Cambiamenti climatici e risorse idriche nella regione mediterranea

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Cambiamenti climatici e risorse idriche nella regione mediterranea
O S S E R VAT O R I O P E R M A N E N T E S U L S I S T E M A A G R O A L I M E N TA R E D E I PA E S I D E L M E D I T E R R A N E O
Cambiamenti climatici e risorse
idriche nella regione mediterranea
Le nuove sfide per l’agricoltura
ISMEA - IAMB
Luglio 2009
OSSERVATORIO PERMANENTE SUL SISTEMA AGROALIMENTARE DEI PAESI DEL MEDITERRANEO
Comitato di indirizzo:
Concetto Scivoletto (Presidente del Comitato di Indirizzo)
Arturo Semerari (Presidente ISMEA)
Ezio Castiglione (Direttore Generale ISMEA)
Cosimo Lacirignola (Direttore CIHEAM/IAMB)
Maurizio Raeli (CIHEAM/IAMB)
L’organizzazione dell’intero Rapporto di ricerca è stata curata da Nicola Lamaddalena.
Il coordinamento scientifico è a cura di Nicola Lamaddalena e Giuliana Trisorio Liuzzi.
La stesura delle singole parti del Rapporto è dovuta a:
Introduzione: Concetto Scivoletto
Capitolo 1:
Nicola Lamaddalena e Roberta M. Giove
Capitolo 2:
Nicola Lamaddalena e Roberta M. Giove
Capitolo 3:
Nicola Lamaddalena e Roberta M. Giove
Capitolo 4:
Michele Vurro, Ivan Portoghese e Nicola Lamaddalena
Capitolo 5:
Michele Vurro, Ivan Portoghese e Nicola Lamaddalena
Capitolo 6:
Stella Lovelli, Michele Perniola e Mladen Todorovic
Capitolo 7:
Stella Lovelli, Michele Perniola e Mladen Todorovic
Capitolo 8:
Stella Lovelli, Michele Perniola e Mladen Todorovic
Capitolo 9:
Pandi Zdruli, Enrico Nerilli e Giuliana Trisorio Liuzzi
Capitolo 10: Nicola Lamaddalena e Giuliana Trisorio Liuzzi
Il presente rapporto rientra nell’ambito delle attività
dell’OSSERVATORIO PERMANENTE SUL SISTEMA AGROALIMENTARE DEI PAESI DEL MEDITERRANEO
realizzato con il contributo del Ministero delle Politiche Agricole Alimentari e Forestali
ed è consultabile sui siti internet: www.ismea.it e www.iamb.it
I
l tema scelto quest’anno dall’Osservatorio Mediterraneo per la realizzazione di questo rapporto è di particolare interesse e attualità nel dibattito politico nazionale ed internazionale.
Nel corso dei lavori della recente riunione dei Ministri dell’Agricoltura G8,
che si è svolta sotto la presidenza italiana lo scorso 18-20 aprile, i Ministri hanno discusso le implicazioni dei cambiamenti climatici sull’agricoltura e la sicurezza alimentare, sottolineando la necessità di strategie condivise, incluse quelle
relative all’adattamento ed alla mitigazione degli effetti di tali cambiamenti. Anche le questioni legate al ruolo della gestione idrica in agricoltura sono state
ugualmente affrontate. Queste implicazioni hanno un maggior impatto sulle agricolture dei Paesi in via di sviluppo e nelle aree rurali. Da un’attenta gestione
delle risorse naturali dipenderà in futuro la sicurezza alimentare di molte regioni
a forte crescita demografica.
Tra i punti inseriti nella dichiarazione finale del G8 Agricoltura di Cison di
Valmarino, i Ministri hanno posto l’accento, tra l’altro, sulla necessità di “affrontare l’impatto dei cambiamenti climatici e di assicurare la gestione sostenibile dell’acqua, delle foreste e delle risorse naturali, tenendo conto della crescita
demografica”. Nello stesso tempo, è stato affermato che “la sicurezza alimentare
richiede anche politiche mirate per garantire l’effettiva gestione e l’uso sostenibile delle risorse naturali, coinvolgendo le comunità locali nel rispetto delle loro
identità”.
Queste riflessioni trovano ampi spunti di approfondimento e di analisi all’interno di questo rapporto, nel quale è rappresentato efficacemente lo scenario del
Mediterraneo, offrendo al mondo della politica e della ricerca alcune proposte
d’intervento per mitigare gli effetti dei cambiamenti climatici in agricoltura.
Colgo l’occasione per esprimere apprezzamento all’Osservatorio Mediterraneo, costituito dall’Ismea e dall’Istituto Agronomico Mediterraneo di Bari, sede
italiana del CIHEAM di Parigi, per questo studio e per il lavoro complessivamente svolto in questi anni.
Luca Zaia
Ministro delle Politiche
Agricole Alimentari e Forestali
III
I
l presente rapporto, frutto della collaborazione tra ISMEA e IAMB nell’ambito dell’Osservatorio permanente sul sistema agroalimentare dei
Paesi Mediterranei, affronta un aspetto divenuto cruciale negli ultimi anni,
ossia l’impatto dei cambiamenti climatici sulla regione mediterranea e, di
conseguenza, la futura disponibilità delle risorse idriche. Soprattutto per settori fortemente dipendenti dalle variabili maggiormente interessate dal cambiamento climatico, come quello agricolo, la conoscenza dell’evoluzione futura assume una grande importanza strategica.
Grazie alla ricerca che ha fatto notevoli progressi sull’argomento, nell’ultimo trentennio le conoscenze in merito alle fluttuazioni climatiche si sono
notevolmente consolidate. Nonostante le incertezze sui dati osservati a causa
dell’utilizzo di sistemi diversi, le variabili meteorologiche rivestono pur sempre un ruolo importante nello studio dei cambiamenti climatici, costituendo
uno degli elementi base per la predisposizione delle proiezioni future.
Per la regione del Mediterraneo sono molti i segnali che manifestano un
cambiamento progressivo del clima; in particolare, secondo l’Intergovernmental Panel on Climate Change, che rappresenta l’istituzione di riferimento
designata dalle Organizzazione delle Nazioni Unite per lo studio dei cambiamenti climatici, il consistente riscaldamento registrato negli ultimi decenni
lascia pensare ad un possibile spostamento delle fasce climatiche tropicali
verso la regione del Mediterraneo.
Il bacino del Mediterraneo, proprio per la sua posizione geografica, rappresenta una zona di transizione, soggetta quindi ad una notevole variabilità
climatica. Quest’area sta già subendo gli effetti dei cambiamenti climatici in
atto; nel futuro prossimo sono previsti un aumento della temperatura, specialmente in estate, un aumento delle ondate di calore ed una marcata diminuzione delle precipitazioni.
Per questo motivo, su indicazione del Ministero delle Politiche Agricole
Alimentari e Forestali, l’ISMEA ha fornito un contributo all’analisi di queste
tematiche, importanti per il futuro delle attività agricole nell’area mediterranea.
Arturo Semerari
Presidente ISMEA
V
L
’osservatorio permanente sul sistema agro-alimentare dei Paesi del Mediterraneo, nato per iniziativa dell’Istituto Agronomico Mediterraneo di Bari del CIHEAM e dell’ISMEA, con finanziamento del Ministero delle politiche agricole, alimentari e forestali, in questi anni ha indirizzato l’attività di ricerca all’analisi dei
principali problemi che ostacolano lo sviluppo delle relazioni commerciali dei Paesi
del Mediterraneo nel settore agro-alimentare ed alla definizione di modelli e sistemi
idonei ad attivare accordi di partenariato tra le istituzioni e le imprese delle due
sponde.
Nel presente rapporto, l’attenzione dell’Osservatorio è rivolta ad approfondire i
temi che legano i cambiamenti climatici nel Mediterraneo alle risorse idriche e, di
conseguenza, agli impatti sull’agricoltura. Si è voluto compiere un passaggio significativo: dall’esame dei rapporti fra Paesi della sponda nord e Paesi della sponda sud
del Mediterraneo alle conseguenze che le nuove sfide globali hanno su tutti i Paesi
del Mediterraneo e sul settore primario. Si tratta di sfide inedite, di lungo periodo,
comuni a tutti i Paesi, alle quali è auspicabile che si risponda con strategie comuni,
orientate alla salvaguardia dell’identità mediterranea: il clima, la vegetazione, i prodotti agricoli tipici della regione, la dieta mediterranea.
Si è voluto inoltre sottolineare il legame fra clima, acqua e agricoltura. Quest’ultima infatti nei paesi della riva sud rappresenta il settore di maggiore utilizzazione di
acqua, risorsa, come ormai noto, non inesauribile ma finita.
Il bacino del Mediterraneo si trova in una zona di transizione, fra due diversi regimi climatici: uno tropicale e monsonico e l’altro polare. Ogni variazione quindi in
questi due regimi si ripercuote sul clima nell’area del Mediterraneo con effetti sui
cambiamenti di temperatura e di precipitazione media e sulla intensità e frequenza
degli eventi estremi.
Un ruolo fondamentale sui cambiamenti climatici è rappresentato dall’azione
dell’uomo che, con le attività industriali ed agricole intensive genera emissione di
gas serra sempre più elevate.
Il presente Rapporto, si caratterizza per il suo particolare contenuto tecnico
scientifico e si compone di dieci capitoli che analizzano sia le principali cause dei
cambiamenti climatici, alcuni scenari possibili in futuro, i possibili effetti dei cambiamenti climatici sulle risorse idriche, gli impatti sull’agricoltura e sui consumi idrici
delle colture, l’impatto sulle aree costiere del Mediterraneo.
In conclusione si è tentato di indicare alcune misure finalizzate a mitigare gli effetti negativi dei cambiamenti climatici in agricoltura.
Cosimo Lacirignola
Direttore dell’Istituto Agronomico
Mediterraneo di Bari del CIHEAM
VII
Indice
Introduzione
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1.
Il clima mediterraneo
1.1 I regimi climatici del Mediterraneo
1.2 La vegetazione naturale nella regione del Mediterraneo
1.3 L’influenza del clima sull’agricoltura
1.4 Bibliografia
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2.
Le principali cause dei cambiamenti climatici
2.1 Dalla prima conferenza mondiale sul clima ad oggi
2.2 Il buco dell’ozono
2.3 L’effetto serra
2.4 Le emissioni di Gas Serra (GHG) nei paesi del Mediterraneo
2.4.1 Emissioni di Gas Serra in Turchia dal 1990 al 2005
2.4.2 Emissioni di Gas Serra in Spagna dal 1990 al 2005
2.4.3 Emissioni di Gas Serra in Portogallo dal 1990 al 2005
2.4.4 Emissioni di Gas Serra in Grecia dal 1990 al 2005
2.4.5 Emissioni di Gas Serra in Italia dal 1990 al 2005
2.5 Bibliografia
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3.
Gli scenari climatici nel bacino del Mediterraneo
3.1 Le incertezze sui dati e sulle proiezioni future
3.2 Gli scenari dell’IPCC
3.3 Come cambierà la temperatura nel XXI secolo
3.4 Le precipitazioni nel XXI secolo
3.5 Gli eventi estremi ed i probabili scenari di rischio
3.6 Bibliografia
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54
4.
Possibili effetti dei cambiamenti climatici sulle risorse idriche
4.1 Le risorse idriche e i cambiamenti climatici
4.2 Trend climatici ed impatti sui processi idrologici superficiali
4.3 Impatti sulle acque sotterranee
4.4 La qualità delle acque e i cambiamenti climatici
4.5 Sintesi degli effetti dei cambiamenti climatici sulle risorse idriche
4.6 Bibliografia
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1
5.
Sviluppo e impiego di indicatori dei cambiamenti climatici
nell’area mediterranea
5.1 Alcune valutazioni di impatto dei cambiamenti climatici
mediante l’impiego di indicatori
5.2 Bibliografia
75
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6.
Gli effetti del cambiamento climatico sulle colture
6.1 Metodi per simulare l’aumento di CO2
6.2 Gli effetti sulla fotosintesi
6.3 Gli effetti sulla traspirazione e la temperatura fogliare
6.4 Effetti sulla produzione e sulla crescita
6.5 Bibliografia
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79
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83
86
88
7.
Gli effetti combinati della CO2, temperatura, ozono (O3)
e raggi UV-B sulle colture
7.1 Effetto combinato della CO2 e della temperatura
7.2 Effetto combinato della CO2 e dell’ozono (O3)
7.3 Effetto combinato della CO2 e delle radiazioni UV-B
7.4 Effetto combinato dell’Ozono e della radiazione UV-B
7.5 Effetto combinato dell’ozono e della temperatura
7.6 Bibliografia
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99
100
100
8.
Gli effetti sui consumi idrici delle colture
8.1 Stima del consumo idrico
8.2 Gli approcci per valutare l’efficienza d’uso dell’acqua WUE
8.3 Effetto della CO2 sulla WUE
8.4 Effetti dell’ozono sulla WUE
8.5 Bibliografia
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9.
Impatto dei cambiamenti climatici sulle aree costiere del Mediterraneo 117
9.1 Il mar Mediterraneo e le sue coste
117
9.2 Analisi delle pressioni antropiche e naturali
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9.3 La situazione dei territori agricoli costieri
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9.4 Impatto dei cambiamenti climatici
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9.5 Prospettive future e raccomandazioni
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9.6 Bibliografia
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10. Considerazioni conclusive
2
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Introduzione
L
’ispirazione di fondo dei precedenti Rapporti, elaborati dall’Osservatorio
Permanente sul sistema agroalimentare dei Paesi del Mediterraneo sulla
base delle indicazioni fornite dal Comitato d’indirizzo, è stata duplice: da una
parte spingere in avanti, anche con la ricerca, il processo di partenariato euromediterraneo in vista della creazione, a partire dal 2010, dell’area di libero scambio;
dall’altra parte puntare gradualmente alla costruzione di un sistema agricolo e
agroalimentare di qualità del Mediterraneo.
I temi prescelti, dalle dinamiche dei mercati dei prodotti agroalimentari allo sviluppo rurale, dai sistemi di qualità al biologico, fino alle ricerche sulla pesca nel Mediterraneo, hanno costituito i tasselli di questa ispirazione di fondo e di questa strategia.
A pochi mesi dal 2010, le motivazioni che hanno ispirato il Comitato d’Indirizzo
dell’Osservatorio acquistano una maggiore forza e spingono ad allargare gli orizzonti
della ricerca ad altre grandi questioni che coinvolgono l’agricoltura mediterranea.
Con il presente rapporto, avente ad oggetto l’impatto dei cambiamenti climatici e delle risorse idriche sull’agricoltura mediterranea, si è voluto compiere un
passaggio significativo: dall’esame dei rapporti fra Paesi della sponda nord e
Paesi della sponda sud del Mediterraneo alle conseguenze che le nuove sfide globali hanno su tutti i Paesi del Mediterraneo e sul settore primario. Si tratta di sfide inedite, di lungo periodo, comuni a tutti i Paesi, alle quali è auspicabile che si
risponda con strategie comuni, orientate alla salvaguardia dei beni comuni del
Mediterraneo, ovvero dell’identità mediterranea: il clima, la vegetazione, i prodotti agricoli tipici della regione, la dieta mediterranea.
Si è voluto inoltre sottolineare il nesso molto stretto fra clima, acqua e agricoltura. Quest’ultima infatti è il maggiore utilizzatore di acqua, risorsa, come ormai noto, non inesauribile ma finita; in molti Paesi è la seconda causa di emissione di gas serra; è fortemente condizionata dai cambiamenti climatici e dal riscaldamento della terra, specie in un’area di passaggio come il Mediterraneo, particolarmente esposta alle fluttuazioni del clima.
Il presente Rapporto, che si caratterizza per il suo particolare contenuto tecnico scientifico, si compone di dieci capitoli.
Il primo capitolo, dedicato al clima mediterraneo, approfondisce in particolare tre aspetti: i regimi climatici del Mediterraneo, la vegetazione naturale nella
regione del Mediterraneo; l’influenza del clima sull’agricoltura.
In premessa, si richiama la valutazione dell’Intergovernmental Panel On Climate Change (IPCC) secondo la quale il notevole riscaldamento verificatosi negli ultimi decenni può essere interpretato come possibile spostamento delle fasce
climatiche tropicali verso la regione mediterranea.
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Quanto al primo aspetto, c’è da osservare innanzitutto che la regione mediterranea si colloca in una zona di passaggio fra due sistemi climatici, quello tropicale e quello polare, molto differenti fra loro, i cui cambiamenti determinano conseguenze sul clima mediterraneo.
La regione mediterranea è caratterizzata fondamentalmente, in rapporto alla
temperatura e alla piovosità, da due regimi climatici: secco e temperato. Nell’ambito del primo si distinguono le fasce aride e semi aride; nell’ambito del secondo si
evidenziano il sottoclima continentale e quello mediterraneo. Il clima mediterraneo
è caratteristico soltanto della fascia costiera della regione. In tutto il mondo sono
cinque le aree caratterizzate da questo clima: il bacino del Mediterraneo, la California, il Cile centrale, la parte più a sud dell’Africa e l’Australia sud occidentale.
Il secondo aspetto prende in esame la vegetazione naturale mediterranea. Le diverse condizioni climatiche (temperatura e piovosità) e la fertilità del suolo determinano la differenza di vegetazione, che nella regione mediterranea si presenta con
tre tipi di biomi: il deserto, la vegetazione mediterranea e le foreste temperate. L’intervento dell’uomo sulle specie è all’origine non solo della peculiarità della vegetazione mediterranea, ma anche della sua ampia eterogeneità e diversificazione.
Tipica del clima mediterraneo è la ben nota “macchia mediterranea” che si configura come un insieme molto fitto di specie arbustive e flogistiche. Formazioni tipiche di questo clima sono la foresta sempre verde e le pinete, realizzate queste ultime generalmente dall’uomo per finalità produttive, paesaggistiche e turistiche.
Il terzo aspetto riguarda l’influenza del clima sull’agricoltura. Le coltivazioni
e i pascoli coprono circa il 30% degli 850 milioni di ettari in cui si estende la regione mediterranea. I boschi e le foreste coprono l’8%, mentre il deserto e gli usi
urbani e industriali assorbono il restante 52% (ISMEA-IAMB 2004).
Il bacino del Mediterraneo, secondo i dati FAO, rappresenta il 16% della produzione mondiale di frutta ed il 13% di verdura; produce il 97% di olive, l’85%
di nocciole, il 54% di legumi, il 45% di uva ed il 41% di datteri. Da questi dati
emerge il carattere dell’olivo come albero simbolo del Mediterraneo.
Le differenze di temperatura e piovosità, la disponibilità di risorse idriche e le
differenti tecniche di lavorazione del terreno determinano una differenza di livelli
produttivi fra Paesi settentrionali e Paesi meridionali del bacino. Attualmente, la
produzione agricola mediterranea impegna circa il 40% del terreno arabile. E poiché il clima influenza notevolmente il clima vegetativo delle colture, come dimostrano gli effetti delle gelate e delle elevate temperature, non c’è dubbio che significativi cambiamenti del clima potrebbero avere conseguenze serie sul sistema
economico in tutti quei Paesi nei quali il settore primario ha un peso rilevante.
Nel secondo capitolo si analizzano le cause dei cambiamenti climatici. Sottolineata l’evoluzione delle conoscenze, nel corso degli ultimi trenta anni, sulle
fluttuazioni climatiche, vengono richiamate le principali tappe del percorso seguito dalle istituzioni a livello mondiale sul tema del clima: dalla prima Conferenza mondiale sul clima, organizzata nel 1979 dall’Organizzazione Meteorolo-
gica Mondiale al Protocollo di Montreal del 1987; dalla Conferenza delle Nazioni Unite tenutesi a Rio de Janeiro nel 1972 dalla quale scaturì la Convenzione
Quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici, al Protocollo di Kyoto nel
1997 sulla riduzione delle emissioni di gas serra.
Allo stato attuale i Paesi che non hanno ratificato il Protocollo di Kyoto sono
gli U.S.A. e, per quanto riguarda la regione mediterranea, la Turchia.
Nel capitolo si approfondiscono le cause naturali e antropiche della riduzione
dell’ozono nella stratosfera e del conseguente aumento dei raggi ultravioletti con
ripercussioni negative sulla salute umana, sul clima e sulla vegetazione. Si affronta, inoltre, il tema dell’effetto serra e dei gas serra (GreenHouse Gases-GHG) che
determinano un maggiore riscaldamento sia della superficie terrestre che dell’atmosfera. Infine vengono analizzate le emissioni di gas serra, nel periodo 19902005, in cinque paesi mediterranei: Turchia, Spagna, Portogallo, Grecia e Italia.
Il terzo capitolo approfondisce gli scenari climatici nel bacino del Mediterraneo, partendo dalla tesi dell’IPCC secondo la quale il surriscaldamento della terra
si svilupperà nei prossimi anni anche nell’ipotesi di emissioni costanti di gas serra. Ciò significa che si determineranno comunque cambiamenti climatici la cui
conoscenza è fondamentale per settori, come quello agricolo, particolarmente sensibile alle fluttuazioni climatiche. Se a ciò si aggiunge il fatto che il Mediterraneo
per la sua posizione geografica costituisce una zona di passaggio esposta ai mutamenti climatici, si capisce come diventa fondamentale per l’agricoltura mediterranea la conoscenza dei dati e la previsione dei futuri andamenti climatici. Va precisato che esiste un’incertezza sui dati idrometeorologici, a causa dei diversi sistemi
di acquisizione dei dati e delle difficoltà di rilievo degli stessi in alcune aree, come
quelle montuose o oceaniche, ed in alcune particolari condizioni meteorologiche.
Tutti gli studiosi sono d’accordo nel sostenere che l’incremento delle emissioni
di gas serra comporterà un aumento della temperatura. È del tutto evidente, pertanto,
che il modello di sviluppo dei vari Paesi inciderà sulla determinazione dei possibili
scenari climatici, come indica il primo Rapporto dell’IPCC elaborato nel 2000.
Secondo uno studio condotto da Giannakopoulos e altri, nella regione mediterranea si potrebbe verificare, fra il 2030 e il 2060, un incremento delle temperature medie annuali da uno a tre gradi, con ripercussioni notevoli sui tempi di crescita e di maturazione delle colture.
Per quanto riguarda le precipitazioni, gli esperti dell’IPCC prevedono nei
Paesi del bacino mediterraneo radicali alterazioni con riduzioni dal 4 al 27%.
Infine, tutti gli studi fin qui condotti, al di là delle incertezze sulla variabilità
del clima, concordano sull’aumento degli eventi estremi: siccità nei Paesi ad
ovest della regione mediterranea e in tutto il sud Europa; temporali e trombe d’aria nei Paesi del nord Europa.
Il quarto capitolo mette in risalto i possibili effetti dei cambiamenti climatici
sulle risorse idriche. Nel bacino mediterraneo tali effetti sono legati sia all’incremento dei volumi di evaporazione sia all’alterazione del contenuto idrico nel
5
6
suolo. La diminuzione del deflusso nella regione mediterranea è conseguenza del
minore apporto dello scioglimento nivale e della dipendenza del deflusso dalle
piogge. Questa alterazione del ciclo idrologico potrà determinare una grave riduzione delle risorse idriche nei Paesi dell’Europa centro-meridionale. In generale
si determina una vulnerabilità degli acquiferi sia sotto il profilo del loro esaurimento che del loro inquinamento (cuneo salino, inquinanti agricoli e industriali).
Per quel che concerne l’individuazione di trend, i risultati della ricerca scientifica
hanno dimostrato tendenze significative di aumento della temperatura e tendenze
poco significative di diminuzione delle precipitazioni. Si può dire pertanto che, allo
stato, gli impatti dei cambiamenti climatici sulle risorse idriche superficiali sono ben
lungi dall’essere conclusivi. L’effetto principale delle tendenze climatiche in atto,
nelle zone di pianura, è l’aumento dell’aridità dei suoli e dei fenomeni siccitosi.
Più limitate sono le ricerche relative agli impatti dei cambiamenti climatici
sulle acque sotterranee che rappresentano un elemento importante del ciclo idrologico e la maggiore fonte di approvvigionamento per le regioni aride e semi aride.
Tutti gli studi approfondiscono non solo il dato delle pioggia come fattore di ricarica degli acquiferi, ma anche il dato relativo alla temperatura e alla evaporazione. Alcune ricerche, inoltre, mettono in evidenza il rapporto fra fenomeni atmosferici a grande
scala come l’Oscillazione del Nord Atlantico (NAO) e la ricarica degli acquiferi.
Per quel che riguarda il rapporto fra cambiamenti climatici e qualità delle acque, gli studi sono molto limitati sia per l’insufficienza delle analisi di tendenza
sia per l’impossibilità di dimostrare il nesso fra cambiamenti della qualità dell’acqua e cambiamenti climatici.
Il capitolo contiene infine alcune considerazioni relative alle precipitazioni, ai
deflussi, ai possibili scenari e alle strategie da attuare.
Il quinto capitolo è dedicato all’evoluzione e all’impiego degli indicatori dei
cambiamenti climatici nel bacino del Mediterraneo.
