l’acqua cambia di fase, da liquido a vapore per

mantenere l’equilibrio termico delle piante e degli animali

42


Riccardo Rigon

EvapoTraspirazione

E’ importante verificare quanto cambia l’evapotraspirazione

DUE CASI

Cambiamento nell’evapotraspirazione


Riccardo Rigon

ETP

=Evapotraspirazione potenziale

E’ l’evapotraspirazione che sarebbe possibile se ci fosse abbbastanza acqua a

disposizione (nel suolo e nelle piante). Se l’ETP e’ maggiore delle

precipitazioni, significa che il tesoretto di acqua nel suolo e nelle falde tende

ad essere consumato, producendo sempre piu’ frequentemente condizioni di

stress idrico per le piante, ed in generale, la sostituzione di specie che

richiedono più acqua con specie che richiedono meno acqua.



Riccardo Rigon

39

Cambio in P (in estate)

Precipitazione estiva di base (1961-

1990) risimulata mediante il modello

Echam5/T106L31

Calanca et al., Climatic change, 2006

Variazione della precipitazione estiva di in

proiezione 2071-2100 mediante il modello

Echam5/T106L31



Riccardo Rigon

40

Calanca et al., Climatic change, 2006

Cambio in ETP in Estate

ETP estiva di base (1961-

1990) risimulata mediante il modello

Echam5/T106L31

Variazione della ETP estiva di in proiezione

2071-2100 mediante il modello Echam5/

T106L31



Riccardo Rigon

41

Giudicate voi stessi

-

P ETP

ma dovete tener conto che questa differenza è quanto è già stato registrato. La situazione generalmente peggiora se si usano le proiezioni



Riccardo Rigon

42

Più alta è la temperatura

Più alta è l’evapotraspirazione potenziale

Sarebbero richieste, in verità maggiori

informazioni (perchè l’evapotraspirazione non

dipende dalla sola temperatura, ma per esempio

anche dalla velocità del vento).

Effetti del cambiamento nell’evapotraspirazione


Riccardo Rigon

43

Ecologia ed Idrologia (usando T come ETP)

Effetti del cambiamento nell’evapotraspirazione


Riccardo Rigon

44

Esempi della vulnerabilità idrica

Stress Idrico


Riccardo Rigon

45

Il caso del Kilimangiaro

Stress Idrico ....


Riccardo Rigon

46

Se nevica di meno

i ghiacciai alpini si ritirano (quasi ovunque)

Addio alla Criosfera


Ghiacciai d’Argentina

Jorge Gari

47

Viedma

Upsala

Moreno

Agassiz

SpegazziniMayo

Onelli - Bolados

In Europa ma anche nelle

Ande

(a destra un gruppo di ghiacciai argentini)



Jorge Gari

48

Uppsala dal satellite negli ultimi anni



Jorge Gari

49

Uppsala dal satellite negli ultimi anni



Jorge Gari

50

Un tempo le lingue si congiungevano



Jorge Gari

51

1986 2001

2005 2009


52

Questo non è permafrost



53

Questo è permafrost


Matteo Dall’Amico


54

Forse non lo si pensa spesso, ma anche il suolo può essere ghiacciato, sia che esso

contenga o non contenga acqua.

Si dice Permafrost quella parte di suolo che rimane al di sotto della temperatura di

0 gradi centigradi per più di due anni.

In Italia si trova alle quote più alte (sopra i 2500 m, generalmente)

Questo è permafrost !

Il cambiamento climatico tende a far diminuire il permafrost

Matteo Dall’Amico



55

Cambiamento Climatico


Riccardo Rigon


56

La distribuzione areale attuale del permafrost


Riccardo Rigon


57

Prima del Cambiamento Climatico


Riccardo Rigon


58

Dopo il cambiamento climaticoLe foreste ubriache


Riccardo Rigon


Riccardo Rigon

“Le foreste ubriache”Source : http://permafrostcourses.org/index.php?option=com_content&task=view&id=6&Itemid=26


Riccardo Rigon


http://permafrostcourses.org/index.php?option=com_content&task=view&id=6&Itemid=26

http://permafrostcourses.org/index.php?option=com_content&task=view&id=6&Itemid=26

60

Da non confondere

Il fenomeno delle foreste ubriache è dovuto anche all’azione del frost heave, ovvero all’accumulo di ghiaccio sulla superficie, per vari effetti termodinamici


Riccardo Rigon


61

Da non confondere


Riccardo Rigon


62

Dopo il cambiamento climaticoSubsidenza


Riccardo Rigon


63

Subsidenza causata dallo scioglimento del permafrost

Source: (photo from USDA-NRCS by Joe Moore)


Riccardo Rigon


64

CO2

Lo scioglimento del permafrost siberiano causa il rilascio di grandi quantità di gas serra presedentemente sequestrati nel suolo


Riccardo Rigon


65

In area Alpina

Strato attivo: in terre – cedimenti differenziali geli-soliflusso soil sleep- active detachment failure

debris flows-earth flows-mudflowsIn rocce: rock slide e fall/toppling (sup)

In terre – criosollevamento cedimenti differenziali frane profonde

In rocce criosollevamento frane profonde


Mauro Guglielmin


66

Tra gli effetti indiretti delle variazioni dello spessore dello strato attivo

vi sono:

• Variazione del coefficiente di infiltrazione e, conseguente aumento del deflusso superficiale;

• Variazione della stabilità del manto nevoso e conseguente pericolosità da valanga

• Variazione del tipo di copertura vegetale e conseguente erosione superficiale

In area Alpina


Mauro Guglielmin


67

In area Alpina

• Colata detritica, 1987


Mauro Guglielmin


68

In area Alpina

Frana di roccia nella parete sud del M. Cervino in luogo soggetto a permafrost (August 2003). Photo (L. Trucco)


Mauro Guglielmin


69

Carrel Hut ( 3830 m a.s.l.). Dettaglio della superficie dopo un evento di frana. Foto L. Trucco

In area Alpina


Mauro Guglielmin


70

In area Alpina

• Frana di Val Pola

1987; 33 millioni of m3 ; 27 vittime

Incisione a 2200 m s.m.m.

Blocchi ghiacciati da 0.5 a 2 m3

furono trovati tra i massi della colata


Mauro Guglielmin


Riccardo Rigon

A causa del massiccio sfruttamento delle loro acque molte delle

maggiori vie d’acqua del pianeta (il Colorado, i fiumi Giallo e

Azzurro, il Nilo) almeno per una parte dell’anno non raggiungono

più il mare, causando impatti sulle risorse legate all’acqua di

intere nazioni: le risorse idriche per usi potabili o l’irrigazione; la

navigazione interna; la vita di ecosistemi di transizione che

richiedono acque dolci per la loro sopravvivienza; gli usi anche

ricreativi e paesaggisitici delle acque. Tutti questi temi di riducono

a una sola domanda, centrale per gli stati che si contendono le

risorse, per le future generazioni a nome delle quali parlano in tanti

(chissa con quale diritto) e per le mie tesi a ritroso:

Andrea Rinaldo - II governo dell’acqua, 2010

Una sola domanda


Riccardo Rigon

A chi appartiene l’acqua, ammesso

che appartenga a qualcuno ?

Una sola domanda

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Riccardo Rigon

Grazie per l’attenzione!

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16 idrologia&clima

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