S. Maria di Sala (Venezia) 29.5.2018

Cambiamenti climatici e

agricoltura: facciamo il

punto della situazione

Dr. Marco Moriondo

CNR-IBIMET Firenze

Argomenti

1. Cause Cambiamenti climatici

2. Entità ed effetti dei cambiamenti

climatici

3. Impatti dei cambiamenti climatici sui

principali agro-ecosistemi

4. Clima futuro ed impatti attesi

1. Cause Cambiamenti

climatici

2. Entita' ed effetti dei cambiamenti climatici

3. Impatti dei cambiamenti climatici sui principali

ecosistemi

4. Clima futuro ed impatti attesi

Argomenti

Alterazione Bilancio

radiativo

Costituenti

dell’atmosfera

ed effetto serra

vapor d’acqua

gas serra

(CO2, CFCs, N2O, CH4)

UNIVERSITY OF FLORENCE –Department of Agri-Food Production and Environmental Sciences (DiSPAA)

Domanda mondiale di energia primaria

Fattori concomitanti

mai registrati

Variazione gas serra

Caratteristiche dei principali gas a

effetto serra (GHGs) GHG Formula Conc.

PI*

Conc.

2005

Conc.

2011

Variaz.

2011-PI

(%)

Variaz.

2011-

2005

(%)

Tempo di

permanenza

in atmosfera

(anni)

FR (W m-2

)

(2011)

Contr. %

al FR

totale

Effetto

potenziale

rispetto a

CO2 in 100

anni

Biossido di carbonio CO2 ppm 288 379 391 36 3 120 1,82 64.3 1

Metano CH4 ppb 848 1774 1803 113 2 12.4 0,48 16.9 28

Protossido di azoto N2O ppb 285 319 324 14 2 121 0,17 6.00 265

CFC-11 CCl3F ppt - 251 238 -5 45 0,06 2.19 4600

CHFC-22 CHClF2 ppt - 169 213 26 11.9 0,04 1.58 1760

Esafluoruro di zolfo SF6 ppt - 5,64 7 29 3200 0,00 0.14 23500

Perfluoroetano C2F6 ppt - 3,66 4 15 10000 0,00 0.04 11100

*= Preindustriale

Effetto sul bilancio radiativo

Argomenti

1. Cause Cambiamenti climatici

2. Entita' ed effetti dei

cambiamenti

climatici

3. Impatti dei cambiamenti climatici sui

principali ecosistemi

4. Clima futuro ed impatti attesi

UNIVERSITY OF FLORENCE - DiSPAA - Department of Agri-Food Production and Environmental Sciences

Variazioni osservate (T and CO2)

UNIVERSITY OF FLORENCE - DiSPAA - Department of Agri-Food Production and Environmental Sciences

Cambio nelle temperature

estreme

Variazioni climaticheVariazioni osservate (Europa):

Valori medi:Temperatura:

+ 1,3°C (2002-2011 vs PI)

+ 0.41°C per decade (1977-2000)

Precipitazioni:

NW e NE (fino a 70 mm/decade)

S

restante parte del mediterraneo

Valori estremi:Temperatura:

giorni freddi e con gelate

giorni con alte temperature

Precipitazioni:

intensita’ eventi piovosi

Klain Tank et al., 2002

Trend temperature

Intensita’ pecipitazioni

Variazioni climatiche:

l’esempio del 2015Aumento di temperatura rispetto 1981-2010)

Variazioni climatiche:

l’esempio del 2015

Variazione «summe days» e «frost days» rispetto 1981-2010)

Variazioni climatiche:

l’esempio del 2015

Blocco di alta pressione centrato sul Mediterraneo

Impatti CC

Relazioni tra Cambiamenti

Climatici e Produzioni Agricole

Effetto diretto

- Biomassa

+ Consumo acqua

+ Area Fogliare

+ Biomassa

- Consumo acqua

+ Efficienza Uso Acqua

+ Biomassa

+ Assimilati a disposizione

+ Fotosintesi

Anidride carbonica

Effetto indiretto

- Biomassa

+ Evapotraspirazione

+ Temperatura

+ Biomassa

+ Precipitazioni

+ Umidita'

+ Biomassa

+ Temperatura notturna- Respirazione

+ Nuvolosita'

- Biomassa

- Fotosintesi

- Radiazione

Clima

Argomenti

1. Cause Cambiamenti climatici

2. Entita' ed effetti dei cambiamenti

climatici

3. Impatti osservati dei

cambiamenti

climatici

4. Clima futuro ed impatti attesi

Modifica delle fasi fenologiche della

vite (germogliamento, fioritura,

invaiatura, raccolta) in Francia

(Châteauneuf du Pape, 1945-2012) e

Italia (Veneto, 1964-2009).