Le regioni dell’Europa meridionale e tutto il bacino mediterraneo, stando alle
più recenti valutazioni della Commissione Europea sui cambiamenti climatici,
saranno soggetti a fenomeni sempre più frequenti di siccità e deterioramento della qualità dell’acqua. Tuttavia, una maggiore conoscenza dell’impatto dei cambiamenti climatici, attraverso un’intensa attività di ricerca sul clima, è fortemente
richiesta dalla Commissione Europea nel Libro Verde sugli interventi dell’UE per
l’adattamento ai cambiamenti climatici (2007). A tal fine il Settimo Programma
Quadro di ricerca dell’UE (2007-2013) riserva ampio spazio ai cambiamenti climatici. Anche la Conferenza nazionale svoltasi a Roma nel settembre 2007 ha individuato nella ricerca una priorità di carattere strategico.
Nel corso del 2008 l’Agenzia Ambientale Europea (EEA) insieme a Joint Research Center (JRC) e al World Health Organization (WHO) ha pubblicato un
Rapporto sugli impatti dei cambiamenti climatici in Europa attraverso una serie
di oltre quaranta indicatori. Nel bacino del Mediterraneo gli impatti dei cambiamenti climatici, sulla base di questi indicatori, sono individuati in alcuni fenome-
ni precisi: diminuzione della precipitazione annua, diminuzione del deflusso fluviale, incremento degli incendi boschivi, diminuzione delle rese colturali, incremento della domanda idrica in agricoltura, aumento del rischio di desertificazione, diminuzione dei flussi turistici, alto rischio di perdita della biodiversità.
Con il capitolo sesto vengono esaminati gli effetti dei cambiamenti climatici sulle colture. Si parte dalla presentazione dei diversi metodi per simulare l’aumento di
anidride carbonica (CO2) la cui presenza nell’atmosfera, come si sa, incide sulla vita
delle piante. Vengono successivamente descritti gli effetti sulla fotosintesi, sulla traspirazione, sulla temperatura fogliare, sulla produzione e sulla crescita delle piante.
Per capire come il cambiamento del clima influenzi le colture, non si può prescindere da considerazioni sull’aumento della CO2 nell’atmosfera.
Tali considerazioni passano attraverso analisi statistiche sul processo di fotosintesi che rappresenta la vera “forza guida” del turnover totale del carbonio sulla
terra ed inoltre, insieme al fenomeno di assorbimento degli oceani, garantisce
l’allontanamento della CO2 dall’atmosfera. L’aumento della concentrazione atmosferica di CO2 determina effetti anche su altre funzioni vitali delle piante come la traspirazione e la loro capacità termoregolatrice. Esso provoca, infatti, una
chiusura parziale degli stomi riducendo l’acqua persa per traspirazione, con il
conseguente aumento della temperatura fogliare. Tuttavia la maggiore quantità di
carbonio fissato con la fotosintesi, per effetto della maggiore concentrazione di
CO2 atmosferica, determina effetti positivi sulla crescita (altezza, diametro dei
fusti, numero di foglie, ecc.) e sui processi produttivi delle piante.
Il settimo capitolo approfondisce gli effetti combinati della CO2, della temperatura, dell’ozono e dei raggi UV-B sulle colture. Tra questi effetti combinati il
più rilevante sulle colture è quello tra CO2 e temperatura.
L’aumento della CO2 atmosferica e il conseguente aumento delle temperature
agisce in modo determinante sulla distribuzione geografica delle specie coltivate
nonché sulla durata dei cicli colturali. Tra gli effetti positivi della crescente concentrazione atmosferica di CO2 va citata l’attenuazione degli effetti negativi dell’ozono sulle colture.
Gli studi compiuti sul campo, per quel che riguarda gli effetti dei raggi UV-B
sulla resa delle colture hanno fornito risultati molto variabili, mentre le combinazioni dei raggi UV-B con gli altri fattori responsabili dei cambiamenti climatici e
con alte concentrazioni di anidride carbonica non sono di facile interpretazione.
Il capitolo ottavo analizza gli effetti dei cambiamenti climatici sui consumi
idrici delle colture. Nei Paesi del bacino del Mediterraneo sono previsti un aumento della temperatura, una diminuzione delle precipitazioni, una riduzione della disponibilità d’acqua e un’intensificazione dei fenomeni siccitosi; la concomitanza di questi eventi creerà notevoli problemi all’agricoltura mediterranea. Il
consumo idrico delle diverse specie coltivate è legato all’evapotraspirazione e
quest’ultima si collega sia alle condizioni ambientali che alle caratteristiche fisiche, morfologiche e fisiologiche del sistema suolo-pianta.
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Le condizioni climatiche determinano la richiesta evaporativa mentre la risposta ad essa è determinata dalla copertura vegetale e dallo stato idrico del suolo. Va detto tuttavia che, poiché esiste incertezza sull’andamento futuro delle precipitazioni, anche il calcolo del futuro fabbisogno idrico delle colture è incerto.
Per quanto riguarda l’efficienza d’uso dell’acqua (WUE) vengono presi in
considerazione due modelli: quello eco-fisiologico, basato sul rapporto fra traspirazione e fotosintesi per unità di superficie fogliare e quello agronomico, basato
sul concetto di consumo d’acqua e produzione.
È importante sottolineare come elevate concentrazioni di anidride carbonica
producano un aumento dell’efficienza d’uso dell’acqua più marcato a livello fogliare, più contenuto a livello dell’intera pianta.
Infine vanno richiamati gli effetti dell’ozono sulle colture cresciute in condizioni
di scarsità idrica e ridotta umidità del suolo durante i periodi di caldo: alcuni esperimenti hanno evidenziato una riduzione della WUE del 25%. Ancora più consistente
è l’effetto combinato di ozono e anidride carbonica sull’efficienza d’uso dell’acqua.
Il capitolo nono descrive gli effetti dei cambiamenti climatici sulle aree costiere
del Mediterraneo. Descrive innanzitutto le caratteristiche della regione mediterranea e
le origini del Mediterraneo per poi affrontare il problema dei processi di erosione costiera determinati sia da condizioni naturali che da interventi dell’uomo. Si pensi all’innalzamento dei mari, che comporterà in Italia la perdita di circa il 6% del territorio
nazionale ed in Europa la scomparsa di metà delle zone umide attualmente esistenti.
Ad aggravare ulteriormente la situazione delle coste vi sono l’urbanizzazione
crescente ed il disboscamento. La situazione è critica per circa il 50-80% degli abitanti europei del Mediterraneo che vivono in modo permanente nei primi 60 Km
dalla costa. A ciò si aggiunga il processo continuo di espansione demografica nelle
aree costiere a causa del quale la popolazione residente nei Paesi litoranei è passata
dai 285 milioni del 1970 ai 428 milioni del 2000. All’espansione demografica è collegata, com’è evidente, la contestuale crescita di attività economiche, turistiche e ricreative che comportano inquinamento, erosione delle coste, cancellazione di terreni
ad uso agricolo, aumento dei consumi idrici. Va sottolineato inoltre il problema della
crescente salinizzazione delle falde, problema presente in Italia, Spagna, Grecia, Albania, Egitto e Turchia, causato prevalentemente da trivellazione di pozzi ed eccessivo prelievo d’acqua sotterranea che determina pesanti conseguenze sulle colture.
Sintomo della variabilità climatica ed in particolare del regime pluviometrico sono le inondazioni, che si ripercuotono negativamente sia sulle coste che nel mare, attivando in quest’ultimo gravi processi di eutrofizzazione. Poiché molti modelli sui
cambiamenti climatici prevedono un aumento degli eventi estremi, come le inondazioni, è necessario predisporre tutte le misure preventive e di adattamento.
Il bacino del Mediterraneo sarà sempre più colpito dalle conseguenze dei
cambiamenti climatici: siccità, inondazioni, innalzamento del livello del mare.
Da quanto detto si evince facilmente che sono i territori costieri, la biodiversità e
le zone umide a correre i maggiori rischi.
Il capitolo XVII di Agenda 21 fissa le politiche riguardanti la Gestione Integrata delle Zone Costiere (GIZC). L’UE è stata sempre attiva nella sua politica
mediterranea: dal Piano di Azione Mediterranea (MAP) approvato nel 1976 alla
Convenzione di Barcellona sulla protezione del Mediterraneo (1995). Nello stesso periodo l’interesse si è allargato dalla lotta contro l’inquinamento del mare e
per la protezione dell’ambiente marino all’impegno per lo sviluppo sostenibile
delle zone costiere del Mediterraneo (MAP Fase II).
L’istituzione, nel 1996, di una Commissione Mediterranea per lo Sviluppo Sostenibile (CMSS), l’approvazione da parte dell’UE della Politica Europea di Vicinato
(PEV) con tutti i Paesi del bacino, l’accordo, firmato a Parigi il 13 luglio 2008, per la
creazione dell’Unione Mediterranea fortemente voluta dal Governo francese, rappresentano momenti importanti di un disegno generale di rilancio della cooperazione
nord-sud nel bacino mediterraneo, al cui interno viene perseguita la realizzazione di
importanti progetti come il disinquinamento e lo sviluppo sostenibile del Mediterraneo.
È necessario tuttavia predisporre misure più incisive ed efficaci se si vuole
veramente assicurare lo sviluppo sostenibile delle zone costiere e bloccare il processo di degrado che le colpisce. A tal fine sarebbe sufficiente dare piena attuazione ai principi della Gestione Integrata delle Zone Costiere – definiti scrupolosamente dall’UE nel 2000 – che consentono attraverso l’integrazione degli obiettivi e degli strumenti di mitigare le conseguenze del cambiamento climatico e di
salvaguardare uno degli elementi distintivi della regione mediterranea.
Il capitolo decimo contiene considerazioni conclusive, relative a tre punti: i
cambiamenti climatici nella regione mediterranea, la gestione delle risorse idriche e lo sviluppo sostenibile delle zone costiere.
Relativamente al primo punto, va sottolineato il possibile spostamento delle
fasce climatiche tropicali verso la regione del Mediterraneo, secondo quanto ipotizzato dall’IPCC. E ciò come conseguenza del riscaldamento globale della terra,
causato dall’aumento dei gas serra. È del tutto evidente che la conoscenza degli
scenari climatici appare decisiva per settori, come quello agricolo, che dipendono
particolarmente dall’andamento climatico. Da questo punto di vista c’è da dire
che, al fine di evitare errori, si vanno sempre più affinando e integrando i diversi
modelli climatici capaci di utilizzare non solo i dati provenienti dalle tradizionali
stazioni meteo, ma anche i dati satellitari e da radar.
Un dato interessante, evidenziato da alcuni studiosi, è lo spostamento verso
zone più settentrionali degli areali di alcune specie, come l’olivo e la vite.
Per quel che riguarda la gestione delle risorse idriche, gli studiosi concordano
sul fatto che i Paesi del bacino mediterraneo saranno chiamati sempre di più a
fronteggiare situazioni di scarsità idrica. A tal fine si rende indispensabile una
strategia fondata sulla gestione integrata delle risorse idriche, sull’uso di metodi
irrigui ad alta efficienza, sull’utilizzo di sistemi irrigui finalizzati all’ottimizzazione dei consumi idrici, sull’impiego di acque non convenzionali, sulla tutela
delle aree costiere, sul miglioramento delle politiche agricole.
9
Per quel che concerne, infine, lo sviluppo sostenibile delle zone costiere, si rende
necessaria una maggiore consapevolezza da parte delle istituzioni interessate. Basti
pensare alle conseguenze dell’innalzamento del livello del mare che comporterà la
scomparsa di terreni coltivabili e di ambienti costieri di grande valore ecologico. Va
sostenuta pertanto la strategia della Gestione Integrata delle Zone Costiere: essa
comporterà un impegno rivolto con pari intensità a tutti i fattori terrestri e marini
nonché alle componenti, come l’acqua, la geomorfologia, la biologia, il clima, l’ecologia e gli assetti socio economici. Elementi fondamentali di tale strategia sono la
valorizzazione della dimensione umana, la partecipazione attiva di tutte le parti interessate, un buon equilibrio fra crescita economica e protezione dell’ambiente.
Dalla presente ricerca è possibile desumere alcune considerazioni, relative al legame “cambiamenti climatici - risorse idriche e agricoltura” nella regione mediterranea. Un legame particolarmente stretto e caratterizzato da una marcata specificità.
La comunità scientifica internazionale concorda sulla previsione di un surriscaldamento della terra e degli inevitabili cambiamenti climatici che ne derivano.
Questi fenomeni saranno più evidenti nella regione del Mediterraneo che si
configura come zona di passaggio dei due sistemi climatici tropicale e polare,
esposta quindi più di altre alle fluttuazioni del clima. D’altra parte il problema delle risorse idriche, già carenti in diversi Paesi della regione mediterranea, è destinato ad aggravarsi stando alle previsioni che fa l’IPCC di una riduzione delle precipitazioni nei prossimi anni dal 4 al 27%, con conseguenze rilevanti sulle colture.
Se a tutto ciò si aggiunge la considerazione dell’importanza straordinaria che
l’agricoltura riveste nel tessuto economico, sociale e territoriale di molti Paesi del
Mediterraneo, non è difficile cogliere la portata di una grande questione che già
oggi – e sempre più nei prossimi anni – si porrà nel Mediterraneo.
Nei precedenti Rapporti, abbiamo evidenziato le potenzialità di un sistema di
qualità mediterraneo capace di proiettarsi alla conquista di nuovi mercati globali.
Con il presente Rapporto abbiamo registrato la natura globale ed epocale di alcuni fenomeni come i cambiamenti climatici e di alcune questioni come la disponibilità di risorse idriche, approfondendo il loro impatto nella regione mediterranea. C’è da sperare che la crisi economico-finanziaria in atto in tutto il mondo non
porti a chiusure nazionalistiche destinate al fallimento, ma spinga ad aperture, integrazioni e sinergie sempre maggiori, ovviamente su regole comuni e obiettivi
condivisi fra tutti i Paesi, a partire da quelli mediterranei.
Alla vigilia del 2010 sarebbe importante approfondire i nodi e le sfide che l’area di libero scambio pone all’agricoltura mediterranea, attraverso una ricerca che
dia conto dello stato reale e aggiornato dei rapporti nord-sud e sud-sud nonché dei
fenomeni nuovi che riguardano il rapporto fra il Mediterraneo e il resto del mondo.
Concetto Scivoletto
Presidente Comitato di indirizzo
dell’Osservatorio Mediterraneo
10
1. Il clima mediterraneo
L
a regione del Mediterraneo è geograficamente compresa tra il 50°N ed il
20°N di latitudine. È caratterizzata da un clima temperato a nord ed un clima arido e semiarido a sud. Generalmente gli inverni sono miti e piovosi, mentre
le estati calde e siccitose in cui le temperature possono raggiungere i 40°C.
Molti segnali indicano che il clima di questa regione sta cambiando; in particolare, secondo l’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) il consistente riscaldamento registrato negli ultimi decenni lascia pensare ad un possibile
spostamento delle fasce climatiche tropicali verso la regione del Mediterraneo
(IPPC, 2000).
1.1 I regimi climatici del Mediterraneo
La differenza di temperatura fra l’equatore ed il polo determina la formazione di
moti convettivi che sono considerati i principali responsabili della circolazione atmosferica terrestre. Tali moti sono stati raggruppati in tre grandi celle (o cellule) per entrambi gli emisferi. La regione del Mediterraneo rientra nella cella centrale, detta di
Ferrel, che è compresa tra il 30°N ed 60°N di latitudine.
Figura 1.1 - Schema della circolazione atmosferica terrestre
(Fonte: IAMB)
11
Gli scambi d’aria che avvengono tra le basse latitudini (sub tropicali) ed i poli generano delle fasce di alta pressione (anticicloni) e di bassa pressione (cicloni). Nello
specifico il clima del Mediterraneo è dominato principalmente dall’anticiclone delle
Azzorre e dal ciclone d’Islanda. Il ciclone di Islanda è una fascia permanente di bassa
pressione situata a 60° di latitudine nord, mentre l’anticiclone delle Azzorre è fascia
permanente di alta pressione situata intorno ai 30° di latitudine in pieno Oceano Atlantico. Questi due anticicloni si influenzano vicendevolmente e coerentemente sia
quando si indeboliscono che quando si rinvigoriscono. L’indice NAO (North Atlantic
Oscillation) rappresenta la differenza fra l’anomalia di pressione misurata in Portogallo e quella misurata in Islanda nella stagione invernale. Quando l’indice è positivo,
l’anticiclone delle Azzorre (di natura caldo) spinge il ciclone d’Islanda verso nord,
generando nella regione tempo stabile anche fuori stagione (assenza di piogge, temperature superiori alla norma, ecc.). Quando l’indice è negativo, il ciclone d’Islanda
spinge l’anticiclone delle Azzorre verso sud-ovest portando, come di consueto, pioggia e freddo nella regione durante la stagione invernale. Questo fenomeno è molto
importante, in quanto il perpetrarsi di NAO positivi porta ad uno stravolgimento del
clima in tutta la regione del Mediterraneo.
Figura 1.2 - Indice NAO (North Atlantic Oscillation)
(Fonte: Bollettino WMO, 2007)
L’oscillazione Meridionale (ENSO)
I fenomeni di variabilità climatica interannuale più noti sono El Niño (riscaldamento) e la Niña (raffreddamento), meglio conosciuti sotto il nome di ENSO (El
Niño–Southern Oscillation).
ENSO scaturisce dalla interazione tra l’oceano Pacifico orientale e l’atmosfera
12
e si manifesta attraverso brusche variazioni della temperatura superficiale marina,
accompagnate da anomalie nelle precipitazioni e nella circolazione atmosferica.
Tali effetti si propagano dall’oceano Pacifico agli altri oceani (Atlantico ed Indiano lungo la fascia tropicale). Tale fenomeno è noto come “teleconnessione”.
Alcuni studi hanno dimostrato che ENSO influisce sensibilmente sulla variabilità delle precipitazioni invernali nel Mediterraneo orientale (Alpert et al., 2006).
Come si osserva dalla figura 1.3, la regione del Mediterraneo è influenzata a sud
da un regime climatico tropicale e monsonico, mentre a nord da un clima polare dominato dall’attività delle onde planetarie (Gualdi et al., 2005).
Figura 1.3 - Schema dei regimi climatici che caratterizzano l’area del Mediterraneo
(Fonte: Gualdi et al., 2005)
Di particolare importanza per la regione del Mediterraneo sono il monsone Asiatico ed il monsone Africano. Difatti, in un recente studio dall’Istituto di Biometeorologia italiano1 è stata ampiamente dimostrata la connessione tra l’intensità del monsone
dell’Africa occidentale (West African Monsoon, WAM) e la temperatura dell’aria nel
bacino del Mediterraneo durante la stagione estiva. Una maggiore intensità del monsone produce uno spostamento dell’anticiclone Libico verso nord fino ad invadere il
Mediterraneo occidentale portando subsidenza2 e condizioni di stabilità atmosferiche
(Gaetani et al., 2007).
Le correnti occidentali3 (Westerlies), invece, per effetto delle catene montuose e della discontinuità tra la terra ed il mare, formano le cosiddette onde planetarie (o onde di Rossby) che possono giungere fino alle zone equatoriali e polari.
13
Tali onde tendono ad allungarsi progressivamente lungo i meridiani, formando
nelle parti terminali, dei vortici che possono trasportare aria calda alle alte latitudini (formando anticicloni di blocco) e aria fredda alle basse latitudini. Nella
stagione fredda, l’onda planetaria in uscita dal continente Nord Americano porta
mal tempo verso l’Europa nord-occidentale o verso il Mediterraneo (Dalu et al.,
2007).
È facile dedurre, quindi, che la regione del Mediterraneo si trova in una zona di
transizione tra due regimi climatici molto differenti tra loro. Pertanto, una perturbazione del sistema può portare a radicali cambiamenti nelle caratteristiche del suo clima (Gualdi et al., 2005).
In base alla classificazione del climatologo Wladimir Köppen, basata su particolari valori della temperatura e della piovosità, la regione del Mediterraneo è caratterizzata principalmente da due regimi climatici: secco e temperato (figura 1.4).
Nell’ambito della categoria del clima secco si distinguono le fasce aride e semiaride (BW e BS). In queste aree le precipitazioni medie annue sono inferiori ai
250 mm, la temperatura del mese più freddo generalmente supera i 6 °C, mentre la
stagione secca può talvolta durare anche tutto l’anno come accade ad esempio in
molte città dell’Egitto. Le temperature estive sono molto elevate e comprese tra i
25 ed i 42 °C. Eccezionalmente nel settembre del 1922 ad Azizia, in Libia, si sono
registrati 58 °C, record fino ad oggi mai raggiunto in nessun’altra città al mondo.
L’umidità relativa è piuttosto bassa tranne che sulle fasce costiere. Nell’entroterra
spesso si verificano forti tempeste di sabbia i cui effetti possono propagarsi dal Sahara fino al Mediterraneo provocando bruschi aumenti di temperatura in tutta la
regione.
Contrariamente alle zone aride, laddove il clima è temperato (fasce Cs e Cf), le
precipitazioni sono distribuite durante tutto l’anno in particolare nei mesi autunnali ed invernali. In base al tipo di sottoclima, continentale o mediterraneo, le temperature e le precipitazioni stagionali possono variare notevolmente con la latitudine.
Nei paesi caratterizzati da un clima continentale le precipitazioni sono abbondanti e talvolta superiori ai 2.000 mm annui. Data la scarsità di catene montuose
nell’Europa del nord, le correnti atmosferiche provenienti dall’oceano atlantico
possono circolare liberamente nel territorio, rilasciando in tal modo l’umidità accumulata. Le temperature invernali sono piuttosto miti e difficilmente scendono
sotto lo zero, mentre quelle estive possono variare tra i 20 ed i 30 °C. Il clima tipicamente mediterraneo, invece, è caratteristico solo della fascia costiera dell’omonima regione. In tutto il mondo, le aree caratterizzate da questo particolare clima
sono cinque: il bacino del Mediterraneo, la California, il Cile centrale, la parte più
a Sud dell’Africa e l’Australia sud-occidentale. Rispetto al clima continentale la
piovosità è meno spiccata e le temperature estive sono più calde, specie lungo la
riva sud.
14
Figura 1.4 - Climi della regione del Mediterraneo secondo la classificazione di Köppen-Geiger
(Fonte: Riadattamento Peel et al., 2007)
Tabella 1.1 - Climi della regione del Mediterraneo secondo la classificazione di Köppen-Geiger
B Clima secco
(o arido)
C Clima temperato
D Clima rigido
E Clima Polare
BWh
BWk
BSh
BSk
Csa
Csb
Cfa
Cfb
Dsa
Dsb
Dsc
Dfa
Dfb
Dfc
ET
clima desertico caldo, oppure arido caldo
clima desertico freddo, oppure arido freddo
clima delle steppe calde, oppure semi-arido caldo
clima delle steppe fredde, oppure semi-arido freddo
clima mediterraneo con estate molto calda
clima mediterraneo con estate calda
clima temperato con estate molto calda
clima temperato con estate calda
clima con estate secca e molto calda
clima con estate secca e calda
clima con estate secca e fredda
clima senza stagione secca e con estate molto calda (o continentale)
clima senza stagione secca e con estate calda (o continentale)
clima senza stagione secca e con estate fresca
clima della tundra influenzato dall'altitudine e non dalla latitudine
(Fonte: Riadattamento Peel et al., 2007)
15
1.2 La vegetazione naturale nella regione del Mediterraneo
La differenza di vegetazione dipende fondamentalmente dalle diverse condizioni
climatiche (temperatura e piovosità) e dalla fertilità del suolo. Questi fattori determinano la presenza di un certo tipo di vegetazione che può essere identificata attraversi i
cosiddetti biomi. All’interno della regione del Mediterraneo sono presenti tre tipi di
biomi: il deserto, la vegetazione mediterranea e le foreste temperate.
Figura 1.5 - Mappa della copertura del suolo
(Fonte: Global Environment Monitoring Unit, www-gvm.jrc.it/)
16
Come si evince dalla figura 1.5, complessivamente la vegetazione nella regione
del Mediterraneo è piuttosto eterogenea: a sud è costituita prevalentemente da formazioni erbacee ed arbustive di specie sempreverde, mentre a nord da foreste di latifoglie e foreste miste (conifere e latifoglie). Una particolare peculiarità della vegetazione del mediterraneo è data dalla grande influenza dell’uomo sulle specie e questa è la
causa principale di così tanta diversificazione.
Per sopravvivere alla scarsità di precipitazioni, e quindi all’aridità4, le specie mediterranee hanno sviluppato nei periodi di siccità, due strategie: “resistenza” e “tolleranza” (Bussotti et al., 2005). Per far fronte allo stress idrico, infatti, la vegetazione
riduce naturalmente la copertura fogliare in modo da ridurre l’apparato vegetativo e
quindi la traspirazione. Una interessante strategia di tolleranza al clima caldo è rappresentata dall’ispessimento delle foglie che solitamente si presentano molto piccole
e coriacee. Questa caratteristica è anche nota come sclerofillia. Altri elementi legati al
clima che distinguono la vegetazione mediterranea sono, oltre allo sviluppo contenuto della chioma fogliare, la presenza di spine o peli sulle foglie (tomentosità).
