Meteorologia e climatologia, influenza dei fattori ambientali sulle specie

Cergnago, 19 gennaio 2013

Daniele Paganelli Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente

Università di Pavia

GUIDA NATURALISTICA La Lomellina, agricoltura e natura come conoscenza

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ARGOMENTI

Climatologia

Cambiamenti climatici

Effetti su fauna e flora

Riscaldamento globale

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Tempo atmosferico

Tempo atmosferico Clima

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La climatologia (dal greco κλίμα klima, ovvero "regione, zona", e λογία logìa) è la scienza che si occupa dello studio delle condizioni medie del tempo meteorologico in un periodo di tempo di almeno

30 anni (Climate Prediction Center).

Climatologia descrittiva

Paleoclimatologia

Climatologia storica 8

Dendrocronologia

Bioclimatologia

Climatologia applicata

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Fattori che determinano il clima

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Fattori geografici: - distribuzione delle terre e dei mari - distanza dal mare - correnti marine - orientamento delle masse continentali e dei sistemi montuosi - rilievi ed esposizione topografica - laghi - caratteristiche del suolo - vegetazione - uomo come agente modificatore

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Dalla combinazione dei fattori: tipi e varietà di meteo e di clima

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Clima della Terra: freddo e secco ai poli e umido all’equatore

Per caratterizzare il clima è importante conoscere la quantità di precipitazioni

ma soprattutto la loro distribuzione nel corso

dell’anno

Organismi che vivono in regioni con forti variazioni stagionali regolano i loro cicli biologici in base ad esse

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GLI ELEMENTI DEL CLIMA

• radiazione solare

• temperatura dell'aria

• precipitazioni

• umidità dell'aria

• pressione atmosferica

• venti

• CO2

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Irradianza: quantità di energia raggiante proveniente dal sole ricevuta dall’unità di superficie nell’unità di tempo

Variazioni stagionali

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Luglio ‘11 Febbraio ‘12

Maggio ‘12 Giugno ‘12

Radiazione solare

Variazioni latitudinali di

irradianza

Variazioni di luce: la durata della illuminazione

giornaliera è alla base della vita delle piante e degli

animali 16

Temperatura Valori elevati influenzano i processi biologici e gli ecosistemi

(es. evapotraspirazione)

Valori minimi influenzano i limiti di tolleranza degli organismi

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Acqua meteorica

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Rilevamento delle precipitazioni in tempo reale: il Radar meteorologico

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Umidità

Umidità assoluta: contenuto di vapore acqueo in atmosfera

Umidità relativa è quella misurata dagli igrometri e viene espressa come % di vapore acqueo nell’aria rispetto alla saturazione nelle stesse condizioni di temperatura e pressione.

Umidità relativa al 100% =

precipitazioni

Organismi di ambienti aridi hanno vari adattamenti per ridurre la perdita d’acqua.

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MACROCLIMA: rappresentazione climatica

generale

MESOCLIMA: indica una tendenza

MICROCLIMA: usato per il singolo sito

Informazioni sull’ecologia degli organismi da studiare 21

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A = clima tropicale piovoso B = clima asciutto C = clima temperato D = clima subartico E = clima polare

Classificazioni climatiche

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Regione mediterranea costiera Piovosità scarsa (500-600 mm/y) e mal distribuita, alta ETo(1100 mm/y), importanza dell’irrigazione.

Senza irrigazione: vite, olivo, mandorlo, cereali autunno-vernini, leguminose da granella.

In irriguo agrumi, uva da tavola, orticole precoci.

Regione mediterranea interna

Piovosità scarsa (600-700 mm/y) e mal distribuita, alta ETo(1000 mm/y), temp. minime fino a -10°C, importanza dell’irrigazione. Senza: vite, olivo, mandorlo, cereali autunno-vernini, leguminose da granella. In irriguo fruttiferi, colture orticole, barbabietola da zucchero, girasole, sorgo.