Duchene and Snaieder, 2005; Tommasi et al., (2013); van

Leeuwen and Darriet (2013)

VITE-Fenologia

Serie temporali per valori medi di resa (hl/ha):Bock et al., (2016)

VITE-rese

Jones et al., (2005)

Qualità

Temperature ottimali previste per la stagione di crescita per a) i vini

bianchi dell'Alsazia, b) i vini bianchi dolci della Valle della Loira, c) i

vini rossi del Medoc e Graves di Bordeaux, e d) i vini rossi del Barolo.

Le linee tratteggiate rappresentano il modello quadratico ottimale

per ciascuna regione mostrata.

VITE-qualità

Lento ma costante incremento della superficie coltivata in Emilia Romagna.

Olivo-coltivazione

Variazione superfici coltivate

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

1960 1970 1980 1990 2000 2010

M t

Mais Frumento Barbabietola da zucchero

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1960 1970 1980 1990 2000 2010

M h

a

Mais

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

1960 1970 1980 1990 2000 2010

M h

a

Frumento

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

1960 1970 1980 1990 2000 2010

M h

a

Barbabietola da zucchero

(da FAOSTAT, 2011)

Ruolo delle strategie di adattamento e mitigazione ai cambiamenti

ambientali nell’evoluzione dei sistemi colturali

Variazione rese

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

1960 1970 1980 1990 2000 2010

M t

Mais Frumento Barbabietola da zucchero

0

2

4

6

8

10

12

1960 1970 1980 1990 2000 2010

t /

ha

Mais

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

1960 1970 1980 1990 2000 2010

t /

ha

Frumento

0

10

20

30

40

50

60

70

1960 1970 1980 1990 2000 2010

M h

a

Barbabietola da zucchero

(da FAOSTAT, 2011)

Ruolo delle strategie di adattamento e mitigazione ai cambiamenti

ambientali nell’evoluzione dei sistemi colturali

Rese vs. sviluppo tecnologico, incremento

CO2 e variazioni climaticheFrumento (1961-2009)

1.5

2

2.5

3

3.5

4

1960 1970 1980 1990 2000 2010

t /

ha

Tecn + CO2 + Clim

Tecn

Tecn + CO2

Rese 1961

(elaborazione secondo Ewert et al., 2005)

Ruolo delle strategie di adattamento e mitigazione ai cambiamenti

ambientali nell’evoluzione dei sistemi colturali

Argomenti1. Cause Cambiamenti climatici

2. Entita' ed effetti dei cambiamenti

climatici

3. Impatti dei cambiamenti climatici sui

principali ecosistemi

4. Clima futuro ed

impatti attesi

AR5 - Un nuovo set di scenari

Variazioni medie future

(temperature fino 2100)

Variazioni medie future

(piogge fino 2100)

Variazioni estreme future

(temperature fino 2100)

Variazioni estreme future

(piogge fino 2100)

Aree Vulnerabili

Aumento Temperature Riduzione Precipitazioni

Impatti (futuri): disponibilita’ acqua

Impatti (futuri): frequenza siccita’

Variazioni climatiche

– Valori medi:

•Temperatura: (RCP4.5 - 2100)

– - 2.3-4.5°C

– estate; inverno

•Precipitazioni: (RCP4.5 - 2100)

– - 19 a 4%

– estate; inverno

– Valori estremi:

•Temperatura:

– giorni freddi e con gelate

– giorni con ondate di calore

(intensita’, frequenza e durata)

•Precipitazioni:

– giorni piovosi, intensita’ eventi piovosi,

periodi asciutti

Variazioni previste per il futuro (Europa):RCP4.5

Month YearTemperature (°C) Precipitation (%)