Nelle aree classificate come aride e semiaride (mappa del clima, zone BW e BS)
la vegetazione è molto rada ed è costituita da poche specie erbacee o arbustive di tipo
xerofitico5. Le piante caratteristiche sono la palma da dattero, le grandi acacie, lo
sparto, la maerua crassifoliae e l’euphorbia. La vegetazione solitamente possiede un
apparato radicale abbastanza profondo ed esteso, in modo da assorbire acqua dagli
strati più profondi del suolo quando le temperature sono molto elevate, le precipitazioni sono assenti ed il terreno più superficiale è secco.
Figura 1.6 - Vegetazione tipica delle zone aride e semiaride nella regione del Mediterraneo
(Fonte: IAMB)
Nelle fasce a clima umido temperato (Csa e Csb) la vegetazione cambia in base al
sottoclima di appartenenza. Dove il clima è di tipo continentale, la vegetazione naturale è costituita principalmente da foreste di latifoglie e/o conifere. Le prime sono
composte da alberi ad alto fusto con foglie che cadono nei mesi autunnali. Sono diffuse prevalentemente nell’emisfero boreale (nord) nelle quali si possono ritrovare betulle, carpini, ontani, faggi, querce, castagni, tigli, olmi, noci, aceri e frassini. Procedendo verso nord, nelle regioni più fredde, vi sono zone di transizione, in cui le specie decidue (latifoglie) e le sempreverdi (conifere) convivono. Queste ultime sono ca-
17
ratterizzate dalla presenza del peccio, l’abete, il pino ed il larice i cui i fusti degli alberi possono raggiungere anche 40÷50 metri di altezza. Contrariamente alle foreste di
latifoglie, le conifere hanno foglie aghiformi presenti tutto l’anno.
Figura 1.7 - Bosco di larici e bosco di faggi
(Fonte: IAMB)
18
La nota macchia mediterranea, invece, è tipica del clima mediterraneo caratterizzata da una vegetazione stratificata su tre differenti livelli (superiore, intermedio e basale). Essa si presenta come una comunità di specie arbustive e floristica molto fitta.
Dal punto di vista strutturale è piuttosto complessa in quanto la sua composizione
può variare con la latitudine e quindi con l’abbondanza delle precipitazioni ed è particolarmente sviluppata nelle zone a terreno siliceo fresco e profondo.
La macchia ha spesso origine dalla foresta sempreverde a seguito di azioni di disturbo antropico come l’incendio ripetuto, il pascolo o i tagli frequenti (macchia secondaria) o può essere il risultato di una combinazione di fattori climatici (ad es. vento) ed
edafici molto difficili che mantengono la cenosi in una condizione di paraclimax impedendone l’evoluzione verso strutture propriamente forestali (macchia primaria) (Bussotti et al., 2005). La gariga, invece, è una macchia più rada di sempreverdi che cresce sui
terreni calcarei ed è formata principalmente da cespugli di bassa statura (ad esempio rosmarino, timo ecc.). Può essere considerata come una degradazione della macchia causata dal pascolo e/o dalla erosione del suolo.
La formazione arborea più sviluppata ed evoluta del clima mediterraneo è la foresta sempreverde dominata dal leccio (Quercus ilex) presente in tutto il bacino anche
se nella parte occidentale (Spagna e Portogallo) la sottospecie ilex (Quercus ilex
subsp. ilex), è sostituita dalla sottospecie rotundifolia (Quercus ilex subsp. ballota).
Specie vicariante, soprattutto nel settore orientale, è la quercia spinosa (Quercus coccifera subsp. coccifera e subsp. calliprinos). Oltre al bosco di leccio, un’altra specie
Figura 1.8 - Schema della macchia mediterranea
(Fonte: Sito WWF beta.wwf.it/)
Figura 1.9 - Esempio di fitta macchia mediterranea
(Fonte: IAMB)
molto diffusa in questa regione è la sughera (Quercus suber) soprattutto nella parte
occidentale del Mediterraneo (Bussotti et al., 2001). Nei versanti più freschi o a quote
maggiori, sono presenti querce caducifoglie, come la roverella (Quercus pubescens) e
il cerro (Quercus cerris) (Paola et al., 2002). Lungo la fascia costiera del versante
sud, allo stato attuale, la macchia mediterranea per molteplici ragioni è in via di degrado, pertanto la forma di vegetazione prevalente è la gariga-steppa costituita da
asfodeli e asteracee.
19
Un’altra formazione tipica delle aree a clima mediterraneo sono le pinete. Solitamente queste ultime sono di origine antropica realizzate per produrre pinoli o per scopi paesaggistici e turistici.
1.3 L’influenza del clima sull’agricoltura
Complessivamente la regione del Mediterraneo si estende per circa 850 milioni di
ettari di cui, in media, circa il 30% occupati da coltivazioni (seminativi e colture arboree) e pascoli, 8% da boschi e foreste e il restante 52% destinato ad altri usi (urbano e industriale) o occupato da zone desertiche (ISMEA-IAMB, 2004).
Secondo i dati FAO, allo stato attuale il bacino del Mediterraneo copre all’incirca
il 16% della produzione mondiale di frutta ed il 13% di verdura grazie anche alle particolari condizioni climatiche favorevoli; nello specifico produce il 97% di olive,
l’85% di nocciole, l’80% di fichi, il 60% di albicocche, il 54% di legumi, il 47% di
mandorle, il 45% di uva ed il 41% di datteri (Giove and Abis, 2007). Pertanto, dal
punto di vista produttivo, la regione del mediterraneo può essere considerata come l’habitat dell’olivo per eccellenza.
Grafico 1.1 - Produzione mondiale di olive nel 2005
(Fonte: elaborazione IAMB su dati FAO, 2005)
20
Tra i paesi settentrionali e meridionali del bacino esiste una sostanziale differenza
tra i livelli produttivi, dovuta fondamentalmente alle differenze di temperatura e piovosità, alla disponibilità delle risorse idriche ed alle differenti tecniche di lavorazione
del terreno. Allo stato attuale, la produzione agricola mediterranea utilizza circa il
40% del terreno arabile, pertanto considerevoli cambiamenti climatici potrebbero
compromettere seriamente il sistema economico di molti paesi.
Il clima influenza notevolmente il ciclo vegetativo delle colture agricole e, in particolar modo, il loro stato fitosanitario. Ai fini dello sviluppo vegetativo, la temperatura svolge un ruolo centrale. Quest’ultima è fondamentale nelle diverse fasi fenologiche6, in particolare quelle in corrispondenza della fioritura e dell’allegagione7. Le
gelate più dannose sono quelle primaverili ed autunnali. Lo stesso vale per le temperature elevate, soprattutto quando si superano i 40° C ed il terreno è secco. Su questo
argomento si parlerà in maniera più dettagliata nei prossimi capitoli.
1.4 Bibliografia
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1) Consiglio Nazionale delle Ricerche “Clima e Cambiamenti Climatici-Le attività di ricerca del CNR”, 2007.
2) La subsidenza è il movimento lento e discendente di una massa di aria verso il suolo,
caratterizzato da vento caldo e a raffiche.
3) Le correnti occidentali (Westerlies) sono venti che spirano da ovest verso est tra il 35°
e 60° di latitudine sia nell’emisfero nord che in quello sud.
4) Secondo l’UNEP si può parlare di aridità quando il rapporto tra la precipitazione annua e l’evapotraspirazione potenziale è inferiore al valore 0.2.
5) Le piante “xerofite” sono in grado di sopravvivere in condizioni di scarsissima umidità
del terreno ed hanno modeste esigenze idriche.
6) Le fasi fenologiche sono quelle fasi che scandiscono il ciclo di vita di una pianta (attività vegetativa, fioritura, fruttificazione, impollinazione e disseminazione).
7) L’allegagione è lo stadio iniziale della formazione del frutto.
22
2. Le principali cause dei cambiamenti climatici
N
egli ultimi trent’anni le conoscenze in merito alle fluttuazioni climatiche si sono
notevolmente consolidate. Tutto quello che fino al secolo scorso poteva essere
considerata solo un’ipotesi, oggi è divenuta una quasi certezza. Grazie alla ricerca,
che ha fatto notevoli progressi sull’argomento, ed ai numerosi scambi di informazioni
durante le varie conferenze, si sono raggiunti importanti traguardi.
2.1 Dalla prima conferenza mondiale sul clima ad oggi
Nel 1979 l’Organizzazione Meteorologica Mondiale8 organizzò la prima Conferenza mondiale sul clima durante la quale furono denunciate le prime apprensioni nei
confronti dei cambiamenti climatici. In tale circostanza si decise di eleggere una commissione internazionale che avesse il compito di valutare lo stato, le cause e le conseguenze dei cambiamenti climatici su scala globale e di elaborare un ventaglio di possibili scenari futuri. Pertanto fu stabilito un “programma mondiale di ricerca sul clima” (World Meteorological Climate Programme, WCRP) sotto la diretta responsabilità della WMO, dell’UNEP (United Nations Environment Programme) e dell’ICSU
(International Council of Scientifics Unions).
Riconoscendo che le emissioni a livello mondiale di alcune sostanze stavano modificando in misura significativa la concentrazione di ozono nella stratosfera9, tanto
da farne derivare effetti nocivi per la salute umana, per l’ambiente e per il clima, nel
1987 fu stipulato a Montreal il primo Protocollo sui cambiamenti climatici. Questo
trattato impose ai Paesi aderenti l’obbligo di contenere i livelli di produzione e di
consumo delle tali sostanze dannose (come ad esempio i clorofluorocarburi- CFCs).
Nel 1988, fu istituito il gruppo di esperti intergovernativo (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC), strutturato in tre Gruppi di Lavoro (Working Group)
ed una unità operativa (Task Force) ognuno con delle competenze specifiche descritte
di seguito:
• il Working Group I (WGI) valuta gli aspetti scientifici del sistema climatico e dei
suoi cambiamenti nel tempo;
• il Working Group II (WGII) valuta la vulnerabilità dei sistemi naturali e socioeconomici rispetto ai cambiamenti climatici, le conseguenze negative o positive, e le
strategie di adattamento;
• il Working Group III (WGIII) valuta le strategie di limitazione delle emissioni di
gas serra (GHG) e le altre strategie per la mitigazione dei cambiamenti climatici;
23
•
24
la Task Force, invece, effettua la supervisione dei programmi per la realizzazione
degli inventari nazionali dei gas serra.
Due anni dopo, fu pubblicato il “First Assessment Report” dell’IPCC, dal quale
emerse che effettivamente la temperatura media terrestre stava aumentando in maniera anomala. A fronte di tali risultati, durante la Conferenza delle Nazioni Unite tenutasi a Rio Janeiro del 1992, furono invitati i capi di governo sia dei paesi industrializzati e sia quelli in via di sviluppo, con lo scopo di sottoscrivere degli accordi sulla riduzione delle emissioni di gas serra presenti nella troposfera10. Pertanto, fu istituita la
Convenzione Quadro delle Nazioni Unite sui Cambiamenti Climatici (United Nations
Framework Convention on Climate Change - UNFCCC), che entrò in vigore il 21
marzo del 1994 essendo stata ratifica da 192 Paesi. Per rendere vincolante un trattato
o una convenzione, difatti, non è sufficiente la semplice adesione, ma è necessaria la
ratifica ovvero l’accettazione degli obblighi che ne scaturiscono.
L’organismo decisionale supremo dell’UNFCCC è rappresentato dalla Conferenza
delle Parti (COnference of the Parties- COP) che comprende tutti i Paesi ed i Territori che
l’hanno sottoscritta. Le nazioni che sostengono l’UNFCCC sono ripartite in tre gruppi:
• i paesi inclusi nell’Allegato I sono quelli industrializzati che fanno parte della
OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development) ed i paesi ad
economia in transizione (inclusa la Federazione Russa, gli Stati Baltici e diversi
paesi dell’Europa centrale e dell’est) detti anche “EIT Parties”;
• i paesi inclusi nell’Allegato II sono solo i membri dell’OECD elencati nell’Allegato I;
• i paesi del Non Allegato I sono per la maggior parte i paesi in via di sviluppo i
quali non hanno obblighi vincolanti per ciò che riguarda le emissioni di GHG.
La COP ha come scopo principale quello di riesaminare periodicamente gli accordi
stipulati nella Convenzione, incluso l’aggiornamento degli Allegati, tenendo in considerazione le nuove evoluzioni dei cambiamenti climatici (tecnologie innovative, impatti sociali ed economici e così via). Dall’evoluzione di questi dibattiti nacque l’esigenza di redigere un protocollo che, similmente a quello di Montreal, regolamentava le
emissioni di gas serra. Nel 1997 a Kyoto, in occasione della COP3, fu stilato un secondo trattato nel quale si stabilì una riduzione delle emissioni di gas serra del 6%-8% rispetto ai livelli del 1990, entro il 2008-2012. Per l’Unione Europea era stata prevista
una riduzione dell’8%, più degli Stati Uniti e del Giappone. Sull’effettiva modalità di
riduzione dei gas serra sorsero dei problemi di interpretazione. Il Protocollo di Kyoto,
infatti, introdusse in merito dei meccanismi di flessibilità basati sul principio che ogni
riduzione di emissione di GHG è conveniente a prescindere dal luogo in cui si compie.
Il funzionamento di questi meccanismi di flessibilità fu definito nel corso della COP7
tenutasi a Marrakesh nel 2001, riassumibili nel seguente modo:
• Meccanismo di sviluppo pulito – CDM (art. 12 del Protocollo di Kyoto): ogni paese
incluso nell’Allegato I11 può realizzare progetti nei paesi inclusi nel “Non Allegato
I” (non-Annex I Parties), con lo scopo di ottenere crediti sulle emissioni dei gas serra, purché tali progetti producano una riduzione delle emissioni di gas serra e sosten-
gano lo sviluppo economico e sociale dei paesi ospiti. Questo meccanismo riguarda
progetti nei paesi in via di sviluppo, per i quali tali obiettivi non sono fissati.
• Applicazione congiunta – JI (art. 6 del Protocollo di Kyoto): ogni parte inclusa
nell’Allegato I può realizzare progetti in altri paesi contenuti nello stesso allegato,
con lo scopo di ottenere crediti, congiuntamente con il paese ospite, sulle emissioni dei gas serra, purché tali progetti producano una riduzione delle emissioni di
gas serra e sostengano lo sviluppo economico e sociale dei paesi ospiti;
• Commercio dei diritti di emissione – ET (art. 17 del Protocollo di Kyoto): tutte le
parti incluse nell’Allegato B12 possono vendere o acquistare un numero non stabilito di unità di emissione al fine di adempiere agli impegni previsti dalla Convenzione Quadro.
Dunque, con questi principi di flessibilità risulta più conveniente realizzare gli abbattimenti di emissione ove i costi per attuarli sono più contenuti.
Affinché il commercio dei diritti (EJ) non fosse l’unico modo per estinguere i
propri debiti di emissione, l’Unione Europea ha proposto una serie di iniziative, unitamente a norme specifiche e rigidi controlli.
Sebbene gli Stati Uniti e l’Australia siano i paesi più inquinanti al mondo, nel
2001 non hanno rinnovato la loro adesione al Protocollo a causa dell’ingente impatto
negativo sull’economia dei due paesi. Nonostante il mancato appoggio di queste due
importanti nazioni, il protocollo di Kyoto è entrato in vigore nel febbraio del 2005 a
seguito di 176 ratifiche. Ad oggi sono state organizzate 13 Conferenze tra le Parti
(COP) nelle quali si sono raggiunti importanti traguardi. Difatti, nell’ultima COP tenutasi a Bali nel dicembre del 2007, l’Australia ha deciso di ratificare il Protocollo.
Nella Regione del Mediterraneo quasi tutti i paesi si sono sottoposti ai vincoli del
Protocollo di Kyoto, persino quelli non contemplati nell’Allegato I. Attualmente solo
la Turchia, essendo un paese con una economia in forte espansione, è ancora incerta
sulla questione.
Tabella 2.1 - Paesi considerati industrializzati e ad economia in transizione secondo il Protocollo di Kyoto
Australia
Austria
Belarus (b)
Belgio
Bulgaria
Canada
Croazia (b)
Repubblica Ceca (b)
Danimarca
Estonia
Comunità Europea
Paesi appartenenti agli Allegati I (B)
Finlandia
Lituania
Francia
Lussemburgo
Germania
Monaco (b)
Grecia
Olanda
Ungheria
Nuova Zelanda
Islanda
Norvegia
Irlanda
Polonia (b)
Italia (b)
Portogallo
Giappone
Romania (b)
Lettonia
Feder. Russa (b)
Liechtenstein (b)
Slovacchia (b)
(a) Paesi che non hanno ratificato il protocollo di Kyoto
(b) Paesi per i quali è prevista una COP e/o una decisione del CMP specifica
(Fonte: sito UNFCCC, 2008)
Slovenia (b)
Spagna
Svezia
Svizzera
Turchia (a) (b)
Ucraina (b)
Gran Bretagna
Irlanda del Nord
USA (a)
25
Tabella 2.2 - Paesi che hanno ratificato il Protocollo di Kyoto nella regione del Mediterraneo nel 2008
Paesi del
Mediterraneo
Albania**
Algeria
Cipro
Egitto
Francia*
Giordania
Grecia
Israele
Italia
Libano
Libia
Malta
Marocco
Portogallo
Siria
Spagna
Tunisia
Turchia
Allegato di
appartenenza
Non Allegato I
Non Allegato I
Non Allegato I
Non Allegato I
Allegato I
Non Allegato I
Allegato I
Non Allegato I
Allegato I
Non Allegato I
Non Allegato I
Non Allegato I
Non Allegato I
Allegato I
Non Allegato I
Allegato I
Non Allegato I
Allegato I
Ratifica del
Protocollo di Kyoto
1-04-2005
16-02-2005
16-07-1999
12-01-2005
31-05-2002
17-01-2003
31-05-2002
15-03-2004
31-05-2002
13-11-2006
24-08-2006
11-11-2001
25-01-2002
31-05-2002
27-01-2006
31-05-2002
22-01-2003
Non ratificato
Entrata in vigore
del Protocollo di Kyoto
30-06-2005
17-05-2005
16-02-2005
12-04-2005
16-02-2005
16-02-2005
16-02-2005
16-02-2005
16-02-2005
11-02-2007
22-11-2006
16-02-2005
16-02-2005
16-02-2005
27-04-2006
16-02-2005
16-02-2005
* Riserve e dichiarazioni
** Paesi per i quali è prevista una COP e/o una decisione del CMP specifica
(Fonte: sito UNFCCC, 2008)
2.2 Il buco dell’ozono
26
L’atmosfera terrestre è divisa in differenti strati ognuno dei quali svolge un ruolo
importante per ciò che riguarda i cambiamenti climatici. Per comprendere con maggiore chiarezza le cause che hanno determinato il riscaldamento globale della Terra, è
necessario porre una maggiore attenzione ai processi che avvengono nei primi due
strati superficiali (troposfera e stratosfera).
La stratosfera terrestre contiene una concentrazione relativamente alta di ozono
(O3), il quale svolge un’importante attività schermante nei confronti dei raggi ultravioletti (UV) provenienti dal sole. La concentrazione di ozono stratosferico varia con
la latitudine, risultando maggiore in corrispondenza della fascia equatoriale ovvero
dove l’irraggiamento solare è più intenso (WMO, 2007).
Per cause naturali, durante la stagione primaverile australe (in particolare nei mesi
di settembre e ottobre), la concentrazione di ozono stratosferico nell’area situata in
prossimità del Polo Antartico diminuisce. A questo decremento si aggiunge quello
provocato dagli inquinanti rilasciati nell’atmosfera dalle attività antropiche. Negli ultimi 30 anni questa riduzione ha raggiunto livelli tali tanto da indurre a parlare impropriamente di “buco dell’ozono”. Il problema è estremamente importante in quanto
una riduzione dell’effetto filtrante dell’ozono comporta un conseguente un aumento
dei raggi UV che giungono sulla superficie della Terra, con conseguenze deleterie
sulla salute umana, sul clima e sulla vegetazione. Difatti, i raggi UV possono avere
un parziale effetto inibitorio sulla fotosintesi delle piante, causando, nel caso di colture agricole, un rallentamento della crescita ed una riduzione del raccolto.
Sulla base degli studi condotti dal WMO (World Meteorological Organization),
rispetto agli anni 80 il valore medio annuo di ozono stratosferico è notevolmente diminuito. Eccezionalmente solo nel 2002 si è verificato un comportamento anomalo
(Newman et al., 2007), come si evince dalla figura 2.1. In questo particolare anno,
l’area del buco dell’ozono si è ridotta inspiegabilmente di circa 5 milioni di Km2 rispetto agli anni precedenti (Stolarski et al., 2005).
Figura 2.1 - Immagini satellitari della NASA del “buco dell’ozono” Antartico dal 1980
al 2008
(Fonte: Riadattamento immagini disponibili sul sito della NASA)
Le principali reazioni chimiche che determinano la distruzione di ozono nella
stratosfera riguardano alcuni composti del cloro e del bromo prodotti nella troposfera
dalle attività antropiche. I più importanti tra questi sono i clorofluorocarburi (CFCs), i
quali vengono usati come gas refrigeranti nei frigoriferi e nei condizionatori d’aria,
negli estintori antincendio e nella produzione di schiume espanse e di detergenti
(EEA, 1998). Per regolamentare l’emissione di queste sostanze fu approvato nel 1987
il Protocollo di Montreal, entrato in vigore due anni dopo.
27
Negli ultimi anni, la produzione di clorofluorocarburi (CFCs) è diminuita in
quanto è stata in parte sostituita dagli idroclorofluorocarburi (HCFCs) e gli idrofluorocarburi (HFCs), le cui emissioni, almeno al livello stratosferico, risultano meno
dannose; i primi, anche se in maniera ridotta, contribuiscono alla distruzione dell’ozono stratosferico, mentre i secondi incidono pesantemente sull’effetto serra (troposfera).
Figura 2.2 - Sostanze regolamentate dal Protocollo di Montreal
(Fonte: IPCC Report, Forster et al., 2007)
In risposta al protocollo di Montreal, l’emissione dei due più importanti CFCs
(CFC-11 e CFC-113) è leggermente diminuita dalla metà degli anni 90 (Forster et
al., 2007). Per il CFC–12, che rappresenta il terzo CFCs più importante a causa dell’elevato tempo di permanenza nella stratosfera (circa un secolo), si è osservato al
contrario un leggero aumento fino al 2003 ed un andamento stazionario fino al
2005.
L’evoluzione temporale degli idroclorofluorocarburi (HCFCs) mostra un andamento piuttosto anomalo. In particolare, sia l’HCFC-141b che l’HCFC-142b dagli
inizi degli anni 90 fino al 2000 hanno subito una rapida impennata stabilizzandosi fino al 2005.
28
Figura 2.3 - Evoluzione temporale dei più importanti alocarburi. L’unità di misura
utilizzata è il ppt (parte per trilione)
(Fonte: WMO Report, Fahey, 2007)
2.3 L’effetto serra
L’effetto serra è un fenomeno generato dalla presenza dell’atmosfera attorno al
pianeta. Parte della radiazione ricevuta dal sole viene assorbita dal suolo e parte viene
riflessa sottoforma di radiazioni infrarosse (ovvero radiazioni termiche). Alcuni gas
presenti nell’atmosfera, detti “gas serra” (GreenHouse Gases-GHG), assorbono gran
parte di tale radiazione trattenendola nella parte più bassa dell’atmosfera, detta “troposfera”. Quando la concentrazione di GHG aumenta si accumula una maggiore
quantità di energia radiante generando un maggiore riscaldamento sia della superficie
terrestre che dell’atmosfera. Dall’effetto serra dipende la possibilità della vita sulla
Terra, che altrimenti sarebbe troppo fredda (circa -15°C, 30 °C in meno rispetto alla
media attuale), tuttavia, se amplificato (per cause naturali o artificiali), può rappresentare un grave pericolo (Baldi et al., 2003).
I più importanti gas serra sono il vapor acqueo, il biossido di carbonio (o anidride
carbonica - CO2), il metano (CH4), l’ossido di azoto (N2O), l’ozono troposferico (O3)
ed altri gas presenti in quantità molto modeste, ma ritenuti ugualmente responsabili dei
29
Figura 2.4 - Rappresentazione schematica dell’effetto serra
(Fonte: Baldi et al., 2003)
cambiamenti climatici. La concentrazione dei gas serra dipende in larga misura dall’evaporazione degli oceani e dagli esseri viventi (sia dalle piante e sia dall’uomo).
La concentrazione di vapor acqueo nell’atmosfera pur essendo più elevata rispetto agli altri gas serra, come si può osservare dalla figura 2.4, non dipende direttamente dalle attività umane, ma semplicemente dal ciclo idrologico (effetto serra naturale).