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I CLIMI D’ITALIA L’estensione in latitudine dell’Italia determina l’esistenza di due tipologie climatiche:

SUD: clima subtropicale mediterraneo

NORD: clima temperato continentale

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I CLIMI D’ITALIA In base alla temperatura si riconoscono varie tipologie climatiche:

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I CLIMI D’ITALIA In base alle precipitazione medie annue:

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I CLIMI D’ITALIA In base alla vegetazione:

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Regione alpina Precipitazione spesso nevose molto abbondanti (>1200 mm/y) e ben distribuite. Temperature medie annue basse (6-15 °C). Prevalentemente boschiva e foraggera, colture seminative come segale, patata, frumento.

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Regione padana settentrionale Clima continentale con piogge abbondanti (900-1000 mm/y) autunnali e primaverili. Le colture possibili sono molte: cereali autunno-vernini, prati polifiti, vite, fruttiferi, colture estive diverse, mais (anche non irriguo).

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Regione peninsulare interna e padana meridionale Inverni rigidi, piovosità 700-900 mm/y e meglio distribuita. Comprende zone collinari interne e pianure settentrionali. Senza irrigazione vite, cereali autunnali, medica, colture da rinnovo e da seme. In irriguo fruttiferi (pomacee, drupacee), mais, orticole.

Regione appenninica Regione molto eterogenea con piovosità mal distribuita, e forti escursioni termiche annue. Prevalentemente boschiva e foraggera, seminativi annuali quasi scomparsi.

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Clima della Pianura Padana Clima sub-continentale, dove l'influenza mitigatrice del Mar Mediterraneo non fa sentire in modo evidente i suoi effetti.

Ciò è controbilanciato dalla funzione protettiva svolta dall'arco alpino che arresta ed altera le masse d'aria di origine artica che giungono da Nord, mitigandole e dando spesso avvio ad un tipico vento di caduta, caldo e secco, denominato fohen.

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Clima della Pianura Padana Il clima è caratterizzato da un'ampia escursione termica annuale con temperature medie basse in inverno (0º/4 °C) ed alte in estate

La caratteristica conformazione "a conca" della pianura padana fa sì che sia in inverno che in estate vi sia un notevole ristagno dell'aria con effetti diversi nelle due stagioni.

La piovosità è concentrata principalmente nei mesi primaverili ed autunnali, ma nelle estati calde e umide sono frequenti i temporali, soprattutto a nord del Po.

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Rappresentazioni del clima: OMBROTERMOGRAMMI (o diagramma climatico)

Example for a climatic diagram as used in this

report. (from Lieth et al. 1999)

1 = country name, station location and elevation,

station name;

2 = the length of the observation period for

temperature and precipitation respectively;

3 = annual average of temperature and annual

precipitation sum;

4 (red) = temperature curve;

5 (blue) = precipitation time series;

6 = indication of frost periods;

7 = mean daily max. temperature for the warmest

month;

8 = mean daily min. temperature for the coldest

month.

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Pavia

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Il BIO-CLIMA: le fasce fitogeografiche

2100 m asl

2500 m asl

Foto: S. Orsenigo

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livello piena eccezionale piena abituale media annuale

media estiva

magra spinta

Acqua, massi, ciottoli

Ghiaie

Zona a vegetazione acquatica

Zona a graminacee riparie

Ghiaie, sabbie, limi Sabbie e limi

Sabbie e limi

Detriti

Zona a legno duro

Zona forestale

Alghe, muschi, altre idrofite

Ranunculetum fluitantis

Elofite

cespugli: Salice Fusaggine Viburno

Salici arborei

Ontani Frassino Acero

Faggio

Phalaridietum Petasitetum

Salici- viburnetum

Salicetum Alnetum Aceri- fraxinetum

Fagetum

Zona a legno tenero

Es. di successione vegetazionale riparia

F. Doubs ( Rodano), Giura franco-svizzero

Successione riparia e concetto di climax

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I Biomi Vasta area geografica che si estende su più continenti, caratterizzata da particolare

macroclima e popolata da caratteristiche comunità

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Riscaldamento globale

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Il cambiamento climatico è un fenomeno naturale del sistema terrestre che oscilla ciclicamente ogni 41000

anni determinando variazioni climatiche

Attualmente siamo in una fase INTERGLACIALE, ben lontani da una

glaciazione

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L’effetto serra ha permesso lo sviluppo della vita sul pianeta

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L’uomo e l’effetto serra

Velocizza il naturale processo con conseguenze sui sistemi ecologici

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Dopo la rivoluzione industriale il bilancio di CO2 non è più in equilibrio: negli ultimi 100 anni è stato registrato un incremento del 30% di CO2 in atmosfera.