Region min 25% 50% 75% max min 25% 50% 75% max

No

rd E

uro

pa

DJF 2035 –0.3 0.6 1.3 2.3 3.0 –4 2 4 6 12

DJF 2065 –0.5 1.8 2.7 3.5 5.7 –1 3 8 11 24

DJF 2100 –3.2 2.6 3.4 4.4 6.0 2 7 11 14 25

JJA 2035 0.2 0.6 0.9 1.3 2.6 –6 2 4 6 11

JJA 2065 0.0 1.2 1.8 2.5 3.6 –10 2 3 8 18

JJA 2100 –1.1 1.6 2.2 3.0 4.7 –4 2 5 8 23

Annual 2035 0.1 0.8 1.1 1.6 2.7 –2 2 3 6 12

Annual 2065 –0.5 1.6 2.0 2.8 3.8 –5 3 5 9 17

Annual 2100 –2.3 2.1 2.7 3.5 4.5 1 5 8 10 24

Cen

tro E

uro

pa

DJF 2035 –0.4 0.6 1.2 1.7 2.5 –4 0 3 5 11

DJF 2065 0.3 1.4 2.1 2.7 3.6 –3 2 6 10 17

DJF 2100 –0.8 2.0 2.6 3.4 5.1 –4 3 7 11 18

JJA 2035 0.3 0.9 1.1 1.5 2.4 –8 –3 0 4 9

JJA 2065 0.4 1.7 2.0 2.6 4.3 –13 –4 1 3 8

JJA 2100 0.4 2.0 2.7 3.0 4.6 –16 –6 0 5 13

Annual 2035 0.3 0.7 1.1 1.4 2.3 –3 –1 2 3 8

Annual 2065 0.4 1.5 1.9 2.4 3.2 –6 0 3 5 9

Annual 2100 –0.3 2.0 2.6 3.1 4.0 –5 0 4 6 14

Su

d E

uro

pa

/ Med

iterra

ne

o

DJF 2035 –0.1 0.6 0.8 1.0 1.5 –11 –4 –2 2 8

DJF 2065 0.1 1.2 1.5 1.8 2.3 –15 –6 –3 0 7

DJF 2100 –0.2 1.5 2.0 2.4 3.0 –19 –7 –4 –1 9

JJA 2035 0.6 0.9 1.2 1.4 2.9 –16 –7 –4 –1 5

JJA 2065 1.0 1.9 2.2 2.6 4.3 –24 –12 –9 –4 5

JJA 2100 1.2 2.3 2.8 3.3 5.5 –28 –17 –11 –6 2

Annual 2035 0.3 0.8 1.0 1.2 2.0 –12 –4 –2 0 3

Annual 2065 0.7 1.5 1.7 2.1 3.1 –14 –8 –5 –2 3

Annual 2100 0.6 2.0 2.3 2.7 4.0 –19 –10 –6 –3 4

Fraga et al., (2016)

Modello STICS

applicato per

valutare il

rendimento (t ha-1) in

Europa in riferimento

al periodo 2041-2070,

insieme alle

differenze rispetto al

periodo passato

(1980-2005)

Modello STICS

applicato per

valutare la data di

raccolta (giorni) in

Europa in riferimento

al periodo 2041-2070,

insieme alle

differenze rispetto al

periodo passato

(1980-2005)

Fenologia e rese

Applicazione di un modello

meccanicistico

Areale futuro• Baseline

• Simulato: 3 finestre temporali

Rese vs. sviluppo tecnologico, incremento

CO2 e variazioni climaticheFrumento (dal 2000 al 2080)

(da Ewert et al., 2005)

Ruolo delle strategie di adattamento e mitigazione ai cambiamenti

ambientali nell’evoluzione dei sistemi colturali

Trend tecn. + CO2 +CC

Trend tecn.

(Scenario + 2°C Moriondo et al., 2010)

Strategie di addattamento: anticipo

semina

Con adattamento

Senza adattamento Soft wheat

Sunflower Soybean

Durum wheat

Ruolo delle strategie di adattamento e mitigazione ai cambiamenti

ambientali nell’evoluzione dei sistemi colturali

Conclusioni

Il Mediterraneo è considerato un «hot-spot» del

cambiamento climatico dove saranno più evidenti

variazioni in temperatura e regime idrico

Preoccupano non solo i valori medi di

incremento/decremento dei singoli parametri ma

soprattutto la loro varibilità

Gli impatti sulle coltivazioni sono dipendenti dalla

tipologia di coltura e dal microclima presente