L’aumento della concentrazione del vapor acqueo indurrebbe verosimilmente ad una
variazione della copertura nuvolosa, che a sua volta condurrebbe ad un raffreddamento del sistema. In realtà, si è visto che tale raffreddamento non è sufficiente tanto da
bilanciare l’effetto di riscaldamento prodotto dall’incremento della concentrazione
del vapor acqueo stesso (Baldi et al., 2003).
30
Il biossido di carbonio è principalmente prodotto dall’utilizzo dei combustibili
fossili nel settore dei trasporti, per la produzione di energia elettrica e del cemento ed
al cambio di uso del suolo. La capacità di assorbimento di questo gas da parte delle
piante è notevolmente diminuita sia a causa della deforestazione, sia per l’aumento di
anidride carbonica prodotta dalla deforestazione stessa. Negli ultimi 250 anni, la CO2
atmosferica è aumentata globalmente di 100 ppm13 (30%), per la precisione da
275÷285 ppm dell’era pre-industriale (Forster et al., 2007) a 379 ppm del 2005 (figura 2.5 e figura 2.6). Si osserva che il primo incremento di 50 ppm è stato raggiunto in
un arco temporale di 200 anni, mentre il secondo in soli 30 anni. Dal 1995 al 2005
l’incremento della concentrazione di CO2 atmosferica è stato circa di 19 ppm, il più
Grafico 2.1 - Distribuzione dei gas serra nell’atmosfera
(Fonte: Riadattamento Baldi et al., 2003)
alto per decade registrato dagli inizi degli anni 50. Il valore medio di aumento di concentrazione della CO2, determinato attraverso misure dirette, dal 1960 al 2005 è stato
di 1.4 ppm all’anno, mentre negli ultimi dieci anni ha raggiunto un valore di 2.0 ppm
all’anno (figura 2.5).
Figura 2.5 - Aumento della concentrazione di CO2 atmosferica negli ultimi 250 anni
(Fonte: Elaborazione CIHEAM-IAMB dei dati del Climate Research Unit e dell’IPCC,
Forster et al., 2007)
31
Le emissioni di metano sono strettamente legate all’attività agricola, alla distribuzione di gas naturale ed ai rifiuti solidi. La concentrazione complessiva di questo gas
nell’atmosfera è aumentata da 715 ppb circa, del periodo pre-industriale, a 1.732 ppb,
degli inizi del 90, fino ad un valore di 1.774 ppb registrato nel 2005 (Forster et al.,
2007). In realtà nelle ultime due decadi, il tasso di crescita del metano generato da
processi naturali è diminuito, pertanto con molta probabilità l’incremento osservato è
stato causato dall’agricoltura, l’uso dei combustibili fossili ed altri fattori non ancora
noti (figura 2.6).
Figura 2.6 - Concentrazione atmosferica di GHG durevoli negli ultimi 2.000 anni. Le
unità di misura utilizzate sono il ppm (parte per milione) ed il ppb (parte
per bilione)
(Fonte: IPCC Report, Forster et al., 2007)
32
L’ossido di azoto ha origine dalle attività antropiche come ad esempio l’uso di
fertilizzanti e dei combustibili fossili, ma anche in alcuni processi naturali che riguardano il suolo e gli oceani. Dal periodo pre-industriale fino al 2005, la concentrazione
di ossido di azoto è aumentata del 18%, da 270 ppb circa a 319 ppb (Foster et al.,
2007), mentre a partire dagli anni 80 sembra essere rimasta quasi costante mostrando
un lieve incremento dello 0.26% (figura 2.6).
I gas fluorurati sono gli unici gas ad effetto serra che non esistono in natura, ma
derivano dalle attività dell’uomo. I gas fluorurati che contribuiscono all’effetto serra
includono i clorofluorocarburi (CFCs), gli idrofluorocarburi (HFCs), i perfluorocarburi (PFC) e l’esafluoro di zolfo (SF6). Anche se questi gas serra sono presenti in
concentrazioni molto ridotte rispetto ai precedenti, hanno un tempo di vita molto lungo in atmosfera ed una elevata forza radiativa14 (figura 2.7). I clorofluorocarburi, come è già spiegato nel paragrafo 2.2, giocano un ruolo molto importante nella formazione del “buco dell’ozono antartico” e nella formazione di alcuni aerosol organici.
Tabella 2.3 - Le maggiori fonti antropiche di emissione di gas fluorati ad effetto serra
Gas Serra
CFCs (Clorofluorocarburi)
HFCs (idrofluorocarburi)
PFCs (Perfluorocarburi)
SF6 (Esafluoro di zolfo)
Fonti antropiche
Refrigerazione, condizionamento
Refrigerazione, condizionamento, industria chimica
Produzione di alluminio, industria elettronica
Distribuzione di corrente elettrica
(Fonte: IAMB, 2008)
L’ozono è prodotto sia nei processi naturali che in quelli originati dall’uomo e
può avere una duplice funzione in base alla distanza dalla superficie terrestre. L’ozono troposferico, contrariamente all’ozono stratosferico, ha un effetto negativo in
quanto influisce direttamente sull’effetto serra. Si produce grazie all’effetto combinato della radiazione solare ed alcuni composti prodotti per la maggior parte dall’uomo
(in particolare gli ossidi d’azoto ed i composti organici volatili) contribuendo alla formazione dello smog fotochimico15.
Gli aerosol atmosferici sono piccole particelle presenti nell’atmosfera aventi dimensioni, concentrazione e composizione chimica variabile e vengono prodotti da alcune attività industriali e dall’estrazione dei minerali. Gli aerosol, contrariamente ai
precedenti gas serra, generano un raffreddamento della superficie terrestre, in quanto
hanno la capacità di assorbire la luce solare ed agiscono indirettamente sulla formazione delle nubi. Tuttavia, data la breve vita degli aerosol in atmosfera (da settimane
a mesi) rispetto alla CO2 (quasi un secolo) l’effetto di riscaldamento prevale su quello raffreddante (Baldi et al., 2003).
I gas ad effetto serra ritenuti direttamente responsabili dei cambiamenti climatici dal Protocollo di Kyoto (Allegato A)16 sono solo l’anidride carbonica (CO2), il
metano (CH4), l’ossido di azoto (N2O), gli idrofluorocarburi (HFCs), i perfluorocarburi (PFCs) e gli esafluoro di zolfo (SF6), in quanto permangono nella troposfera per tempi molto lunghi (Long-Lived GreenHouseGases-LLGHG). Dalla figura 2.8, si evince il ruolo preponderante dell’anidride carbonica rispetto agli altri
gas, pertanto per stimare le emissioni di questi specifici GHG, è stata presa come
unità di riferimento la CO2. Questo non significa che gli altri gas hanno un minor
peso sull’effetto serra, in quanto ciò che più conta è il “potenziale potere di riscaldamento terrestre” (Global Warming Potential-GWP)17. In altre parole, in un orizzonte temporale di 100 anni, una tonnellata di biossido di azoto ha un effetto sul
riscaldamento terrestre quasi 300 volte superiore rispetto a quello di una tonnellata
di anidride carbonica. La stima delle emissioni dei gas serra viene spesso espressa
33
Figura 2.7 - I fattori con forza radiativa (radiative forcing) positiva contribuiscono al
riscaldamento del pianeta, mentre quelli con forza radiativa negativa contribuiscono al suo raffreddamento
(Fonte: IPCC Report, Forster et al., 2007)
in milioni di tonnellate di CO2 equivalente e si calcola con la seguente espressione
matematica:
dove:
34
CO2eq è l’emissione dei GHG aggregata (espressa in Kt/anno, Mt/anno o Gt/anno);
Ei sono le emissioni di ciascun gas serra (espressa in Kt/anno, Mt/anno
o Gt/anno);
GWPi è il “Global Warming Potential” di ciascun gas serra.
Tabella 2.4 - Valori dei GWPi stimati dall’IPCC considerando un orizzonte temporale
di 100 anni
Gas Serra
CO2
CH4
N2O
HFCs
PFCs
SF6
2005(a)
1
25
298
124-14800
7390-12200
22800
(a) Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), in Climate Change, 2007: Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing: The Physical Science Basis.
Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of IPCC Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
(Fonte: IPCC, 2007)
Le emissioni di GHG aggregate, valutate in base allo specifico GWP, dal 1970 al
2004 sono aumentate del 70%. In questo arco di tempo, il settore dei trasporti ha incrementato le proprie emissioni del 120%, mentre l’industria del 65%. Tra il 1990 ed
il 2004, invece, le emissioni derivanti dalle attività agricole sono cresciute del 27%
quasi quanto quelle del settore edile (Bernstein et al., 2007).
Figura 2.8 - Emissioni globali di gas serra aggregati
(a) Emissioni globali annuali;
(b) Emissioni per gas serra;
(c) Emissioni per gas serra per settore.
(Fonte: IPCC Report, Summary for Policymakers, Bernstein et al., 2007)
35
2.4 Le emissioni di Gas Serra (GHG) nei paesi del Mediterraneo
Tutti i Paesi che hanno sottoscritto la Convenzione Quadro sui Cambiamenti Climatici delle Nazioni Unite (UNFCCC), inclusi nell’Allegato I, sono tenuti a stilare un
inventario sulle emissioni dei gas serra della propria nazione. Nello specifico, nei National Inventory Reports del 2007, sono contenute la serie storiche delle emissioni di
gas serra di origine antropogenica dal 1990 al 2005, alcuni commenti sugli andamenti
osservati, l’analisi delle sorgenti chiave e dell’incertezza ad esse associata, le metodologie utilizzate, l’illustrazione del sistema di Quality Assurance/Quality Control a cui
è soggetto l’inventario e le attività di verifica effettuate sui dati stessi (APAT, 2007).
Questi reports sono pubblicati e disponibili sul sito web dell’UNFCCC18.
L’analisi delle emissioni dei gas serra riguarda il settore energetico, industriale,
agricolo e la produzione di solventi e di rifiuti solidi urbani. Dal 1990 ad oggi, nella
regione del Mediterraneo si è osservato un trend evolutivo dei GHG che va nettamente in contrasto con il target stabilito dal Protocollo di Kyoto, fatta eccezione per la
Francia e la Croazia.
Grafico 2.2 - Emissioni di GHG aggregate per i paesi dell’Allegato I dal 1990 al 2005
espressi in % esclusi i LULUCF19
(Fonte: sito UNFCCC unfccc.int/, 2008)
36
Grafico 2.3 - Emissioni di GHG aggregate per i paesi dell’Allegato I dal 1990 al 2005
espressi in % inclusi i LULUCF
(Fonte: sito UNFCCC unfccc.int/, 2008)
2.4.1 Emissioni di Gas Serra in Turchia dal 1990 al 2005
Nell’ultimo ventennio, la Turchia ha subito una profonda trasformazione che le ha
permesso il passaggio da un’economia agricola ad una industrializzata. Questo, dunque, spiegherebbe il perché dal 1990 al 2004 le emissioni aggregate di CO2 sono aumentate da 170 a 297 Tg20 (circa 74%) (figura 2.9). Le emissioni di CO2 costituiscono l’81% di quelle totali, generate principalmente dall’utilizzo dei combustibili fossili
per la produzione di energia elettrica. In realtà dal 2000, come si evince anche dalla
figura 2.10, per far fronte ai crescenti fabbisogni energetici, sono state introdotte nuove tecnologie meno inquinanti che tuttavia non sono bastate a contenere le emissioni
di GHG.
Ad ogni modo, l’agricoltura rappresenta ancora un elemento fondamentale del sistema economico turco, vantando la più estesa area coltivata dell’Europa occidentale
(circa 18 milioni di ha). Questo settore, infatti, è la seconda causa di emissione di metano, dopo la produzione di rifiuti solidi urbani. Per quanto riguarda l’ossido di azoto,
invece, i livelli di emissione dal 1990 al 2004 sono rimasti abbastanza stabili e l’evidente fluttuazione mostrata nella figura 2.11 è generata dalle continue richieste di acido nitrico da parte delle industrie.
37
Figura 2.9 - Emissioni totali di GHG aggregate in Turchia (espresse in Tg) per settore
dal 1990 al 2004
(Fonte: TURKSTAT, 2006)
Figura 2.10 -Emissioni totali di metano (CH4) in Turchia per settore (espresse in Tg)
dal 1990 al 2004
(Fonte: TURKSTAT, 2006)
38
Figura 2.11 - Emissioni totali di ossido di azoto (N2O) in Turchia per settore (espresse in
Tg) dal 1990 al 2004
(Fonte: TURKSTAT, 2006)
2.4.2 Emissioni di Gas Serra in Spagna dal 1990 al 2005
Le emissioni di GHG aggregate, rispetto all’anno base, in Spagna sono aumentate
del 52%, anche se il maggiore incremento si è verificato negli ultimi cinque anni. Questa variabilità è strettamente legata alla produzione di energia elettrica e quindi al consumo di combustibili fossili. Difatti, tra il 1990 ed il 2005, il settore energetico ha fatto
registrare un aumento di emissioni da 212.570 a 347.526 Gg21 di CO2 equivalenti.
Grafico 2.4 - Emissioni totali di GHG aggregate in Spagna (escluso i LULUFC) dal
1990 al 2005
(Fonte: Elaborazioni CIHEAM su dati del Ministerio de Medio Ambiente Español, 2007)
39
Grafico 2.5 - Emissioni totali di GHG aggregate in Spagna per settore nel 2005
(Fonte: Ministerio de Medio Ambiente Español, 2007)
A seguire, il settore agricolo è la seconda fonte di emissioni che tra il 1990 ed il
2005 ha subito un incremento del 12% (da 39.996 a 44.765 Gg CO2 equivalente).
L’evoluzione delle emissioni di questo settore dipende dal metano (proveniente dalla
fermentazione enterica) e l’ossido di azoto (dallo sfruttamento dei suoli agricoli). Nel
lungo periodo il metano mostra un andamento uniforme, mentre l’ossido di azoto presenta una evoluzione piuttosto altalenante.
Figura 2.12 -Evoluzione delle emissioni di CH4 ed NO2 in Spagna (espresse in Gg di
CO2eq) derivanti dal settore agricolo da 1990-2005
40
(Fonte: Ministerio de Medio Ambiente Español, 2007)
2.4.3 Emissioni di Gas Serra in Portogallo dal 1990 al 2005
Nel 2005 le emissioni totali stimate in Portogallo, escluso i LULUCF, ammontano
a 84.5 milioni di tonnellate di CO2 equivalente, circa il 41% in più rispetto al 1990.
Rispetto all’obiettivo previsto dal Protocollo di Kyoto le emissioni in questo paese
superano il valore stabilito del 20.8%.
Figura 2.13 - Emissioni di GHG aggregate in Portogallo dal 1990 al 2005
(Fonte: Portuguese Institute For The Environment, 2007)
Il settore delle energie è quello con il maggiore impatto sull’effetto serra, in quanto negli ultimi 15 anni ha subito un incremento del 54.7% generato da una pressante
crescita economica. In termini di aumento annuale è possibile individuare tre periodi:
dal 1990 al 1995 il tasso crescita è stato del 3.7%, da 1995 al 1999 è risultato del
4.7%, mentre dal 1999 al 2005 l’incremento è stato più moderato.
Figura 2.14 -Contributo alle emissioni totali di GHG in Portogallo nel 2005 (escluso i
LULUCF)
(Fonte: Portuguese Institute For The Environment, 2007)
41
Il settore agricolo è la seconda causa di emissioni di GHG, anche se negli ultimi
anni ha subito delle riduzioni: nel 1990 produceva il 13% delle emissioni totali, mentre nel 2005 quasi il 10%. Questo fenomeno dipende dal fatto che negli ultimi anni in
Portogallo il settore agricolo ha relativamente perso di importanza.
Il metano deriva principalmente dalla decomposizione anaerobica del materiale
organico dei sistemi biologici (come ad esempio la decomposizione e la fermentazione enterica degli animali), mentre la concentrazione di ossido di azoto dipende direttamente ed indirettamente dai suoli agricoli e l’uso di fertilizzanti sintetici.
Figura 2.15 - Evoluzione delle emissioni di CH4 ed N2O in Portogallo (espresse in Mt di
CO2eq) derivanti dal settore agricolo da 1990-2005
(Fonte: Portuguese Institute For The Environment, 2007)
2.4.4 Emissioni di Gas Serra in Grecia dal 1990 al 2005
Nel 2005 le emissioni di GHG aggregate (escluso i LULUCF) ammontano a 139
milioni di tonnellate di CO2 equivalente, mostrando un aumento del 26% rispetto ai
livelli del 1990. In particolare nel 2005, le emissioni di CO2, che costituiscono l’80%
del totale, sono aumentate approssimativamente del 32%.
Come si evince dal grafico 2.6, il settore delle energie copre il 78% delle emissioni totali (escluso i LULUCF) con un rialzo del 33.7% rispetto al 1990. Ciò è dovuto
fondamentalmente alla crescita del settore servizi e l’introduzione del gas naturale
(metano) nel sistema energetico della Grecia.
Il settore agricolo, che occupa il terzo posto con l’8.3% di emissioni di CO2eq, ha
subito invece una riduzione del 15% rispetto agli anni 90. Tale decremento è dovuto
ad una graduale riduzione di fertilizzanti sintetici contenenti elevate percentuali di
N2O. Questo settore, infatti, in Grecia è il maggiore responsabile delle emissioni di
ossido di azoto, circa 61%.
42
Grafico 2.6 - Contributo alle emissioni totali di GHG in Grecia nel 2005 (escluso i LULUCF)
(Fonte: Greek Ministry for The Environment, Physical Planning And Public Works, 2007)
Figura 2.16 - Emissioni di N2O (espresse in Kt di CO2eq) per settore in Grecia dal 1990
al 2005 (escluso i LULUCF)
(Fonte: Greek Ministry for The Environment, Physical Planning And Public Works, 2007)
2.4.5 Emissioni di Gas Serra in Italia dal 1990 al 2005
Da un’analisi di sintesi della serie storica dei dati di emissione dal 1990 al 2005,
si evidenzia che le emissioni nazionali totali di GHG aggregate, espresse in CO2
equivalente, sono aumentate del 12.1% nel 2005 rispetto all’anno base, a fronte di un
impegno nazionale di riduzione del 6.5% entro il periodo 2008-2012. In particolare,
le emissioni complessive di CO2 sono pari all’85% del totale e risultano nel 2005 superiori del 13.5% rispetto al 1990, mentre le emissioni relative al solo settore energetico sono aumentate del 14.5% (APAT, 2007).
43
Figura 2.17 -Emissioni aggregate di GHG (espresse in Mt di CO2eq) per settore in
Italia (inclusi i LULUCF) dal 1990 al 2005
(Fonte: APAT, 2007)
I maggiori responsabili di emissione di CO2 sono il settore dei trasporti ed il settore energetico industriale. In particolare il settore dei trasporti ha incrementato le
emissioni del 25% rispetto all’anno base, mentre il settore energetico del 19%.
Le emissioni provenienti dall’agricoltura (CH4 e N2O), invece, costituiscono solo
il 6.4% del totale (escluso i LULUCF) generate principalmente dall’uso dalla fermentazione enterica e dall’uso di fertilizzanti sia chimici che naturali. Tali emissioni, se
comparate a quelle dell’anno base, indicano una riduzione del 10%. Nello specifico le
emissioni di metano presentano un andamento in diminuzione (-4.4%) mentre quelle
di ossido di azoto sono in aumento (+6.2%).
Figura 2.18 -Evoluzione delle emissioni di CH4 ed N2O in Italia (espresse in Mt di
CO2eq) derivanti dal settore agricolo da 1990-2005
(Fonte: APAT, 2007)
44
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8) L’Organizzazione Meteorologica Mondiale (World Meteorological Organization WMO), fondata a Ginevra nel 1873 è un’organizzazione intergovernativa che comprende
187 Stati membri e Territori.
9) La stratosfera è lo strato di atmosfera terrestre compreso mediamente tra i 12 ed i 50
km di quota.
10) La troposfera è lo strato di atmosfera terrestre a diretto contatto con la superficie terrestre avente uno spessore variabile da 8 a 12 Km di quota (in base alla distanza dall’equatore), situato immediatamente sotto la stratosfera.
11) L’Allegato I contiene l’elenco dei paesi industrializzati ritenuti maggiormente responsabili delle emissioni di GHG, individuati dall’UNFCCC, e quelli ad economia in
transizione che spontaneamente hanno aderito alla Convenzione.
12) L’allegato B contiene gli stessi paesi appartenenti all’Allegato I e le relative percentuali di riduzione di emissioni di GHG rispetto all’anno base (1990).
13) pmm (parte per milione) è una unità di misura usata per indicare concentrazioni molto basse di gas o di sostanze disciolte. Rappresenta il numero di molecole (parti) della sostanza in esame (in questo caso specifico di gas) che sono presenti in un milione di molecole di miscela gassosa o di soluzione.
14) Le forze radiative (o forzanti radiativi-radiative forcing) sono quei fattori che influiscono direttamente sul riscaldamento globale del nostro pianeta. L’unita di misura utilizzata è il watt/m2.
15) Lo smog fotochimico è un particolare inquinamento dell’aria caratterizzato da un colore che sfuma dal giallo-arancio al marroncino generato dalla presenza di elevate concentrazioni di biossido di azoto (NO2).
16) Nell’Allegato A del Protocollo di Kyoto sono elencati i gas serra ed i settori/categorie
per ciascuna fonte di emissione.
17) Il Global Warming Potential (GWP) è un indice che rappresenta l’effetto combinato
tra il tempo di permanenza di ciascun gas serra nell’atmosfera ed il relativo potere di assorbimento della radiazione infrarossa emessa dalla Terra (riferito a quello della CO2).
18) unfccc.int/
19) LULUCF (Land Use, Land-Use Change and Forestry) ovvero uso del suolo, cambio dell’uso del suolo e silvicoltura. Il Protocollo di Kyoto attribuisce alle foreste ed ai suoli agricoli
elevate capacità di assorbimento di GHG. Al fine di chiarire la questione, l’IPCC ha preparato nel 2000 un Rapporto Speciale denominato “Land Use, Land-Use Change and Forestry”.
20) 1 Tg (Teragrammo) corrisponde ad 1(Mt) (Mega tonnellate o milioni di tonnellate).
21) 1 Gg (Gigagrammo) corrisponde a 10-3 Mt (Mega tonnellate o milioni di tonnellate).
46
3. Gli scenari climatici nel bacino del Mediterraneo
S
econdo l’IPCC (International Panel of Climate Change) che rappresenta l’istituzione di riferimento designata dalle Organizzazione delle Nazioni Unite per lo
studio dei cambiamenti climatici, il surriscaldamento globale della terra proseguirà
negli anni futuri anche nell’ipotesi in cui le emissioni di gas serra dovessero rimanere
costanti. In particolare, considerato che a fronte di aumenti di temperature inferiori a
2°C, si sono osservati impatti non trascurabili (Warren et al., 2006), l’Europa e il resto del mondo dovranno adattarsi ad inevitabili cambiamenti, anche se gli obiettivi di
stabilizzazione fossero raggiunti (IPCC, 2007). Pertanto, la conoscenza dell’evoluzione futura assume una grande importanza strategica soprattutto per settori fortemente
dipendenti dalle variabili maggiormente interessate dal cambiamento climatico, ad
esempio quello agricolo.
Prima di effettuare una panoramica delle possibili influenze dei cambiamenti climatici sulle variabili meteorologiche, si ritiene utile fornire una breve descrizione
delle incertezze connesse con i dati osservati, dato che questi sono uno degli elementi
base per la predisposizione delle proiezioni future.
Si ritiene opportuno evidenziare che il bacino del Mediterraneo, a seguito della
sua posizione geografica, rappresenta una zona di passaggio e quindi di notevole variabilità climatica. L’Unione Europea, infatti, ha finanziato un IP (Integrated Project)
finalizzato alla comprensione e alla valutazione degli impatti (CIRCE, 2007).
3.1 Le incertezze sui dati e sulle proiezioni future
I dati idrometeorologici indispensabili ad operare analisi statistiche finalizzate anche alla valutazione della evoluzione del clima sono generalmente acquisiti con differenti sistemi (ad es. in telemisura) e, pertanto, possono essere affetti da errori, sia in
fase di misura, sia in fase di trasmissione ai centri di raccolta ed elaborazione. Tali
operazioni possono pregiudicare l’affidabilità del monitoraggio in tempo reale dei fenomeni idrologici (Madsen, 1989).
In letteratura sono disponibili varie procedure di controllo automatico per la ricerca di errori nell’ambito degli archivi storici di dati di temperatura e precipitazione
(Rossi et al., 2006). Tali fattori, uniti ad altri di natura diversa, influenzano l’analisi
delle variabili considerate e di conseguenza anche le previsioni. Per la precipitazione
per esempio, a causa del suo carattere intermittente, le misure in situ sono solitamente
rappresentative dei valori su un’area piuttosto ristretta. Ciò nonostante, queste misure
vengono usate per definire i valori medi della precipitazione su celle di grigliato con
47
passo dell’ordine dei 100 Km, come ad esempio i dati del CRU (Mitchell and Jones,
2005) utilizzati dall’IPCC. La disponibilità di dati nelle aree montuose o oceaniche è
piuttosto carente in quanto gli unici dati misurati in situ sono quelli costieri, oppure
prelevati lungo le rotte di navi di opportunità. A questo problema si aggiunge quello
tecnico di misurare la precipitazione, particolarmente difficoltosa in condizioni di forte vento (Portoghese et al., 2008).