1999-2000 sono state prodotte 8.5 Gt di CO2

1 Gt = al peso di 14.000.000 di persone

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Deforestazione

Le foreste assorbono CO2 con la fotosintesi ma quando viene bruciata biomassa si libera la CO2 in atmosfera

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Negli ultimi 100 anni la T media è aumentata

Pianeta: +0,7°C Alpi: +2°C

Gas Serra e il Clima IPCC (Intergovermental Panel on Climate Change) sostiene che

MOLTO PROBABILMENTE l’aumento della temperatura della Terra sia dovuto alla concentrazione dei gas serra (CO2, CH4, CFC, O3)

Le previsioni meno pessimistiche indicano che entro il 2070-2100 la temperatura aumenterà tra 1,8°C e 6.4°C

Uragano Katrina Agosto 2005

Effetto serra

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Gli effetti del cambiamento climatico

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Il cambiamento climatico e i fiumi Tropicalizzazione del clima = periodi siccitosi / brevi periodi di pioggia intensa

Fenomeno naturale = Fiumare

- Riduzione delle piogge - Artificializzazione - Captazioni idriche

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Gli organismi dei fiumi perenni hanno caratteristiche che li rendono sensibili alle alterazioni idrologiche

- Dimensioni medio-grandi - Cicli vitali lunghi

- Dispersione acquatica - Utilizzo di rifugi iporreici

- Mancanza di stadi quiescenti

Comunità povera e banalizzata: pochi

gruppi estremamente tolleranti e con

elevata capacità di dispersione

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Specie ittiche termofile

Barbus barbus

Gobio gobio

Leucociscus cephalus Buisson et al., 2008

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Specie ittiche termofile

Barbus barbus

Gobio gobio

Leucociscus cephalus

Specie ittiche stenoterme fredde

Cottus gobio

Salmo (trutta) trutta

Buisson et al., 2008

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Fiumi in piena: fenomeno naturale

Le comunità biologiche hanno

evoluto meccanismi per superare questi fenomeni naturali

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Fiumi in piena: fenomeno naturale che può provocare danni all’uomo

Le comunità biologiche hanno

evoluto meccanismi per superare questi fenomeni naturali

>> Erosione >> Sedimento trasportato Distruzione microhabitat

Alterazioni delle comunità

Come risponderanno le piante? - Adattamento ? - Migrazione ? - Estinzione ?

Perdita di biodiversità molto elevata, fino al 60% delle specie delle catene montuose attorno al bacino del Mediterraneo (Thuiller et al., 2005)

La migrazione è già in corso (Parolo & Rossi, 2008; Grabherr et al., 1994)

Thuiller et al. 2005. PNAS, Vol 102

Gli effetti del cambiamento climatico

La risposta al cambiamento climatico sarà specie-specifica.

E’ comunque possibile prevedere variazioni all’interno delle comunità vegetali in alta quota.

Climate warming could shift the timing of seed germination in alpine plants Mondoni A., Rossi G., Orsenigo S., Probert R.

Annals of Botany, 2012 in press

Per chi fosse interessato ad approfondire

… nel prossimo incontro parleremo di:

Temperatura

Acqua Luce

Interazione

con gli organismi

Fattori limitanti e valenza ecologica

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Meteorologia e climatologia, influenza dei fattori ambientali sulle specie

Daniele Paganelli Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente

Università di Pavia Via S. Epifanio 14, 27100 Pavia

E-mail: daniele.paganelli@unipv.it

GUIDA NATURALISTICA La Lomellina, agricoltura e natura come conoscenza