I modelli di nuova generazione
Negli ultimi anni si sono sviluppati modelli climatici sempre più accurati che
tengono in considerazione sia l’atmosfera che l’oceano. Questi modelli sono comunemente chiamati Global Climate Model (GCM) in grado di effettuare simulazioni su una griglia tridimensionale. Sono sistemi molto complessi e si basano su
un elevato numero di dati di input e di equazioni matematiche.
Purtroppo, quando si vuole passare ad una risoluzione maggiore (downscaling), con questi modelli le proiezioni potrebbero non essere del tutto attendibili.
Per ovviare a tali problematiche sono state sviluppate delle particolari tecniche di
downscaling (dinamico o statistico). Il “downscaling dinamico” utilizza gli output
dei GCM come condizioni al contorno per effettuare ulteriori simulazioni con modelli a scala inferiore (ad esempio a scala regionale o di bacino). Il “downscaling
statistico”, invece, consiste nello stabilire un legame statistico fra le variabili a
grande scala (predittori) e quelle che a scala regionale (predittandi) attraverso l’analisi delle serie storiche di ambedue.
Bisogna precisare, tuttavia, che il downscaling dei risultati dai modelli globali
di circolazione (GCM, global circulation models) ai modelli regionali di circolazione (RCM, Regional Circulation Models) non è un procedimento immediato ed
è condizionato da numerose incertezze (IPCC, 2007). Inoltre, a lungo termine esiste un margine di predicibilità per questi modelli a causa della presenza di alcuni
fenomeni caratterizzati da scale temporali maggiori come ad esempio El NiñoSouthern Oscillation (ENSO).
Rispetto al TAR (Third Assessment Report-IPCC) sono stati fatti notevoli miglioramenti nella valutazione delle proiezioni dei cambiamenti climatici e tali miglioramenti hanno rappresentato la base di lavoro delle discussioni e delle riflessioni svolte dall’IPCC ai fini della predisposizione del 4AR.
Per mitigare questi problemi, sono sorte le stazioni meteo satellitari e radar. Le
osservazioni satellitari permettono oggi di avere campi di precipitazione omogenei ad
elevata risoluzione e frequenza temporale su domini continentali fino a globali (Antonini et al., 2007) analogamente alle osservazioni radar.
48
3.2 Gli scenari dell’IPCC
L’IPCC, nel 2000, ha pubblicato il primo report (Special Report on Emission Scenarios) sui possibili scenari futuri sui cambiamenti climatici dell’intero globo terrestre che possono essere raggruppati in quattro gruppi principali, legate a variabili socio-politiche che vanno intese a loro volta come un insieme di scenari. In altre parole
ogni scenario può essere catalogato e riassunto nel seguente modo:
• A1 (World Markets): sviluppo economico di tipo consumista e globalizzato dove
si fa un largo uso delle risorse;
• A2 (Global Sustainability): sviluppo economico di tipo conservazionista e globalizzato;
• B1 (Provincial Enterprise): sviluppo economico di tipo individualista e localista;
• B2 (Local Stewardship): sviluppo economico di tipo conservazionista e localista.
Tabella 3.1 - Scenari proposti dall’IPCC (International Panel of Climate Change)
Possibili scenari
Crescita della popolazione
Uso dell’energia
Cambio di uso del suolo
Disponibilità delle risorse
Crescita tecnologica
(Fonte: IPCC, 2000)
A1
Bassa
Alta
Bassa
Media
Rapida
A2
Alta
Alta
Media
Bassa
Bassa
B1
Bassa
Bassa
Alta
Bassa
Media
B2
Media
Media
Media
Media
Media
Con il termine “localista”, in opposizione a quello di “globalizzato”, si intende
uno sviluppo dove dominano le soluzioni economiche caratterizzate da scarsa diffusione delle tecnologie e con ridotto flusso di scambio dei beni su scala globale. Il termine “conservazionista” indica invece uno sviluppo dove le innovazioni tecnologiche
non sono adeguatamente utilizzate e si preferiscono tecnologie più obsolete, ma ad un
minor costo di impiego. Infine, “consumista” ed “individualista” si riferiscono alle
dinamiche di utilizzo dei beni rispettivamente se questi vengono usati prevalentemente seguendo logiche collettive oppure logiche di scelta singole (Crisci A. et al., 2003).
Naturalmente ogni scenario comporterà conseguenti variazioni delle variabili climatiche a seguito di emissioni differenti di gas serra.
3.3 Come cambierà la temperatura nel XXI secolo
L’aumento della temperatura a seguito dell’incremento delle emissione dei gas a
effetto serra è un elemento sul quale tutti gli studiosi sono convergenti. Pertanto, l’entità del cambiamento climatico futuro dipenderà fondamentalmente dalle emissioni di
tale gas e dalla sensibilità del clima a questi gas. Dalla figura 3.1 si evince che all’orizzonte del 2100 il maggiore riscaldamento del pianeta si ottiene con uno scenario di
tipo A2 con il quale è previsto un incremento superiore ai 3°C.
49
Figura 3.1 - Le linee spesse sono le medie globali di più modelli del riscaldamento della
superficie (rispetto al periodo 1980-1999) per gli scenari A2, A1B e B1,
mostrati come la continuazione delle simulazioni per il XX secolo. Le aree
ombreggiate indicano l’intervallo di più o meno una deviazione standard
delle medie annuali di ogni singolo modello. La linea arancione si riferisce
all’esperimento in cui le concentrazioni sono mantenute costanti ai valori
dell’anno 2000
(Fonte: IPCC 2007)
In uno studio condotto da Giannakopoulos et al., (2005), si prevede che nella regione del Mediterraneo tra il 2030 ed il 2060 si potrebbe verificare un rialzo delle
temperature medie annuali da 1 a 3°C. Nel complesso si prevede che le temperature
aumenteranno su tutto il bacino ed in particolare il maggiore incremento si registrerà
nei paesi più a sud, nei Balcani, in Spagna e nell’Italia settentrionale, con variazioni
tra i 4-5°C nel periodo estivo e di 2°C in quello invernale.
Analizzando la situazione a livello stagionale si prevede:
• nel periodo invernale un incremento di 2°C in quasi tutto il bacino, eccetto nell’area a sud della Turchia;
• nella stagione primaverile, come nel caso precedente, un innalzamento di temperatura ovunque, tranne nell’Italia meridionale;
• nel periodo estivo crescite di temperatura fino a 4 - 5°C soprattutto in Spagna, Italia settentrionale, Balcani e Algeria;
• nel periodo autunnale, invece, un incremento di 2°C in quasi tutti i paesi.
In definitiva, il maggiore riscaldamento è atteso nell’entroterra piuttosto che lungo la costa, in particolar modo durante il periodo estivo.
50
Figura 3.2 - Proiezioni delle variazioni di temperatura alla superficie terrestre per l’inizio e la fine del XXI secolo rispetto al periodo 1980-1999. I pannelli centrali e quelli di destra mostrano le proiezioni medie di più modelli
AOGCM per gli scenari SRES B1 (in alto), A1B (nel mezzo) e A2 (in basso) mediati su un periodo di dieci anni dal 2020 al 2029 (centro) e dal 2090
al 2099 (destra)
(Fonte: IPCC 2007)
Figura 3.3 - Differenza tra la temperatura media giornaliera del periodo 1961-1990 e il
2030-2060 secondo lo scenario A2
(Fonte: Giannakopoulos et al., 2005)
Qualora questi scenari dovessero realmente concretizzarsi potrebbe verificarsi un
allungamento del periodo necessario per la crescita e lo sviluppo delle colture ed una
riduzione del periodo di maturazione. Si può facilmente dedurre che nelle regioni in
51
cui la temperatura già rappresenta un fattore limitante, negli anni a venire la situazione si prospetta piuttosto critica. Un aumento della temperatura media annuale di 2-3
°C potrà determinare una più lunga stagione di crescita a latitudini alte (maggiori di
60°) e medio-alte (fra 45 e 60°), mentre un maggiore riscaldamento, con relativo incremento del tasso evapotraspirativo, potrebbe limitare la stagione di crescita alle latitudini medie e medio-basse (Zinoni F. et al., 2003).
3.4 Le precipitazioni nel XXI secolo
A differenza di quanto riportato per le temperature, la variazione delle precipitazioni a seguito dell’incremento dalla quantità di gas a effetto serra emesso non è una
grandezza sulla quale gli studiosi sono concordi. In ogni caso gli esperti dell’IPCC riferiscono che per i paesi del bacino Mediterraneo, il ciclo idrologico subirà una radicale alterazione. Infatti, l’acqua si ridurrà dove è attesa e necessaria e riapparirà dove
è inaspettata provocando solo situazioni di caos (IPCC, 2007), le piogge già sporadiche diventeranno ancora più incerte. Per il bacino del Mediterraneo, queste riduzioni
sono valutate dal 4% al 27% in base al modello: in media la riduzione sarà circa del
20% (IPCC WGI, 2007).
In base allo scenario A2 elaborato da Giannakopoulos et al., (2005), sembrerebbe
che in futuro il regime delle precipitazioni sia in calo nella maggior parte dei paesi.
Le piogge probabilmente saranno sempre più scarse a sud, mentre al contrario più abbondanti nel nord Europa. Le estati, invece, saranno probabilmente sempre più aride
per tutti i paesi del bacino.
Figura 3.4 - Variazioni relative delle precipitazioni (in percentuale) per il periodo
2090-2099, rispetto al periodo 1980-1999. I valori sono le medie di più modelli basati sullo scenario SRES A1B da Dicembre a Febbraio (sinistra) e
da Giugno ad Agosto (destra). Le aree bianche indicano dove meno del
66% dei modelli concordano nel segno della variazione, e le aree punteggiate indicano dove più del 90% dei modelli concordano sul segno della
variazione
(Fonte: IPCC 2007: WG1-AR4)
52
La piovosità si manifesta in maniera differente nelle diverse stagioni ed in particolare potrebbe verificarsi:
• nel periodo invernale una diminuzione di piovosità su tutto il bacino, in particolare in Marocco e in Algeria; tale riduzione potrebbe raggiungere valori del 4050%;
• in primavera una situazione analoga al caso precedente;
• in estate un calo della piovosità estesa a tutti i paesi con variazioni persino del
60%; al contrario a Cipro, invece, potrebbe aversi un incremento delle precipitazioni del 40%;
• in autunno una condizione quasi stabile rispetto a quella attuale.
Analizzando anche un secondo scenario di tipo A2 ottenuto da altri autori (Giorgi
e Lionello, 2007) con un modello differente e relativo ad un arco temporale diverso,
si osserva una previsione analoga (figura 3.5).
Figura 3.5 - Differenza tra la precipitazione del periodo 1961-1990 e il 2070-2100 secondo lo scenario A2 nelle quattro stagioni (utilizzando il modello GME)
(Fonte: Giorgi e Lionello, 2007)
53
3.5 Gli eventi estremi ed i probabili scenari di rischio
Nonostante le incertezze sulla variabilità del clima gli studi fin qui svolti evidenziano una tendenza all’aumento degli eventi estremi; in particolare della siccità meteorologica per i paesi ad ovest della regione del Mediterraneo.
Su scala di bacino, secondo Weiß et al., (2007), considerando lo scenario A2 in
tutto il sud Europa i fenomeni di siccità saranno sempre più frequenti.
Naturalmente questa situazione climatica farà incrementare i fabbisogni idrici soprattutto in quelle aree dove l’agricoltura è molto sviluppata e la densità demografica
è eleva come ad esempio in Marocco, Algeria ed Egitto.
Per quanto riguarda le piogge intense, ovvero le piogge con durata di tre giorni
consecutivi, saranno sempre meno insolite, soprattutto in Italia (Giannakopoulos et
al., 2005). Anche i temporali e le trombe d’aria saranno più frequenti specie se l’emissione di CO2 continueranno ad aumentare (EEA, 2005). Difatti, secondo le previsioni i paesi più a rischio sono quelli del nord Europa, dove risiedono la maggior parte delle industrie.
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55
4. Possibili effetti dei cambiamenti climatici sulle
risorse idriche
L
a breve rassegna presentata nel capitolo precedente evidenzia alcune variazioni
di variabili meteoclimatiche a seguito di scenari di cambiamento climatico. Il
bacino del Mediterraneo sta subendo gli effetti di tali cambiamenti climatici in atto,
per cui potrà nel futuro prossimo subite in estrema sintesi sia un incremento dei volumi di evaporazione, generalmente soggetti a variazioni stagionali debolmente dipendenti dalla latitudine; sia all’alterazione del contenuto idrico nel suolo come diretta
conseguenza delle modificazioni subite dai processi di precipitazione ed evaporazione (Lionello et al., 2006).
4.1 Le risorse idriche e i cambiamenti climatici
Una marcata tendenza alla trasformazione dei regimi pluvio-nivali in regimi pluviali, correlata al mutato andamento dello stato di umidità del terreno, produrrà una diminuzione del deflusso annuo alle latitudini appartenenti al bacino del Mediterraneo
con la riduzione talora consistente del deflusso nelle stagioni primaverile ed estiva, più
accentuata alle latitudini inferiori, in conseguenza del minore apporto dello scioglimento nivale e dell’accresciuta dipendenza del deflusso fluviale dalle piogge. Questa è
sicuramente una delle conseguenze più evidenti dell’alterazione del ciclo idrologico;
per cui si potrà assistere ad una globale riduzione delle risorse idriche utili, particolarmente grave per i paesi dell’Europa centro-meridionale (Portoghese et al., 2008).
Sul piano delle infrastrutture preposte allo sfruttamento delle risorse idriche, la
possibilità che nella “storia idrologica” rinveniente dalle osservazioni ad oggi raccolte possano riconoscersi elementi di non-stazionarietà statistica, porta a dover riconsiderare i criteri di progetto e gestione delle opere, specie di quelle a servizio dei grandi
invasi artificiali.
Le possibili alterazioni del ciclo idrologico sono riconducibili a variazioni del regime idrologico verso un prevalente carattere pluviale (a partire dal regime nivo-pluviale), che verosimilmente inducono un incremento dei volumi di piena con una modificazione della ciclo-stagionalità dei fenomeni. Per cui, problemi relativi all’erosione del suolo potranno accentuarsi a causa del generale ampliamento della fascia di
variazione dei valori delle grandezze idrometeorologiche, quali le caratteristiche di
intensità e durata degli eventi di pioggia, con una conseguente modificazione della risposta idrologica agli eventi meteorici intensi.
Il cambiamento climatico ed i suoi effetti sulla disponibilità di risorse idriche potranno produrre una maggiore vulnerabilità degli acquiferi nelle regioni alle medie e
57
basse latitudini dell’emisfero nord fino alla fascia sub-equatoriale. Tale vulnerabilità
deve essere vista sotto il duplice aspetto dell’esaurimento dell’acquifero e del rischio
di un suo progressivo inquinamento causato sia dall’intrusione del cuneo salino nelle
zone costiere, sia dal peggioramento del rapporto di diluizione tra acqua ed inquinanti
derivanti dalle attività agricole e industriali (Burlando et al., 1991). La tabella 4.1 riassume la sensibilità ai cambiamenti climatici dei principali processi idrologici.
Tabella 4.1 -Sensitività ai cambiamenti climatici di alcuni dei principali processi idrologici comunemente rappresentati nei modelli matematici afflussi-deflussi per la simulazione in continuo
Variabile
Climatica/Idrologica
Precipitazione
Processo Idrologico
alterato dai C.C.
Tasso di pioggia e
frequenza dei nubifragi
Temperatura
Stato di umidità
del suolo
Processi SVAT
Umidità del Suolo
TemperaturaPrecipitazioneUmidità del Suolo
TemperaturaPrecipitazioneIrraggiamento
Deflusso superficiale
(Fonte: Rosso, 2007)
Modulo del modello
matematico in continuo
Durata, intensità media
e occorrenza dei nubifragi;
Fluttuazioni spazio-temporali
dei regimi di pioggia
Imbibimento iniziale
del suolo
Imbibimento iniziale
del suolo
Eccesso di
infiltrazione e/o
Saturazione
Sensitività
Manto nevoso
Scioglimento nivale
ALTA
Risposta idrografica
Dispersione geomorfologica
MODESTA
Produzione di deflusso
ALTA
MODESTA
ALTA
MEDIA
4.2 Trend climatici ed impatti sui processi idrologici superficiali
58
Da diversi anni nella letteratura scientifica internazionale compaiono studi idrologici e climatologici che indagano sulla presenza di trend nelle serie storiche di grandezze quali le piogge giornaliere, oppure i massimi annuali delle piogge di assegnata
durata, le temperature, ma anche nelle osservazioni della portata fluviale. Esistono,
infatti, studi sui trend nelle serie temporali di temperatura e di precipitazione assunti
come indicatori delle variazioni o cambiamenti climatici in atto (si vedano ad es. Lo
Vecchio e Nanni, 1995; Brunetti et al., 2000; Brunetti et al., 2001; Bonaccorso et al.,
2005; Cislaghi et al., 2005; Brunetti et al., 2006). Grazie anche alla ricostruzione di
una considerevole rete di stazioni di misura è stato infatti possibile analizzare (Brunetti et al., 2006) la significatività delle tendenze climatiche relative agli ultimi due
secoli. Sulla base di tecniche di omogeneizzazione dei dati e di regionalizzazione statistica, i risultati hanno mostrato trend sempre significativi di incremento delle temperature (specie di quelle minime giornaliere), mentre i trend di diminuzione delle precipitazioni solo in pochi casi si sono mostrati significativi. A questo proposito, un ar-
gomento di grande importanza pratica e di attualità per l’idrologia tecnica è costituito
dalla inferenza sui trend nella distribuzione di eventi estremi di una serie storica. Non
esistono infatti teoremi rigorosi, a differenza del caso degli estremi in processi stazionari, e quello che viene fatto nella pratica è di definire arbitrariamente una struttura di
trend (quasi sempre di tipo lineare) ed inferire statisticamente rispetto a quella (Speranza et al., 2006).
Vista la rilevanza della non stazionarietà delle distribuzione degli eventi estremi
sui problemi di verifica e dimensionamento delle opere idrauliche (Burlando e Rosso,
1991), si ritrovano numerosi lavori nei quali si affronta il problema dell’inferenza statistica degli eventi con assegnato tempo di ritorno (De Michele et al., 1998; Pagliara
et al., 1998; Brath et al., 1999; Frei e Schar, 2001; Bovo et al., 2004).
Di contro, gli studi di impatto sulle risorse idriche superficiali delle variazioni o
cambiamenti climatici si possono considerare ancora in una fase iniziale e tutt’altro
che esaustiva, in quanto basati sull’uso di modelli di simulazione dei processi idrologici di base, senza l’ausilio di osservazioni statisticamente significative. La via percorsa
è, dunque, quella di individuare e caratterizzare i processi idrologici ed eco-idrologici
maggiormente esposti alle perturbazioni di medio e lungo termine del clima.
Le diverse componenti del ciclo idrologico determinano, infatti, alterazioni nel regime difficilmente prevedibili a priori. Ad esempio, l’innalzamento delle temperature
e il cambiamento del regime delle precipitazioni determinano il progressivo scioglimento dei ghiacciai, ma anche la riduzione di permanenza stagionale degli apporti nivali nei bacini alpini (Bocchiola e Rosso, 2007), provocando così una modifica del
regime idrologico, non necessariamente una riduzione del deflusso annuo medio.
Mentre, l’effetto principale delle tendenze climatiche in atto, nelle zone di pianura, è
l’aumento dell’aridità di suoli e della frequenza di accadimento degli eventi siccitosi.
La valutazione a scala di bacino degli impatti dei cambiamenti climatici sul comportamento idrologico si basa solitamente sullo sviluppo di simulazioni idrologiche in
cui l’input climatico è definito mediante scenari climatici globali generati da modelli
di circolazione globale (GCM). Questi sono caratterizzati da una risoluzione spaziotemporale non adatta alla variabilità dei processi idrologici alla scala dei bacini di
medie dimensioni (con dimensioni al più dell’ordine delle migliaia di chilometri),
rendendo necessario lo sviluppo di procedure di adattamento locale degli scenari note
come downscaling (Giorgi e Mearns, 1991). Tra le procedure di downscaling, l’approccio deterministico è il più corretto per la rappresentazione fisica del sistema, ossia l’impiego di modelli climatici scala regionale (RCM) e a scala locale (LAM), che
adottano come condizioni al contorno gli output dei modelli climatici globali. In alternativa il downscaling viene spesso affrontato con metodi stocastici. Questo secondo approccio consente di modellare le condizioni climatiche future attraverso modelli
stocastici in grado di riprodurre adeguatamente le condizioni climatiche attuali; in
pratica, i parametri del modello stocastico vengono fatti variare per tenere in conto gli
effetti dei cambiamenti climatici, così come rappresentati dai modelli di circolazione
globale.
59
Figura 4.1 - Diagramma di flusso per la procedura di downscaling
(Fonte: IPCC 2007)
60
Un esempio significativo di tale metodo si deve a Burlando e Rosso (2002b) ed è
schematizzato in Figura 4.1. L’applicazione di tale tecnica ha consentito di analizzare
gli effetti dei potenziali cambiamenti climatici sui processi idrologici a cala di bacino
(Burlando et al., 1997; Burlando e Rosso, 2002a).
I risultati ottenuti con riferimento al bacino del fiume Arno, mostrano evidenti
modificazioni nelle distribuzioni degli estremi di precipitazione per assegnata durata
(Figura 4.2).
Gli stessi autori, mediante l’impiego di un modello afflussi-deflussi, hanno investigato gli impatti dell’alterazione climatica sui regimi di deflusso mensili. Le curve
di durata dei deflussi (Figura 4.3), che riassumono la variabilità inter-annuale della
portata, mostrano per l’Arno a Nave di Rosano e il Sieve a Fornacina una diminuzione dei deflussi ordinari e di piena in autunno e un incremento in inverno, da cui è
possibile desumere una ridotta capacità di accumulo e regolazione della risorsa superficiale.
Figura 4.2 - Confronto tra le distribuzioni di frequenza delle altezze di pioggia osservate e derivanti dallo scenario climatico a seguito di downscaling
(Fonte: Burlando e Rosso, 2002a)
Tale genere di studi di impatto, che coniuga i processi di interazione tra clima e
idrologia del bacino, dovrà auspicabilmente essere posto a base dei futuri piani di utilizzazione delle risorse idriche.
Anche gli studi che mirano a comprendere le possibili modificazioni nelle interazioni clima-suolo-vegetazione per effetto di mutamenti nelle caratteristiche climatiche sono di interesse strategico per il bacino del mediterraneo. Esiste, infatti, una crescente evidenza che la risposta ecologica ai cambiamenti climatici potrà comportare,
tra gli altri effetti, una riduzione della produttività primaria assieme ad alterazioni
nelle composizioni delle comunità vegetali, come conseguenza delle variazioni nelle
dinamiche temporali dell’umidità del suolo e dei periodi di stress idrico (es. Porporato et al., 2004).
61
Figura 4.3 - Esempio di impatto del cambiamento climatico sui regimi di deflusso
mensili (curve di durata mensili) valutato mediante modello afflussi-deflussi
(Fonte: Burlando e Rosso, 2002b)
4.3 Impatti sulle acque sotterranee
62
Le acque sotterranee rappresentano un importante elemento del ciclo idrologico,
essendo una sorgente cruciale per gli ecosistemi costieri e per le aree umide, oltre che
la maggiore fonte di approvvigionamento per le regioni aride e semi-aride del Mediterraneo. Ciononostante, le ricerche svolte sui potenziali impatti a seguito di cambiamenti climatici sono molto limitate. Un primo elemento di debolezza per i sistemi
idrogeologici è rappresentato dalla scarsità di serie di lunga durata riguardanti la portata di sorgenti di una qualche consistenza.
Il meccanismo di alimentazione delle risorse idriche sotterranee è ben noto; per
cui, modificazioni nelle caratteristiche della pioggia efficace alterano sia la quantità
di ricarica, che la durata della stagione di ricarica (Eckhardt et Ulbrich, 2003). Ne
consegue che un incremento delle piogge invernali, come definito dagli scenari per
latitudini medie, potrà dar luogo ad aumenti della ricarica dei corpi idrici sotterranei;
per contro, una temperatura più alta provocherà una maggiore evaporazione e quindi
condizioni persistenti di deficit idrico nel suolo (Portoghese et al., 2003).
Su tali basi metodologiche, gli studi sviluppati sono circoscritti a siti specifici; per
cui, ad esempio, Bouraoui e coautori (1999) hanno previsto riduzioni sostanziali di ricarica per un acquifero localizzato nei pressi di Grenoble, Francia, dovuto quasi completamente ad aumenti di evapotraspirazione durante la stagione di ricarica; Sand-
strom (1995) ha modellizzato la ricarica di un acquifero in Tanzania centrale e ha mostrato che, a fronte di una riduzione del 15% nella pioggia, senza cambiamenti nella
temperatura, è risultata una riduzione del 40-50% della ricarica; Loaiciga e coautori
(1998) hanno simulato l’effetto di scenari di cambiamento climatico sui livelli di acque sotterranee in una zona del Texas, dove è localizzato un acquifero pesantemente
sfruttato la cui alimentazione avviene per infiltrazione di acqua fluente, evidenziando
una riduzione di livello delle acque sotterranee e di portata delle sorgenti in conseguenza ai valori più bassi di portata fluente nei corsi d’acqua.
Un altro fenomeno indotto dai cambiamenti climatici è quello dell’aumento del livello del mare che potrà produrre un impatto riflesso sugli acquiferi costieri, ossia un
incremento di intrusione salina (IPCC, 2007). In tali aree la riduzione delle precipitazioni accoppiata con l’aumento del livello del mare provocheranno una diminuzione
del volume utilizzabile di acqua, (Amadore et al., 1996). Per l’Italia, il rapporto dell’ENEA (2002) richiama l’attenzione sulle conseguenze dell’innalzamento del livello
medio del Mar Mediterraneo (dovuto alla dilatazione termica prima che allo scioglimento delle calotte polari) e, quindi, sull’invasione marina delle aree costiere basse e
delle paludi costiere, accompagnata da minori capacità di ripascimento delle spiagge
da parte dei detriti solidi dai fiumi (fiumi con portate medie più ridotte a causa della
riduzione delle precipitazioni e delle opere di ritenuta), e sull’ingresso del cuneo salino negli acquiferi della fascia litorale.
Alcuni studi approfondiscono il rapporto tra caratteristiche idroclimatiche e grandezze idrogeologiche quali i livelli idrici di falda e le portate delle sorgenti. De Vita e
Fabbrocino (2006) hanno recentemente presentano una ricerca in cui mettono in evidenza le ripercussioni dei fenomeni atmosferici a grande scala, nello specifico il
NAO (Oscillazione del Nord Atlantico), sulla ricarica degli acquiferi. Secondo gli autori, la variabilità pluriennale delle precipitazioni in Campania nel periodo 1921-1999
non sarebbe caratterizzata da un trend dominante, ma da una complessa ciclicità pluriennale, ben correlata con l’indice NAO. Un’analoga correlazione con l’indice NAO
è stata riscontrata con la variabilità della portata della sorgente di Caposele, una importante scaturigine del massiccio carbonatico dell’Appennino Campano. Sulla stessa
sorgente di Caposele sono state condotte altre analisi di tipo pioggia-portata; ad
esempio Fiorillo e coautori (2007b) hanno indagato le relazioni fra la portata erogata
e le precipitazioni degli anni precedenti ai fini della previsione su base probabilistica
delle magre della sorgente stessa. Fiorillo e coautori (2007a), inoltre, hanno analizzato la relazione pioggia-portata per un’altra grande sorgente dell’Italia centro-meridionale, il Serino, mettendo in evidenza la relazione fra la portata totale della sorgente
(Figura 4.4) e la pioggia effettiva totale nell’anno idrologico, ma anche la dipendenza
della portata sorgiva con la pioggia cumulata su un lungo periodo antecedente. L’attenuazione della portata sorgiva osservata di recente, secondo gli autori, potrebbe essere dovuta anche all’aumento delle temperature e alle estrazioni di acqua direttamente
dal serbatoio sotterraneo sin dal 1989. Similmente, Cambi e Dragoni, (2000); Cambi
e coautori, (2003); Di Matteo e Dragoni, (2006), hanno proposto l’analisi di alcuni si-
63
stemi sorgivi, lacustri e fluviali dell’Italia centrale, in relazione a possibili riduzioni
dell’afflusso del 20% nei prossimi decenni. In conseguenza dell’ipotizzato trend di riduzione della precipitazione nella regione sono state calcolate, tramite modelli matematici, le riduzioni attese del deflusso sorgivo o del volume immagazzinato nei bacini
lacustri.
Figura 4.4 - Serie storica delle portate medie annuali della sorgente del Serino e corrispondente andamento della media mobile 11-ennale
(Fonte: Fiorillo et al., 2007a)
In sintesi, relativamente alle acque sotterranee, risorsa fondamentale per l’approvvigionamento potabile ed irriguo nel bacino del Mediterraneo, nelle ricerche più recenti si tenta di mettere in luce la sensibilità del sistema naturale alle alterazioni climatiche, in modo da poter prevederne gli impatti a seguito dei probabili cambiamenti
climatici. Uno dei limiti oggettivi delle attuali conoscenze dei sistemi idrogeologici è
nella difficoltà di separare gli effetti delle alterazioni climatiche dalle altre forzanti legate allo sfruttamento crescente di tali risorse.
4.4 La qualità delle acque e i cambiamenti climatici
L’ultimo elemento trattato in questo capitolo riguardante gli effetti dei cambiamenti climatici sulle risorse idriche è quello dei possibili impatti sulla qualità dei corpi idrici.
Gli studi relativi all’impatto sulla qualità delle acque a seguito di cambiamenti
climatici sono molto limitati a causa della limitatezza dei trend osservativi di alcune
64
grandezze rappresentative della qualità delle acque, e della impossibilità di asserire
con certezza la dipendenza dei fenomeni di depauperamento osservati dai cambiamenti climatici.
I cambiamenti climatici possono alterare i processi chimici nel suolo attraverso le
mutate condizioni di umidità e temperatura (White e Blum, 1995). Con riferimento alle acque fluenti, è prevedibile che le modificazioni di portata dei fiumi altereranno di
conseguenza le concentrazioni ed i carichi totali di sostanze disciolte. Ad esempio,
Carmichael e coautori (1996) hanno mostrato come temperature più alte e portate
estive più basse nel Fiume Nitra, in Slovacchia, producano riduzioni sostanziali dell’ossigeno disciolto. In Finlandia, Frisk e coautori (1997) e Kallio e coautori (1997)
hanno spiegato i cambiamenti della qualità dell’acqua fluente in termini di eutrofizzazione e trasporto di nutrienti. Cruise e coautori (1999), operando alcune simulazioni,
hanno ottenuto incrementi di concentrazioni di nitrato negli Stati Uniti del sud-est,
pur con una riduzione del nitrato totale trasportato. Simili risultati sulla riduzione del
carico totale di nitrato e fosfato mobilizzati sono stati ottenuti in un bacino del Minnesota (Hanratty e Stefan, 1998) e su aree costiere dell’Atlantico (Alexander et al.,
1996).
Indagini sull’influenza della maggiore frequenza delle piogge intense sulla qualità
delle acque sono state condotte da Lo Porto e coautori (2007) in bacini a clima mediterraneo (il Rio Mulargia in Sardegna e il fiume Alento in Campania), nei quali gli effetti delle variazioni climatiche sono stati simulati mediante il modello idrologico
SWAT. Tra i risultati più significativi a carico delle caratteristiche di qualità, sono stati riscontrati l’aumento dell’erosione e del trasporto di nutrienti e sedimenti, particolarmente evidenti in occasione di eventi meteorici intensi susseguenti a prolungati periodi asciutti. Simili risultati sono stati ottenuti da Garnier e coautori (2007) in un bacino dell’Appennino centrale.
Relativamente più semplice è la previsione dell’impatto dei cambiamenti climatici sui regimi termici dei corpi idrici. Un esempio di modificazione dei regimi termici
in alcuni grandi corpi idrici superficiali in Europa è riportato in Figura 4.5 (EEA,
2007). Secondo i modelli di impatto, l’incremento di temperatura sarà inferiore rispetto a quello atmosferico, ma difficilmente prevedibile a causa delle complesse interazioni con i contributi provenienti dalle acque sotterranee e dell’idrologia del bacino in genere.
Altrettanto complessa è la previsione degli impatti sui laghi. Le variazioni di temperatura nei laghi a seguito di modificazioni climatiche si presenteranno, infatti, in
modi differenti a seconda delle condizioni di stratificazione termica e di circolazione
degli stessi laghi (Tartari et al., 2002). Ad esempio, un’analisi effettuata per i laghi
lombardi, per il periodo 1970-2000, ha messo in evidenza un incremento della temperatura ipolimnica di circa 1,5°C (Figura 4.6). Tale incremento può ridurre la frequenza di eventi di circolazione con il confinamento di sostanze inquinanti nello strato
profondo e il conseguente esaurimento dell’ossigeno disciolto ipolimnico (Tartari et
al., 2000).
65
Figura 4.5 - Alcuni esempi di variazione della temperatura in acque interne
(Fonte: EEA, 2007)
66
Figura 4.6 - Analisi delle temperature delle acque lacustri nell’area alpina e sub alpina
della Lombardia, per il periodo 1970-2000
(Fonte: Tartari et al., 2000)
4.5 Sintesi degli effetti dei cambiamenti climatici sulle risorse idriche
La disamina sopra riportata giunge ad alcune conclusioni che si ritiene opportuno
evidenziare sia per la loro importanza, che per l’impatto e l’interazione con altri comparti ambientali. A tale scopo si è presa a modello l’efficace schematizzazione presentata da Rosso (2007) in occasione della relazione presentata alla Conferenza sui Cambiamenti Climatici del settembre 2007:
a) le precipitazioni subiranno:
• modifiche della struttura degli eventi, del regime, degli estremi, superiori
all’incertezza associabile alle previsioni in stato stazionario;
• aumento del rischio (volumi più elevati a parità di durata), maggiore per
eventi rari;
• riduzione della piovosità estiva, aumento di quella invernale, ma
• riduzione delle precipitazioni nevose.
b) i deflussi saranno influenzati da:
• anticipazione, intensificazione e prolungamento dello scioglimento nivoglaciale;
• aumento e maggiore variabilità nei mesi invernali, diminuzione nei mesi
estivi e autunnali, effetti sulla durata delle portate;
67
•
diminuzione generale dei deflussi, riduzione della ricarica delle falde, aumento del deficit idrologico, riduzione dell’evapotraspirazione effettiva
(riduzione del contenuto idrico dei suoli).
Da cui gli scenari che si prospettano per la ricerca applicata allo studio degli impatti (da cui si dovrà arrivare alle azioni per l’adattamento e la mitigazione), si possono così sintetizzare:
• È possibile ed opportuno quantificare gli effetti del cambiamento climatico a scala di bacino;
• L’analisi a scala di bacino può rivelare effetti altrimenti mascherati nell’analisi a
scala globale;
• Il livello di accuratezza dovrà essere adeguato per l’analisi di strategie di adattamento e mitigazione;
• È necessario concentrare gli sforzi verso una nuova impostazione delle strategie
di progettazione delle opere idrauliche di accumulo, regolazione e sfruttamento
della risorsa;
• È opportuno caratterizzare e quantificare i meccanismi di retroazione e la capacità
di adattamento del sistema clima/idrologia-suolo-vegetazione.
4.6 Bibliografia
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72
5. Sviluppo e impiego di indicatori dei cambiamenti
climatici nell’area mediterranea
S
econdo le più recenti valutazioni della Commissione Europea riguardanti i fenomeni legati ai cambiamenti climatici e all’adattamento, le regioni dell’Europa
meridionale e tutto il bacino del Mediterraneo, dove le risorse di acqua dolce già scarseggiano, saranno soggetti a fenomeni di siccità sempre più frequenti accompagnati
dal deterioramento della qualità dell’acqua.
Tuttavia, nonostante le proiezioni climatiche ottenute mediante i modelli di circolazione globale (GCM) per effetto degli scenari verosimili di evoluzione dei gas-serra
non lascino dubbi sula diminuzione delle disponibilità idriche per il Mediterraneo,
l’entità degli impatti causati dai possibili deficit idrici è tutt’altro che definita.
Non a caso, il Libro Verde della Commissione (Commissione delle Comunità Europee, 2007) concernente i possibili interventi dell’UE per l’adattamento ai cambiamenti climatici, pone tra le 28 domande principali al primo posto la seguente:
Quali saranno gli impatti più gravi sull’ambiente naturale, sull’economia e sulla
società in Europa?
Tra le soluzioni prioritarie individuate dalla Commissione per fornire risposte consistenti a tale domanda è dato il maggiore risalto alla linea d’azione per “ridurre l’incertezza ampliando la base di conoscenze mediante attività di ricerca integrate sul clima”.
Disporre di risultati scientifici attendibili è riconosciuto, infatti, quale fattore di capitale importanza per la politica sul clima. Nonostante i notevoli progressi realizzati nella
comprensione del sistema Terra-clima, permangono ancora molte incertezze, soprattutto
in relazione alla possibilità di ottenere previsioni più accurate e dettagliate sugli impatti
dei cambiamenti climatici a livello locale e regionale e sui costi e sui benefici delle misure di adattamento per orizzonti temporali più ravvicinati, ad esempio il 2020-2030.
Condizione fondamentale è che le attività di ricerca approfondiscano la complessità delle interrelazioni tra fattori che non possono essere analizzati indipendentemente gli uni dagli altri. In tal senso, il Settimo programma quadro di ricerca dell’UE
(2007-2013) riserva notevole spazio ai cambiamenti climatici, sotto il profilo delle
capacità di previsione, della modellizzazione e delle strategie di adattamento.
Ad analoghe conclusioni si è giunti con la conferenza nazionale sui cambiamenti
climatici tenuta a Roma nel settembre 2007 (http://www.conferenzacambiamenticlimatici2007.it). Dai lavori della conferenza sono infatti emerse le priorità di azione del
Ministero dell’Ambiente al fine di promuovere una vasta opera di ricerca e conoscenza delle maggiori criticità connesse agli effetti del cambiamento climatico, mediante
la preparazione, con il coinvolgimento del mondo della ricerca, di rapporti periodici
sul monitoraggio dei cambiamenti climatici e dei loro effetti sull’ambiente, sulla salute dei cittadini, sull’economia.
73
74
Le conseguenze dei cambiamenti climatici includono l’incremento del rischio di
inondazione e di siccità, la perdita di biodiversità, nuove minacce alla salute umana, e
danni ai settori economici, quali quello energetico, agro-forestale, e del turismo. Di conseguenza gli strumenti di ricerca e caratterizzazione degli impatti possibili hanno la forma di indicatori sintetici che, combinando, a varie scale spaziali, diverse variabili ambientali ed antropiche, offrono utili informazioni sulle tendenze evolutive degli impatti
legati alle modificazioni climatiche. Analogamente, gli indicatori di impatto sono adottati per individuare le misure di adattamento e mitigazione, volutandone l’efficacia nel
tempo e l’interazione con le complesse catene di processi ambientali ed antropici.
L’Agenzia Ambientale Europea (EEA) insieme al JRC (Joint Research Center) e
al WHO (World Healt Organization) ha recentemente pubblicato una valutazione degli impatti dei cambiamenti climatici in Europa attraverso un’ampia raccolta di indicatori (EEA-JRC-WHO, 2008).
Gli obiettivi di tale rapporto sono di presentare una nuova raccolta di informazioni
sugli impatti dei cambiamenti climatici, rilevabili sia nelle osservazioni passate, che nei
possibili scenari futuri, studiati mediante indicatori che identificano i settori e le regioni
maggiormente vulnerabili e che richiedono azioni di adattamento, nonché un incremento
dell’attività di monitoraggio per ridurre l’incertezza dei modelli di impatto.
Il corpo centrale del rapporto riassume l’entità, i trend del passato e le proiezioni
future di oltre 40 indicatori di impatto, rispetto ai 22 del precedente rapporto (EEA,
2004). Detti indicatori sono descrittori dei sistemi atmosferico e climatico, della criosfera, del mare, dell’ambiente terrestre, della biodiversità, del sistema agro-forestale,
del suolo, dello stato quantitativo delle acque (incluse le piene e le siccità), della qualità ecologica delle acque e della salute umana.
Nella regione del Mediterraneo gli impatti dei cambiamenti climatici nei diversi
comparti dell’ambiente e dell’economia, determinati mediante gli indicatori presi in
esame, sono riassumibili in:
• diminuzione della precipitazione annua;
• diminuzione del deflusso fluviale;
• incremento degli incendi boschivi;
• diminuzione delle rese colturali;
• incremento della domanda idrica in agricoltura;
• aumento del rischio di desertificazione;
• minore produzione di energia idroelettrica;
• maggior numero di decessi per ondate di calore;
• aumento delle malattie legate allo spostamento su scala geografica di persone,
animali e merci (vector-borne diseases);
• diminuzione dei flussi turistici estivi;
• alto rischio di perdita della biodiversità.
Nonostante i risultati raccolti dalle numerose attività di ricerca sugli impatti in
Europa, il rapporto evidenzia la necessità di un miglioramento nei sistemi di monitoraggio e analisi ambientale ad opera dei singoli stati e degli organi internazionali.
5.1 Alcune valutazioni di impatto dei cambiamenti climatici mediante l’impiego di indicatori
L’EEA ha individuato un set di indicatori principali che comprende 37 indicatori
raggruppati in 10 differenti categorie. La categoria dei cambiamenti climatici contiene i due principali indicatori di impatto, ossia la temperatura globale e la concentrazione dei gas-serra.
Altri set di indicatori specifici sono quelli connessi alla biodiversità alla qualità e
quantità delle acque interne, e all’ambiente marino.
Per le acque interne in particolare, l’EEA ha in corso la redazione dei seguenti
rapporti sullo stato dell’ambiente:
• valutazione dello stato e delle tendenze ambientali in relazione alla Direttiva Acque (2000/60/CE) attraverso l’impiego del set di indicatori EEA ed altri indicatori
specifici;
• valutazione specifica sugli aspetti legati all’utilizzo delle acque, quali l’eutrofizzazione, le sostanze pericolose, il prelievo e l’uso, gli impatti sull’assetto idromorfologico del territorio, e i beni e servizio connessi agli ecosistemi acquatici;
• la valutazione degli impatti sulle risorse idriche in settori specifici, quali l’agricoltura, l’idroelettrico, l’industria, la navigazione, il turismo e la gestione delle acque.
Il set completo degli indicatori di impatto adottati dall’EEA è riportato nel rapporto EEA del 2008 (EEA-JRC-WHO, 2008) sviluppato in collaborazione con il JRC e il
WHO. Per tale rapporto, sono stati valutati per l’Europa oltre 40 indicatori per descrivere lo stato del clima ed i conseguenti impatti nei diversi settori naturali e della società. Gli indicatori sono stati aggregati secondo 9 categorie:
• atmosfera e clima;
• criosfera (ghiacciai, neve e ghiaccio);
• biodiversità e ambienti marini;
• quantità delle acque;
• qualità e biodiversità delle acque dolci;
• biodiversità ed ecosistemi terrestri;
• suolo;
• agricoltura e foreste;
• salute umana.
Gli indicatori sono stati selezionati sulla base della loro misurabilità, del loro nesso di causalità con i cambiamenti climatici, la loro rilevanza politica, la disponibilità
di dati storici di confronto (in molti casi di lunghezza maggiore di 20 anni), la disponibilità di dati su scala europea (auspicabilmente su tutta l’Europa), la loro comprensibilità da parte della società.
Questo set di indicatori fa parte del set più ampio di indicatori che l’EEA prende a
base per descrivere le relazioni essenziali che spiegano i processi e la sostenibilità
ambientali, comprendendo le forzanti socio-economiche, le pressioni e gli impatti
sullo stato dell’ambiente, e le azioni di risposta della società.
75
Nella seguente tabella 5.1 è riportata una sintesi degli indicatori presentati nel
rapporto EEA del 2008 riguardante la regione mediterranea.
Tabella 5.1 - Tendenze osservate (obs) e di scenario (scen) nel clima e nei conseguenti
impatti per la regione Mediterranea dell’Europa
Indicatore
Regione Mediterranea
obs/scen*
Atmosfera e clima
temperatura
+/+
precipitazione
-/ondate di calore
+/+
numero di giorni di gelo
-/estremi di precipitazione
+/+
tempeste e tempeste marine
o/o
inquinamento dell’aria
+/+
Criosfera
ghiacciai
-/copertura nevosa
+/permafrost zone di montagna
-/Biodiversità ed ecosistema marino
inalzamento del livello del mare
+/+
temperatura del mare alla superficie
+/+
Quantità dell’acqua, piene e siccità
deflusso fluviale
-/piene fluviale (numero di eventi)
o/+
siccità idrologiche
o/+
Qualità delle acque dolci e biodiversità
temperatura dell’acqua
+/+
copertura ghiacciata di laghi e fiumi
-/biodiversità delle acque e qualità (migrazione settentrionale delle specie) +/+
qualità dell’acqua
n.d./Ecosistemi terrestri e biodiversità
distribuzione delle specie vegetali (migrazione settentrionale)
+/+
fenologia delle piante
+/+
distribuzione delle specie animali
+/+
fenologia animale
+/+
relazioni specie-ecosistema
-/Suolo
carbonio organico del suolo
n.d./n.d.
erosione del suolo per effetto dell’acqua
n.d./n.d.
ritenzione idrica
n.d./Agricoltura e foreste
stagione di crescita delle colture
+/+
tempi dei cicli delle colture agrarie
+/+
variabilità della resa delle colture
+/+
fabbisogno idrico
+/n.d.
76
- Segue -
Segue Tabella 5.1 - Tendenze osservate (obs) e di scenario (scen) nel clima e nei conseguenti impatti per la regione Mediterranea dell’Europa
Indicatore
crescita delle foreste
rischio di incendio delle foreste
Salute umana
colpi di calore e salute
vector-borne diseases
malattie connesse all’acqua e al cibo
Conseguenze economiche dei cambiamenti climatici
perdite dirette per disastri meteorologici
perdite normalizzate da inondazioni fluviali
inondazioni di zone costiere
approvvigionamento idrico e gestione delle acque potabili
redimenti dell’agricoltura e delle attività forestali
perdite di beni e servizi connessi a biodiversità ed ecosistemi
fabbisogno di raffreddamento e riscaldamento
produzione idroelettrica
turismo e ricreazione (indice di comfort)
impatti sulla salute
costo per la società
Regione Mediterranea
obs/scen*
+/+
+/+
+/+
+/+
+/+
+/+
+/o
n.d./+
-/n.d./n.d./+
n.d./+
n.d./n.d./n.d./+
n.d./+
*+ = crescente; – = decrescente; o = nessun cambiemento sensibile (oppure tendenze
discordanti nella stessa regione); n.d. = non disponibile
(Fonte: modificata EEA-JRC-WHO, 2008)
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http://www.conferenzacambiamenticlimatici2007.it
77
6. Gli effetti del cambiamento climatico sulle colture
L
attività assimilativa delle piante svolge un ruolo cruciale soprattutto in relazione
alla quantità di anidride carbonica (CO2) presente nell’atmosfera. In realtà già
da tempo si conoscono gli effetti principali derivanti dall’aumento di questo gas nell’atmosfera sulla fisiologia delle piante (Drake et al., 1997). Tuttavia, la maggior parte di queste conoscenze derivano da studi condotti su alcune specie allevate in ambiente controllato, che se da un lato hanno permesso di ampliare le conoscenze di base sui principali processi fisiologici coinvolti, dall’altro rappresentano il risultato di
un approccio allo studio di questi fenomeni che presenta alcuni limiti.
6.1 Metodi per simulare l’aumento di CO2
Negli anni 80 ed agli inizi degli anni 90, sono stati sviluppati alcuni metodi innovativi per stimare le variazioni di CO2 e di temperatura.
In particolare, importanti risultati riguardanti le risposte delle piante all’aumentare della CO2 sono stati raggiunti attraverso studi condotti in ambienti circoscritti e
controllati. Tra questi metodi i più noti sono l’SPAR (Soil–Plant–Atmosphere Research), il TGT (Temperature Gradient Tunnels), l’OTC (Open-Top Chambers) ed il
FACE (Free-Air CO2 Enrichment).
I risultati ottenuti in ambienti circoscritti (sia di laboratorio e sia di campo) hanno
dimostrato che per aree limitate ed ambienti riprodotti artificialmente, si potrebbero
generare delle condizioni microclimatiche e degli effetti di bordo che potrebbero influenzare le risposte delle colture (Hendrey, 1994). Talvolta, questi ambienti hanno
dimensioni così limitate, da non permettere ai ricercatori di ottenere validi risultati
non solo sulle colture arboree, ma su tutte le colture in generale fino alla fase di maturazione. In particolare per le piante in vaso, la costrizione dell’apparato radicale in un
volume circoscritto induce ad una risposta delle colture alla CO2 non attendibile.
Tra i vari metodi suddetti, il FACE è il più flessibile e, di conseguenza, il più utilizzato. Con il FACE le piante vivono in pieno campo e si provvede all’arricchimento
di CO2 dell’atmosfera presente in prossimità delle piante (la superficie interessata di
solito ha pianta circolare, gli anelli possono avere un diametro variabile, 8-30 m). In
questo modo le piante non si trovano più in un ambiente confinato, il sistema inoltre
consente un buon controllo nel tempo e nello spazio della concentrazione di CO2, e si
presta anche per intraprendere studi su piante forestali (Hendrey et al., 1999). Le
piante vengono sottoposte ad una concentrazione di circa 475-600 ppm di CO2 (Ainsworth and Long, 2005). È possibile applicare detto arricchimento di CO2 ad un elevato numero di specie, differenti tipologie di suolo ed anche in condizioni di stress. Il
79
FACE permette di effettuare studi su un ecosistema indisturbato, in quanto non influisce in alcun modo sulla interazione della vegetazione con luce, temperatura, vento,
precipitazioni, agenti patogeni ed insetti (Long et al., 2004). Tutto questo, permette di
eseguire misurazioni integrate per molte piante, evitando i problemi associati agli effetti bordo che invece risultano preponderanti nelle OTCs (Long et al., 2004). Questo
metodo consente, inoltre, di studiare le piante durante tutto il loro ciclo vegetativo,
anche per gli alberi fino al completo sviluppo della copertura fogliare.
L’unità SPAR, a causa delle sue piccole dimensioni, è quasi certamente soggetta
ad effetti di bordo, ma possiede anche numerosi vantaggi in quanto è molto sensibile
alle variazioni di temperatura, alla concentrazione di CO2 (anche del sub-ambiente)
ed al tipo di suolo. Queste caratteristiche sono sicuramente molto importanti al fine di
migliorare i modelli di proiezione riguardanti gli effetti della CO2 e/o dei cambiamenti climatici sulle colture (Ziska e Bunce, 2007). Solo in uno studio (Kimball et al.,
1997) sono state confrontate le metodologie FACE e OTC attraverso esperimenti condotti sul grano in Arizona. I risultati hanno dimostrato che nei due sistemi le risposte
sia del terreno superficiale e sia di crescita assoluta delle colture ad elevate concentrazioni di CO2 sono state pressoché identiche.
Ziska e Bunce (2007) sostengono che sarebbe più opportuno focalizzare l’attenzione piuttosto che sulle differenze tra le varie metodologie, sul miglioramento delle
tecniche di proiezioni future riguardanti l’approvvigionamento alimentare attraverso
una migliore caratterizzazione delle incertezze legate alle proiezioni di emissione di
CO2 e dei cambiamenti climatici ed alla integrazione di queste incertezze negli attuali
modelli di crescita colturale.
6.2 Gli effetti sulla fotosintesi
80
A discapito del fatto che la CO2 presente nell’atmosfera rappresenti solo una piccolissima frazione della quantità totale di carbonio minerale ed organico sulla terra, la
fotosintesi rappresenta la forza guida del turnover totale del carbonio sul nostro pianeta (figura 6.1) e, inoltre, rappresenta, accanto al fenomeno di assorbimento da parte
degli oceani, uno dei processi per allontanare la CO2 dall’atmosfera (Romanova,
2005).
In generale nella conduzione degli esperimenti, le piante sono allevate in ambienti
confinati, nei quali gli apparati radicali possono trovare difficoltà di crescita (Arp,
1991), ed in condizioni enormemente dissimili da quelle naturali. Per ovviare a questi
limiti si sono ricercati nuovi sistemi di allevamento e tra questi sicuramente il più valido è rappresentato, come già detto, dal sistema FACE.
La figura 6.2 mostra il risultato di un’analisi statistica realizzata con un approccio
meta-analitico su 124 pubblicazioni scientifiche riguardanti le modifiche indotte dall’incremento della CO2 dell’atmosfera sugli scambi gassosi di 40 specie, coltivate e
non coltivate, erbacee e forestali. Questo approccio consente di integrare in maniera
quantitativa i risultati di numerose ricerche condotte su esperimenti indipendenti.
Emerge, inoltre, che soltanto quando “l’intervallo di confidenza” del 95% non supera
lo zero, la risposta all’incremento di CO2 può essere considerata significativa. Sempre dalla figura 6.2 si evince che le piante allevate con elevate concentrazioni di
CO2mostrano un incremento del 31% del tasso assimilativo in situazioni di saturazione luminosa e del 28% in condizioni di luce non saturante.
La conduttanza stomatica, invece, diminuisce significativamente del 22% circa,
mentre non varia il rapporto tra concentrazione intercellulare di CO2 e concentrazione atmosferica di CO2 e l’efficienza d’uso dell’acqua aumenta circa del 50% (Ainsworth and Long, 2005).
Figura 6.1 - Concentrazione di CO2 negli ultimi 650.000 anni, dati combinati (Petit et
al., 1999; Siegenthaler et al., 2005) e risposta schematica della fotosintesi
fogliare di piante C3 all’aumentare della concentrazione di CO2
(Fonte: Korner, 2006)
Le piante possono essere classificate in base al tipo di metabolismo fotosintetico
(C3, C4 e CAM) ed in questo studio verrano analizzati in particolare i gruppi cosiddetti C3 e C4. Le piante C4 sono tipiche dei climi aridi, come ad esempio il mais ed il
sorgo, mentre le piante C3 generalmente trovano il loro habitat ideale dove il clima è
temperato, come ad esempio la vite e la barbabietola.
In generale, le piante hanno due modalità di fissare la CO2: le piante appartenenti al gruppo delle C3 fissano la CO2 in un composto a tre atomi di carbonio che,
successivamente prende parte alle reazioni del ciclo di Calvin22. L’enzima chiave
di questo processo è il “Ribulosio 1,5-difosfato carbossilasi ossigenasi” (Rubisco),
coinvolto anche nella fotorespirazione23, un processo che compete con la fotosintesi. Giacché la Rubisco funziona sia da carbossilasi che da ossigenasi (ovvero è in
grado di catalizzare le reazioni in cui è coinvolto sia il carbonio che l’ossigeno), all’aumentare della concentrazione di CO2 si ha un’inibizione competitiva dell’attività carbossilativa sull’attività ossidativa di questo enzima (Drake et al., 1997). Tale
81
Figura 6.2 - Risposta media all’aumento della concentrazione di CO2 dell’assimilazione netta in condizioni di luce saturante (Asat), in condizioni di luce non
saturante (A’), quanto apparente prodotto (AQY), conduttanza stomatica,
(gs) rapporto tra concentrazione intercellulare di CO2 (Ci) e concentrazione atmosferica di CO2 (Ca) ed efficienza istantanea di traspirazione
(ITE), meta-analisi condotta su 40 specie vegetali
(Fonte: Ainsworth e Long, 2005)
82
fenomeno spiega il consistente incremento dell’attività fotosintetica osservato sulle
piante C3 in risposta all’aumento della concentrazione di CO2. Per quanto riguarda
le piante C4, invece, la fotorespirazione è quasi assente in quanto la CO2 viene fissata prima in un composto a 4 atomi di carbonio, che successivamente viene convertito nuovamente in CO2 e solo negli strati più interni della foglia (cellule della
guaina del fascio) effettuano il ciclo di Calvin. In questo modo si verifica un meccanismo biochimico di concentrazione della CO2 a livello dei tessuti fotosintetizzanti della pianta che spiega come mai non si verifichi un incremento della fotosintesi all’aumentare della CO2 nelle piante dotate di questa via metabolica della fotosintesi (Bowes, 1993, Ghannoum et al., 2000). Tuttavia, esiste una certa variabilità
tra le piante C4 per quanto attiene i livelli di saturazione per la CO2 (Wand et al.,
1999). Se da un lato alcune specie raggiungono la saturazione alla concentrazione
atmosferica di CO2, altre piante C4, tra cui alcune erbacee dicotiledoni, non sono
necessariamente saturate a tali livelli (Wand et al., 1999). Questa è la ragione per
cui è riscontrabile in bibliografia una certa discordanza nel tipo di risposta delle
piante C4 per quanto attiene l’attività assimilativa agli elevati valori di CO2 (Ainsworth e Long, 2005). Queste evidenze sperimentali, tuttavia, rappresentano un risultato interessante per i risvolti che possono avere nei rapporti di interazione infestante-coltura se si considera che anche alcune infestanti sono C4 e che, probabilmente, se non sono saturate per la CO2 alla attuale concentrazione di CO2 nell’atmosfera, risponderanno positivamente all’aumento di CO2 mostrando un vantaggio
competitivo nei confronti delle specie coltivate C4, alcune delle quali sono saturate
per la CO2 già agli attuali valori di CO2 nell’atmosfera.
6.3 Gli effetti sulla traspirazione e la temperatura fogliare
Un ruolo importante nell’attività fotosintetica è svolto dagli stomi24 i quali permettono lo scambio gassoso fra le foglie e l’ambiente circostante, pertanto qualsiasi
modifica dell’attività stomatica fa variare il flusso di CO2 e di vapore acqueo. L’apertura stomatica, quindi, stabilisce l’equilibrio tra perdita di acqua ed assorbimento di
CO2 con l’ambiente circostante (Farquhar et al., 1980; Mott, 1990; Wolfe, 1994;
Stanghellini and Bunce, 1994; Leuning, 1995).
Quando la concentrazione atmosferica di CO2 aumenta, la conduttanza stomatica
diminuisce del 22% circa, in altre parole si assiste ad una parziale chiusura degli stomi che determina di conseguenza una riduzione di acqua persa per traspirazione. Tuttavia, diminuendo la traspirazione viene a mancare la sua azione termoregolatrice e,
dunque, si verifica un aumento della temperatura fogliare. Giacché la forza motrice
delle perdite d’acqua per traspirazione è il gradiente di pressione di vapore dell’acqua
tra l’interno e l’esterno della foglia e, considerando che tale gradiente è direttamente
e strettamente correlato alla temperatura, se quest’ultima aumenta, anche la traspirazione fogliare dovrebbe aumentare. Abbiamo, dunque, l’azione concomitante di due
effetti che agiscono in direzioni opposte e che, evidentemente, a livello fogliare potrebbero compensarsi vicendevolmente. Dunque, la traspirazione fogliare dovrebbe
rimanere invariata quando la concentrazione atmosferica di CO2 aumenta e questo è
ciò che accade a livello fogliare e nel breve periodo (Polley, 2002; Bernacchi et al.,
2007). Nel lungo periodo, la minore traspirazione consente il mantenimento di una
certa umidità nel terreno e, dunque, assicura una maggiore crescita ed espansione fogliare che, a sua volta, determina un incremento della traspirazione. Questi ultimi effetti potrebbero potenzialmente annullare, a livello di intera copertura, la riduzione
osservata della conduttanza stomatica delle singole foglie (Polley, 2002; Bernacchi et
al., 2007). In realtà, su tali aspetti esistono ancora delle grosse incertezze (Bernacchi
et al., 2007).
Le maggiori difficoltà per individuare le perdite d’acqua della pianta derivano dal
fatto che quando si studia il processo a livello di singola foglia, è sufficiente considerare solo gli effetti indotti a carico della conduttanza stomatica. Quando dalla scala
fogliare si passa a livello di pianta e di intera coltura, il numero delle variabili coin-
83
84
volte aumenta ed il quadro si complica ulteriormente. Infatti, mentre a livello fogliare
possiamo assumere l’ipotesi che la traspirazione sia linearmente correlata alla conduttanza stomatica (Polley, 2002), nel processo di up-scaling, a livello di copertura fogliare (canopy), intervengono numerose variabili, di cui la conduttanza stomatica è
soltanto una fra le tante.
Difatti, oltre alla conduttanza stomatica, esistono altri fattori in grado di influenzare la traspirazione a livello di intera copertura vegetale tra i quali l’area fogliare, la temperatura della canopy, l’irradianza, la velocità del vento, la conduttanza della canopy, il deficit della pressione di vapore dell’acqua (VPD) al di sopra
della canopy e l’architettura della vegetazione (McNaughton K.G., 1983;
Baldocchi, 1994; Morecroft and Roberts, 1999). Per questa ragione, per avere una
visione più chiara del fenomeno andrebbero analizzati anche i fattori appena citati
in relazione ai cambiamenti climatici. Ad esempio, sarebbe opportuno studiare come variano le conduttanze all’interno della canopy e le conduttanze aerodinamiche
all’interno e immediatamente al di sopra della canopy (Polley, 2002). La maggior
parte delle informazioni su questo argomento derivano da studi di carattere fisiologico, condotti in ambiente controllato dove fattori come la temperatura, l’umidità
relativa ed il VPD (deficit di pressione di vapore) sono completamente alterati rispetto alle condizioni che si verificano in pieno campo. Esistono pochi lavori sperimentali che facciano chiarezza su questi aspetti in condizioni reali di coltivazione,
tra questi si possono citare i lavori condotti sul sorgo (Conley et al., 2001) e sulla
soia (Bernacchi et al., 2007) ottenuti con il sistema FACE. Sul sorgo, coltivato per
un biennio Conley et al., (2001) hanno misurato una diminuzione significativa della
traspirazione mediamente pari al 7%, mentre sulla soia Bernacchi et al., (2007)
hanno rilevato una contrazione della traspirazione pari all’8,6%. Questi primi risultati mostrano come, nonostante nel meccanismo che determina le perdite evapotraspirative siano coinvolte numerose variabili e numerosi sistemi di feedback, in ogni
caso la significativa riduzione della conduttanza stomatica delle foglie più superficiali della canopy determina una riduzione del trasferimento di vapor d’acqua all’atmosfera. Tuttavia, viene, confermato, che a livello di intera copertura vegetale
la riduzione delle perdite evapotraspirative è di gran lunga minore rispetto all’entità
della riduzione percentuale della conduttanza stomatica fogliare (Bernacchi et al.,
2007).
Altri studi condotti sempre con il metodo FACE, hanno dimostrato che le elevate
concentrazioni di CO2 non hanno alcun effetto sull’evapotraspirazione del cotone,
mentre per il grano, il riso ed il pioppo si sono osservate modeste riduzioni di ET (58%) per i quali gli effetti relativi agli stomi possono predominare sugli altri (figura
6.4). Per il grano, invece, cresciuto con quantità abbondanti di acqua e limitate di
azoto, è stato osservato un risparmio idrico del 20%. (Kimball et al., 1999). Al contrario, somministrando alle colture poca acqua e molto azoto, sempre in condizioni di
CO2 elevata, si è osservato un apparato radicale più robusto capace di estrarre ed utilizzare una maggiore quantità di acqua.
Figura 6.3 - Variazione dell’evapotraspirazione (ET) dovuta ad elevate concentrazioni
di CO2
(Fonte: Adattamento secondo Kimball e Bernacchi, 2006)
Per quanto riguarda la temperatura della superficie fogliare, è stato dimostrato che
in condizioni di elevata CO2, essa può salire da 0,5 a 1,7 °C (Idso et al., 1987; Morison, 1987; Kimball et al., 1995; Van de Geijn et al., 1993). Similmente in studi condotti con il FACE sul grano (figura. 6.5) è stato osservato un aumento della temperatura della copertura fogliare di 0,6 °C se esposto ad una concentrazione di CO2 pari a
550 ppm e con abbondante somministrazione di acqua ed azoto (Kimball et al.,
2002).
È stato osservato, inoltre, che anche limitando la quantità di azoto, si ottiene un
aumento della temperatura della copertura fogliare ed in particolare per il grano questa risulta quasi raddoppiata, 1,1 °C circa. La causa è sempre da attribuire alla riduzione della conduttanza stomatica. Questo incremento termico potrebbe causare un
raccorciamento del ciclo (Kimball et al., 1995; Kuiper, 1993). In generale, un tale
comportamento implica che le aree geografiche con clima ottimale per le colture e le
specie caratteristiche di determinate regioni in futuro potrebbero spostarsi.
85
Figura 6.4 - Variazione effettiva della temperatura della copertura fogliare dovuta
all’aumento della CO2 attraverso esperimenti FACE
(Fonte: Adattamento di Kimball and Bernacchi, 2006)
6.4 Effetti sulla produzione e sulla crescita
86
La maggiore quantità di carbonio fissato con la fotosintesi per effetto della maggiore concentrazione di CO2 nell’atmosfera ha degli effetti positivi sia sui processi di
crescita che sui processi produttivi. La produzione unitaria, infatti, aumenta mediamente del 17% (Ainsworth and Long, 2005), valore considerevolmente più basso delle precedenti stime basate su esperimenti condotti in ambienti confinati come le camere di crescita (Kimball, 1983; Amthor, 2001; Jablonski et al., 2002). Un aumento
della concentrazione di CO2 determina un incremento dell’altezza, del diametro dei
fusti, del numero di foglie, del Leaf Area Index25 (LAI), della sostanza secca e quindi
un incremento della produzione unitaria (figura 6.5). Ovviamente anche per questi
parametri esiste una certa variabilità tra gruppi di specie esaminate, ad esempio l’altezza aumenta significativamente negli arbusti, il LAI aumenta in maniera marcata
nelle specie forestali, la sostanza secca aumenta più nelle specie C3 che nelle C4. Per
quanto attiene le specie studiate la produzione aumenta in specie diffusamente coltivate come il frumento, il riso ed in maniera significativamente rilevante nel cotone,
dove aumenta circa del 40%. I dati produttivi appena mostrati sono in linea con i dati
riportati da Kimball (2004); questi ultimi tuttavia mostrano una certa variabilità nella
risposta produttiva data dalla presenza/assenza di condizioni di stress per la pianta.
Ovviamente questi risultati derivano da pochi lavori sperimentali condotti su questa
specie, su cui come su altre specie C4, sarebbe opportuno approfondire gli studi.
Dalla figura 6.6, con esperimenti di tipo FACE si è osservato un aumento del diametro del fusto in media del 9%. Inoltre, sette specie hanno presentato un aumento
del numero di foglie pari all’8%. Si può notare che anche l’indice di area fogliare
(LAI) aumenta in condizioni di apporto idrico ottimale. Questo incremento è particolarmente spiccato nella fase iniziale dello sviluppo (Ackerly et al., 1992; Grashoff et
al., 1995; Morison e Gifford, 1984a,b).
Inoltre, i risultati degli studi FACE, hanno dimostrato che il LAI non è influenzato in maniera significativa dalla CO2. Per le piante arboree, il LAI aumenta del 21%,
mentre per le erbacee C3 non si è notata nessuna particolare variazione (figura 6.5).
Per quanto riguarda la superficie fogliare specifica (SLA), questa risulta diminuita in
media del 6% circa, anche se tale tendenza varia da specie a specie.
Si è osservato un sostanziale aumento del peso di ogni singola foglia dovuto principalmente ad un aumento dello spessore e l’accumulo in esse di carboidrati non
strutturali.
Figura 6.5 - Risposta media ad elevate concentrazioni di CO2 delle colture in termini
di altezza, diametro del fusto, numero di foglie, indice di area fogliare
(LAI), area fogliare specifica (SLA), (DMP). Produzione di materiale secco sul suolo (DMP) e rendimento agricolo
(Fonte: Adattamento Ainsworth and Long, 2005)
87
Gli esperimenti FACE non sono molto adatti per valutare la risposta degli apparati radicali alle elevate concentrazioni di CO2.
Quindi in definitiva, si può ritenere valida l’ipotesi che le colture, in condizioni di
CO2 elevate, compensano meglio lo stress idrico (Weschung et al., 1999).
Tuttavia, non è possibile calcolare la resa agronomica direttamente dalla fotosintesi della foglia a causa delle interferenze di molti fattori come la respirazione, la crescita fogliare, il trasferimento delle sostanze assimilate, la fioritura e la fruttificazione
(Steduto et al., 1997). Principalmente, l’efficienza di traspirazione istantanea (ITE),
misurata nel periodo di luce, è più elevata dell’indice di efficienza d’uso dell’acqua
(WUE), sia a causa della variazione dell’ITE durante la giornata e la stagione, e sia a
causa delle perdite di carbonio attraverso la respirazione durante le ore notturne. Pertanto, la WUE a livello di copertura fogliare sembra essere il parametro più rilevante
per quanto riguarda l’impatto sulla produzione agricola.
6.5 Bibliografia
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22) Il ciclo di Calvin (o fase oscura) costituisce la seconda fase della fotosintesi clorofilliana. Durante questo processo vengono assemblate le molecole di zucchero mediante la
91
fissazione di carbonio (ovvero l’inglobamento degli atomi di carbonio nei composti organici).
23) Per fotorespirazione si intende quel processo respirativo che le piante compiono durante la fase di luce e consiste nella trasformazione di molecole di carboidrati con consumo di ossigeno e produzione di anidride carbonica.
24) Gli stomi sono strutture annesse all’epidermide, disposte su tutte le parti erbacee delle piante, in modo particolare sulla pagina inferiore delle foglia e sono presenti in tutte le
piante terrestri. La loro funzione è di consentire lo scambio gassoso fra interno ed esterno
del vegetale, in particolare la fuoriuscita di vapore acqueo e l’entrata di ossigeno e di
anidride carbonica.
25) L’Indice di area fogliare (in inglese Leaf Area Index, da cui l’acronimo LAI) è un
parametro essenziale per lo studio delle coperture forestali e agrarie..
92
7. Gli effetti combinati della CO2, temperatura, ozono
(O3) e raggi UV-B sulle colture
P
er indagare sulla risposta delle colture ai cambiamenti climatici è necessario un
approccio multi-fattoriale. Le informazioni ottenute dagli esperimenti di campo
per ciascun fattore, in realtà, hanno un valore predittivo poco affidabile in quanto
questi interagiscono tra loro e variano in maniera differente nel tempo e nello spazio.
7.1 Effetto combinato della CO2 e della temperatura
Indubbiamente a partire dall’industrializzazione l’aumento di CO2 nell’atmosfera
ha contribuito positivamente nel determinare l’incremento delle produzioni delle
principali specie coltivate (Polley, 2002). Tuttavia, è necessario sottolineare che nel
valutare il tipo di risposta delle piante ai cosiddetti cambiamenti climatici dobbiamo
considerare gli effetti derivanti oltre che dall’incremento di CO2 nell’atmosfera, anche quelli derivanti dal conseguente incremento delle temperature, e dunque studiare
come si modificano la fisiologia e le capacità produttive delle piante in relazione ad
entrambi i cambiamenti. Come è noto si conoscono in maniera approfondita gli effetti
indotti dalle variazioni della temperatura sulle piante (Wahid et al., 2007). Gli effetti
determinati dall’aumento del regime termico sulle colture rappresentano un settore
della ricerca molto ampio e dettagliatamente indagato su cui esistono numerosissime
conoscenze, alcune delle quali ormai ampiamente consolidate ed altre in corso di approfondimento. Le principali risposte delle specie vegetali all’incremento della temperatura vengono studiate a livello morfo-anatomico e fenologico, a livello fisiologico (effetto sulla fotosintesi, relazioni idriche, ripartizione degli assimilati, cambiamenti ormonali, alterazioni della termostabilità delle membrane cellulari, produzione
di metaboliti secondari) ed, infine, a livello molecolare (studi riguardanti la produzione di sostanze antiossidanti e sintesi di specifiche proteine) (Wahid et al., 2007). Al
fine di restringere il campo per gli scopi di questo elaborato è opportuno considerare
dei molteplici effetti indotti dall’incremento delle temperature quelli principali e di
maggiore impatto sui sistemi colturali. Tra questi aspetti è importantissimo sottolineare come la temperatura abbia un effetto diretto sulla distribuzione geografica delle
specie coltivate.
Alcuni autori hanno evidenziato che per effetto dell’aumento delle temperature limitatamente alle aree del mediterraneo si assisterà ad uno spostamento verso aree più
settentrionali degli areali di coltivazione di alcune specie. Ad esempio assisteremo ad
un’espansione verso nord degli areali di coltivazione di due specie tipiche del mediterraneo come ad esempio l’olivo (Bindi, 1992) e la vite (Bindi, 1996, 2000). Altret-
93
tanto noto è l’effetto dell’incremento dei regimi termici sulla durata del ciclo colturale delle differenti specie coltivate, dal momento che in queste condizioni il raggiungimento delle temperature soglia per l’inizio della stagione colturale e dell’epoca di
raccolta verrà anticipato (Porter, 2005). Esiste una certa variabilità per quanto attiene
le esigenze termiche tra le principali specie coltivate, come si può osservare dalla tabella 7.1 che riporta i valori soglia delle temperature massime tollerate nelle fasi fenologiche più critiche.
Tabella 7.1 - Valori soglia della temperatura nelle fasi più sensibili per alcune specie coltivate
Crop plants
Threshold temperature (°C)
Wheat
26
Corn
38
Cotton
45
Pearl millet
35
Tomato
30
Brassica
29
Cool season pulses
25
Groundunut
34
Cowpea
41
Rice
34
(Fonte: Wahid et al., 2007)
Growt stage
Post-anthesis
Grain-filling
Reproductive
Seedling
Emergence
Flowering
Flowering
Pollen production
Flowering
Grain-yield
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Vara Prasad et al. (2000)
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Morita et al. (2004)
Dunque il tipo di risposta al maggiore regime termico varia tra le differenti specie coltivate al variare di quelle che sono le componenti della produzione e le esigenze fenologiche proprie della specie. In particolare nelle specie da seme a fioritura determinata, il raggiungimento dell’epoca di maturazione è strettamente legato
alla temperatura ed alla durata del giorno. Dunque un incremento termico provocherà un accorciamento del ciclo colturale, perché un aumento delle temperature
determina come è noto un’accelerazione della fase riproduttiva che negli agroecosistemi comporta una sensibile riduzione dei cicli colturali (Peiris et al., 1996). Tra
l’altro l’aumento delle temperature può determinare effetti differenti nei diversi
ambienti climatici, ad esempio alle elevate latitudini può prolungare la stagione vegetativa per un anticipo della primavera, oppure nelle aree montane consentire la
coltivazione di alcune specie anche alle elevate altitudini. Lo sviluppo fenologico
di una coltura può essere descritto dall’uso del concetto dei gradi giorno, il quale è
basato sul fatto che lo sviluppo è velocizzato dalle temperature che superano una
certa temperatura soglia. Si ritiene che il riscaldamento globale avrà un impatto sulle piante modificando la fenologia di quelle specie che devono accumulare un certo
numero di gradi giorno (degree days) per raggiungere la fase fenologica della fioritura o della fruttificazione. Da questo punto di vista bisogna essere molto accorti.
Esistono, infatti, alcune specie come il pesco e l’olivo che, al contrario, devono
soddisfare un certo fabbisogno in freddo per l’induzione fiorale (Penuelas et al.,
2002). In queste specie l’effetto del riscaldamento potrà essere quello di una preco-
94
ce fioritura, ma probabilmente con un alterato numero di fiori per pianta e dunque
anche con un effetto penalizzante sulle produzioni. Quanto appena riportato trova
ampia conferma nei risultati di una ricerca condotta al fine di studiare come si modifica la fenologia di più di un centinaio di specie vegetali in un’area del mediterraneo in un arco temporale che va dal 1952-2000. In questo intervallo temporale la
temperatura è aumentata di 1,4 °C e le precipitazioni non sono variate in maniera
significativa. Il raggiungimento delle somme termiche per il germogliamento, la
fioritura e la fruttificazione avvengono anticipatamente nella maggior parte delle
specie esaminate. Le specie in cui non è stato rilevato alcun anticipo per effetto dell’incremento della temperatura sono quelle in cui sia la fioritura che la fruttificazione è più strettamente controllata dal fotoperiodo piuttosto che dalla temperatura. Il
numero di giorni freddi è diminuito e la probabilità di danni da freddo è diminuita
anch’essa (Penuelas et al., 2002). Per concludere su questi aspetti va sottolineato
che sicuramente l’aumento della temperatura determinerà un intensificarsi del ciclo
idrologico, che porterà in generale ad una maggiore evaporazione, una maggiore
umidità dell’aria ed un aumento delle precipitazioni (Rotter, 1999). A questo punto
se consideriamo l’impatto determinato sulle specie vegetali coltivate sia dall’incremento della CO2 che della temperatura, come evidenziato da (Polley, 2002) il vantaggio in termini di produzione unitaria alle elevate concentrazioni di anidride carbonica viene annullato dall’incremento termico, quando quest’ultimo è consistente.
Gli effetti legati all’aumento della CO2 e della temperatura sono non additivi e specie-specifici e, cosa forse più rilevante, lo studio dell’interazione di questi due fattori è un settore della ricerca ancora in parte inesplorato (Polley, 2002). Da quanto
detto finora emerge chiaramente che le produzioni unitarie delle principali specie
coltivate cresceranno in risposta alla CO2 in quelle aree in cui le temperature sono
prossime ai valori ottimali per la crescita, mentre ulteriori incrementi nella temperatura avranno un effetto negativo sulle produzioni (Polley, 2002). La risposta produttiva delle diverse specie coltivate dipende da come si modificherà il clima alle
diverse latitudini e dal periodo dell’anno in cui esse svolgono il loro ciclo. Infatti
alcuni autori hanno evidenziato come alle alte latitudini la produzione unitaria dovrebbe aumentare se l’incremento della temperatura sarà tra 1-3 °C. Alle basse latitudini, invece, la produzione dovrebbe diminuire se la temperatura aumenterà di 12 °C (Easterling and Aggarvwal, 2007 - 4° Report IPCC). In questo modo aumenterà il divario tra i Paesi in via di sviluppo, dove le produzioni sono destinate a diminuire e i Paesi sviluppati, dove presumibilmente le produzioni cresceranno (Kimball, 2004).
In futuro sulle piante si osserverà un effetto legato all’interazione tra l’elevata
concentrazione di CO2 e la temperatura. Secondo Long (1991) da questa interazione
si può ricavare la temperatura ottimale per l’attività fotosintetica massima in condizioni di saturazione luminosa. Long ha sviluppato un modello semplice per valutare
la CO2 assorbita dalla copertura fogliare in risposta alla temperatura. La figura 7.1
mostra la sensibilità della assimilazione giornaliera del modello alla temperatura.
95
Figura 7.1 - Dipendenza del tasso di saturazione luminosa dell’assorbimento fogliare
di CO2 (Asat), sulla temperatura fogliare per tre differenti concentrazioni
di CO2 atmosferiche (Ca, mmol/mol di CO2 in aria). Le frecce indicano
Topt, la temperatura alla quale ASAT è massima per ciascun valore di Ca
(Fonte: Long, 1991)
Idso (1990), su peperone, pioppo nero e pomodoro ha ottenuto dei risultati congruenti con quelli forniti dal modello di Long. Ha concluso che per una serie di colture cresciute nelle OTC a Phoenix (Kimball et al., 1993) a concentrazioni elevate di
CO2, le basse temperature hanno un impatto negativo sulla crescita (cosi come previsto nel modello di Long).
L’interazione tra l’alta temperatura e la concentrazione di CO2 per alcune colture
accelera il ciclo vitale. In tal modo la fase di riempimento del seme è più breve e gli
effetti benefici della CO2 vengono ridimensionati (Goudriaan and Unsworth, 1990).
Questa interazione è contemplata nel modello AFRCWHEAT, nel quale risulta che
l’abbassamento della resa del frumento con temperature elevate è causata dall’accorciamento del ciclo vitale.
Innalzando i livelli di CO2 si possono migliorare gli effetti negativi delle temperature sovra-ottimali, con molti vantaggi per la produzione delle colture, tuttavia con
temperature prossime al limite superiore la resa diminuisce a prescindere dalla concentrazione di CO2 (Polley et al., 2002). Tali considerazioni sono state dedotte attraverso esperimenti sul riso condotti da Baker ed Allen (1993) e sono mostrate nella figura 7.2. Analogamente, Porter e Perez-Soba (2001) hanno rilevato che l’effetto stimolante della CO2 per temperature sub-ottimali viene ridimensionato sulla crescita
delle specie erbacee.
Pertanto, alcuni studi dimostrano che la resa si migliora con l’aumento della
96
Elevated CO2 and temperature interaction effects on crops
Figura 7.2 - Resa dei grani di riso cresciuto fino a maturazione con concentrazioni di
CO2 ambiente (330 ppm), concentrazioni elevate (660 ppm) e con differenti temperature medie. Riadattamento Baker e Allen (1993)
(Fonte: Baker e Allen, 1993)
temperatura e con concentrazioni di CO2 elevate, mentre altri no. La temperatura
interagisce in maniera positiva con la CO2 ed influenza la resa, mentre oltre la
temperatura ottimale l’azione stimolante della CO2 sulla crescita si riduce o si arresta.
97
Ci sono diverse cause che influenzano le risposte delle colture alla CO2 ed alla
temperatura. In primo luogo, le risposte alla temperatura dipendono dalla fase di sviluppo delle colture, nonché dalla nutrizione, dalla luce e da altri aspetti di tipo ambientale (Pescara, 1992; Dijkstra, et al., 1999). In secondo luogo, per prevedere gli
effetti di CO2 sulle colture bisogna tenere in considerazione le risposte alla temperatura inerenti la crescita e la resa. In terzo luogo, l’impatto della temperatura durante la
fase di formazione degli organi fruttificanti è particolarmente importante, e dipende
da specie a specie. In quarto luogo, temperature più elevate possono accelerare lo sviluppo delle colture e ridurre i tempi di cattura del carbonio.
Non è ancora ben chiaro come le colture rispondono agli aumenti sia della concentrazione di CO2 che di temperatura.
L’entità e la direzione della risposta delle colture all’incremento di CO2 e di temperatura sono entrambe specifiche per ciascuna specie e coltura (Baker e Allen, 1993;
Conroy et al., 1994, Ziska et al., 1997).
Considerando che si prevede una maggiore variabilità climatica ed un aumento
della frequenza degli eventi estremi, è necessario capire meglio cosa potrebbe accadere alle colture dalla combinazione dell’aumento della temperatura media e della
frequenza delle temperature estreme in condizioni di CO2 elevate.
7.2 Effetto combinato della CO2 e dell’ozono (O3)
98
Già all’inizio degli anni novanta, Kramer et al. (1991) hanno osservato che la
perdita di produzione unitaria dovuta all’ozono in esperimenti in situ è stata di circa
il 12%, mentre con un aumento delle concentrazioni di CO2 la perdita della resa è
stata solo del 6,7%. Diversi autori hanno dedotto che l’aggiunta di CO2 ai trattamenti con ozono neutralizza in parte l’effetto negativo di quest’ultimo. Pertanto,
concentrazioni elevate di O3 incidono negativamente sul rendimento e tali effetti
possono essere attenuati con concentrazioni di CO2 più alte di quelle ambientali.
Questo fenomeno è stato osservato, ad esempio, sulla soia (Heagle et al., 1998), sul
cotone (Heagle et al., 1999), e sul frumento (Heagle et al., 2000), ma non sul trifoglio (Heagle et al., 1993). L’effetto positivo della CO2 in condizioni di stress O3
potrebbe essere spiegato dalla riduzione della conduttanza fogliare, che riduce l’assorbimento di O3 oppure dall’aumento delle attività degli enzimi anti-ossidanti
(Rao et al., 1995).
Infine, è da notare che l’aumento dell’ozono non solo riduce gli effetti benefici
della CO2 sulle piante, ma talvolta può provocare delle lesioni a livello fogliare.
A conclusione di alcuni esperimenti condotti sugli arachidi con elevate concentrazioni CO2 e di ozono (Booker et al., 2007) si è dedotto che la crescente concentrazione atmosferica di CO2 dovrebbe attenuare gli effetti negativi dell’ozono ambientale e
favorire la crescita, anche se la sua efficacia si riduce con l’aumentare della concentrazione di O3.
Gli effetti interattivi della CO2 ed O3 sulle colture
Nel corso di un riesame sugli studi del frumento, Amthor (2001) ha stabilito dei
protocolli sperimentali ed ha condotto quattro casi di studio (tutti esperimenti OTC)
utilizzando una combinazione di possibili concentrazioni future di ozono e CO2. In
due studi, le elevate concentrazioni di ozono hanno influenzato molto poco l’azione
stimolante della CO2 sulla resa, mentre negli altri due casi, l’ozono ha ridotto gli effetti benefici della CO2 sulla resa (Amthor, 2001).
7.3 Effetto combinato della CO2 e delle radiazioni UV-B
Come già detto, l’analisi degli effetti in campo della radiazione UV-B sulla crescita delle colture e sulla resa attraverso le serre ha fatto emergere notevoli dubbi. Tuttavia, sono stati affrontati studi approfonditi in campo per stimare le risposte della produttività e della resa ai raggi UV-B, sebbene l’effetto dei raggi UV-B sulla resa delle
colture in pieno campo abbiano fornito risultati molto variabili.
L’effetto combinato dei raggi UV-B con gli altri fattori responsabili dei cambiamenti climatici e con le elevate concentrazioni di CO2 non sono di facile intuizione.
Alcuni pareri ritengono plausibile che l’aumento della temperatura e gli effetti della
CO2 siano molto più importanti rispetto ai raggi UV-B.
In particolare, si è visto che gli effetti positivi della CO2 non sono del tutto raggiunti con l’esposizione ai raggi UV-B. Questi spesso migliorano sia la tolleranza al
gelo e sia la sopravvivenza in condizioni di temperatura elevata delle piante (Caldwell et al., 2007). È stato osservato, inoltre, che le colture in grado di sopportare lo
stress idrico, sono anche tolleranti nei confronti di un alto flusso di radiazioni UV-B.
Altri tipi di studi hanno dimostrano che le piante ben concimate per l’azoto sono
generalmente più sensibili alle radiazioni UV-B (Caldwell et al., 2007).
7.4 Effetto combinato dell’Ozono e della radiazione UV-B
In uno studio condotto con esperimenti “open top chamber” sulla soia nel Nord
Carolina è stata osservata una interazione tra ozono e radiazioni UV-B (Booker et al.,
1992). Il trattamento con ozono riduce la biomassa e la produttività ed accelera la se-
99
nescenza. I trattamenti UV-B, invece, non inducono nessun cambiamento significativo, e non sembrano avere importanti interazioni con l’ozono tali da influenzare la
produttività delle colture. Tuttavia l’ozono pone una minaccia maggiore alla produzione rispetto a qualsiasi aumento delle radiazioni UV-B.
7.5 Effetto combinato dell’ozono e della temperatura
Uno studio sperimentale (Todd et al., 1991) realizzato in ambiente controllato ha
evidenziato che nella determinazione della sensibilità all’ozono, il VPD svolge un
ruolo più importante rispetto alla temperatura. Un’altra importante interazione tra
temperatura ed ozono riguarda le specie perenni. Sembra che l’esposizione all’ozono
alteri la sensibilità al gelo di un certo numero di specie di interesse agrario.
7.6 Bibliografia
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102
8. Gli effetti sui consumi idrici delle colture
I
cambiamenti climatici, oltre ad una modifica delle capacità produttive delle colture (Maracchi G. et al., 2005), determineranno anche una sostanziale modifica
dei fabbisogni idrici, in maniera anche complessa, nelle differenti regioni del globo.
Grossi problemi da questo punto di vista sono attesi nel sud dell’Europa e nelle aree
del Mediterraneo dove è previsto un aumento della temperatura, specialmente in estate, un aumento delle ondate di calore ed una marcata diminuzione delle precipitazioni
(IPCC, 2002). Inoltre, nelle aree del Mediterraneo è prevista una diminuzione della
disponibilità di acqua e l’intensificazione dei periodi di siccità.
8.1 Stima del consumo idrico
Nella stima del consumo idrico delle diverse specie coltivate è possibile calcolare
l’evapotraspirazione (ETc) seguendo l’approccio “two steps” (Allen et al., 1998) che
consiste nello stimare l’evapotraspirazione di riferimento (ETo) con l’equazione di
Penman-Monteith (Penman, 1948, Monteith, 1965, 1973) e moltiplicare tale valore
per il coefficiente colturale quindi: ETc = ETo x Kc. Questo approccio è molto valido
in quanto gli effetti dei cambiamenti climatici sui consumi idrici delle colture possono essere complessivamente considerati dalla equazione di Penman-Monteith:
dove:
∆ è la pendenza della curva che esprime la tensione di vapore saturo in
funzione della temperatura (kPa °C-1);
Rn è la radiazione netta (MJ m-2);
G è densità di flusso di calore nel suolo (MJ m-2);
ρ è la densità media dell’aria (kg m-3);
Cp è il calore specifico dell’aria (MJ Kg-1 °C-1);
ea è la pressione di vapore saturo alla temperatura dell’aria (KPa);
ed è la pressione di vapore effettiva dell’aria (KPa);
ra è la resistenza aerodinamica (s m-1);
γ è la costante psicrometrica;
rc è la resistenza del manto vegetale al flusso di vapore (s m-1).
103
Questa equazione consente di prendere in considerazione nella stima dell’evapotraspirazione, sia le condizioni ambientali che le caratteristiche fisiche, morfologiche
e fisiologiche del sistema suolo-pianta. Le condizioni climatiche determinano la richiesta evaporativa, mentre la copertura vegetale e lo stato idrico del suolo influenzano la risposta della coltura a tale richiesta. È possibile allora tener conto della minore
conduttanza stomatica (-22%) osservata nelle piante quando vivono ad un’elevata
concentrazione di CO2, come peraltro ampiamente riportato precedentemente, modificando opportunamente (+22%) il parametro relativo alla resistenza colturale (rc)
nell’equazione di Penman-Monteith. In accordo con Allen et al., 1998 la resistenza
colturale può essere considerata pari a
dove rs è la resistenza stomatica e LAI attivo è pari a 0,5 LAI.
Se con una resistenza stomatica rs pari a 100 s m-1 e un LAI attivo pari a 1,44, la
resistenza colturale del prato di riferimento è pari a 70 s m-1, considerando un aumento della rs del 22% e del LAI attivo del 4% si ha quanto segue: rs=128 s m-1 e LAIatti-
Figura 8.1 - Evapotraspirazione di riferimento al variare della temperatura ottenuta
applicando l’equazione di PM tal quale e ricalibrando il parametro relativo alla resistenza colturale
104
(Fonte: Lovelli et al., 2009)
-1
vo =1,50, in questo modo rc risulta essere pari a 85 s m . La figura 8.1 mostra l’effet-
to dell’incremento della temperatura sul consumo evapotraspirativo del prato di riferimento al variare della temperatura, ponendo a confronto la stima dell’evapotraspirazione che si ottiene applicando la formula di Penman-Monteith tal quale, con quella
che si ottiene modificando il parametro della resistenza colturale in base a quanto appena riportato (Lovelli et al., 2009).
Come si può osservare dai dati riportati, la minore conduttanza stomatica delle
piante riesce a contenere l’effetto del cambiamento climatico solo in parte, dal momento che quando si assiste ad un aumento consistente della temperatura (nella simulazione in figura 8.1, quando si superano i 2° C) il consumo idrico della coltura aumenta proporzionalmente. Come già detto la maggior parte dei modelli di simulazione climatica prevedono per le aree del Mediterraneo la tendenza ad un significativo
aumento delle temperature e ad una riduzione delle precipitazioni totali annue di cui,
probabilmente, si modificherà la distribuzione. L’aumento della temperatura e la concomitante prevista riduzione delle precipitazioni porta ad un aumento del deficit idrico potenziale annuo. Va, tuttavia, evidenziato che sull’andamento futuro delle precipitazioni esiste una grossa incertezza (CIMIP-2, Coupled Model Itercomparison Project 2, IPCC, 2007). Tale incertezza si riflette quindi sulle previsioni inerenti il consumo irriguo delle colture futuro dal momento che esso dipende strettamente dall’anda-
Figura 8.2 - Andamento temporale dei coefficienti colturali nelle tre situazioni climatiche a confronto per il frumento (1985, 2006, A2 2071)
(Fonte: Lovelli et al., 2009)
105
mento e dalla distribuzione delle precipitazioni. Per quanto attiene, invece, i coefficienti colturali, anch’essi, come è noto, variano al variare delle condizioni del clima
(Allen et al., 1999). È possibile, allora, correggere i Kc in funzione della velocità del
vento, dell’umidità relativa, parametro strettamente correlato alle variazioni di temperatura, ed in funzione dell’altezza della coltura (Allen et al., 1999). È necessario, tuttavia, operare un’ulteriore correzione sui coefficienti colturali che riguarda le modifiche indotte dal riscaldamento globale sulla durata delle singole fasi fenologiche delle
colture. Ovviamente questo si riflette sulla durata di ciascuna delle quattro fasi del Kc
durante il ciclo colturale; le figure 8.2 e 8.3 riportano i risultati di una simulazione dei
coefficienti colturali del frumento duro e del pomodoro e mostrano come questi variano per una stessa area geografica (sud del Mediterraneo, 40°00’ N, 16°48’ E) in tre
situazioni climatiche a confronto (1985, 2006 e A2 2071). Lo scenario A2 relativo all’anno 2071 è stato ottenuto con un modello di simulazione a circolazione regionale e
con un successivo downscaling dinamico, validato e calibrato su dati misurati per l’area geografica in esame considerando una concentrazione di CO2 pari a 900 ppm
(Lovelli et al., 2009).
Come emerge chiaramente dalle figure 8.2 e 8.3 per entrambe le colture i coefficienti colturali non variano in modo determinante nel loro valore numerico,
bensì nella durata delle singole fasi. In particolare sul pomodoro, la durata com-
Figura 8.3 - Andamento temporale dei coefficienti colturali nelle tre situazioni climatiche a confronto per il pomodoro (1985, 2006, A2 2071)
106
(Fonte: Lovelli et al., 2009)
plessiva del ciclo colturale si riduce, tra lo scenario previsto nel 2071 e il 1985 di
ben 35 giorni. L’accorciamento del ciclo colturale è risultata la causa principale
della riduzione dei consumi idrici (ETc) del frumento (figura 8.4 e 8.5) che, in
concomitanza della più favorevole distribuzione delle precipitazioni (dati non
mostrati), ha portato ad una riduzione dei fabbisogni irrigui sia nel 2006 che nel
2071.
Figura 8.4 - Risultati delle tre situazioni climatiche a confronto per il frumento (1985,
2006, A2 2071)
(Fonte: Lovelli et al., 2009)
La situazione è diversa se si considera una coltura come il pomodoro che svolge il
proprio ciclo nel periodo primaverile estivo. Per questa coltura sia l’ETo che l’ETc
aumentano passando dal 1985 al 2006 e diminuiscono, per la forte contrazione del ciclo nel 2071 (490 e 481 mm, rispettivamente al 1985 e al 2071, figura 8.4). In base a
quanto appena riportato, dal momento che è atteso un incremento delle temperature,
ne segue che anche l’evapotraspirazione aumenterà. Tuttavia, alcuni autori hanno recentemente sottolineato che in alcune regioni del globo l’incremento della temperatura è asimmetrico, soprattutto in quelle aree in cui si sta osservando un incremento
della nuvolosità (Folland C.K., 1999; Folland, 1999). In queste aree l’aumento della
temperatura media dell’aria è il risultato semplicemente dell’aumento della temperatura delle ore notturne, quando nessuna perdita evapotraspirativa ha luogo e questo
determina nessun aumento dell’evapotraspirazione, che infatti sembra rimanere co-
107
Figura 8.5 - Risultati delle tre situazioni climatiche a confronto per il pomodoro (1985,
2006, A2 2071)
(Fonte: Lovelli et al., 2009)
stante o addirittura diminuire (Peterson et al., 1995; Viglizzo et al., 1995; Moonen et
al., 2002; Todisco e Vergni, 2008).
8.2 Gli approcci per valutare l’efficienza d’uso dell’acqua WUE
108
Per quanto riguarda l’efficienza d’uso dell’acqua (WUE), potrebbero essere presi
in considerazione due tipi di approccio.
1. L’approccio eco-fisiologico, si basa sul rapporto tra traspirazione e fotosintesi per
unità di superficie fogliare. L’efficienza dell’uso dell’acqua per unità di superficie
fogliare (Morison, 1993) è meglio espressa come il rapporto tra la fissazione
istantanea di CO2 (tasso effettivo fotosintetico-assimilativo netto) e la perdita di
acqua attraverso la traspirazione (misurate entrambe a livello fogliare o in camera
di crescita). A livello di copertura fogliare l’efficienza d’uso dell’acqua può essere
stimata come il rapporto tra il flusso di carbonio ed il flusso d’acqua (Baldocchi
et al., 1991, Steduto et al., 1997).
2. L’approccio agronomico si basa, invece, sul concetto di consumo di acqua e produzione (Feddes, 1985). Questo si riferisce alla gestione agronomica e la scala temporale considerata è riferita solo all’intero ciclo colturale. La WUE si esprime come il rapporto tra sostanza secca e consumo di acqua, espresso in termini di evapotraspirazione o traspirazione, durante l’intero ciclo colturale. Attualmente, gli
studi FACE consentono di stimare l’uso di acqua (WU) nelle condizioni più natu-
rali possibili ed a scala di campo, trascurando una parte dei feedbacks legati a studi eseguiti su ambienti circoscritti.
8.3 Effetto della CO2 sulla WUE
Uno dei più importanti effetti delle elevate concentrazioni di CO2 sulle colture è
indubbiamente l’aumento dell’efficienza d’uso dell’acqua (WUE). Elevate concentrazioni di CO2 favoriscono la crescita della biomassa, che rappresenta il numeratore
nell’equazione per il calcolo della WUE, e fanno diminuire l’evapotraspirazione che,
invece, è posta al denominatore della medesima equazione.
La tabella 8.1 mostra come varia l’efficienza d’uso dell’acqua all’aumentare della
CO2 atmosferica per alcune specie erbacee. I dati si riferiscono sia all’efficienza misurata a livello fogliare che a livello di intera pianta e rispetto alla produzione. Come
si evince dai dati riportati, ed anche a conferma di quanto detto in precedenza, a livello di intera pianta, pur osservando un aumento della WUE, tale incremento è più contenuto rispetto a quello rilevabile su scala fogliare (Polley, 2002).
In alcuni studi condotti sui cereali e sulle specie legnose, Morison (1993) ha rilevato che sebbene la sostanza secca prodotta si riduce quando la disponibilità idrica
diminuisce, l’effetto relativo all’aumento della CO2 sulla crescita delle piante aumenta. Dunque, l’elevata concentrazione di CO2 influisce sull’umidità del suolo la quale
risulta più alta rispetto alle colture che invece si trovano in condizioni di CO2 ambientale. Questo fenomeno è stato osservato sulle “tallgrass prairie” (Owensby et al.,
1999) e su diverse colture mediante esperimenti di tipo FACE (Kimball et al., 2002).
Tabella 8.1 - Incremento relativo dell’efficienza d’uso dell’acqua (WUE) di colture allevate in pieno
campo ad elevata concentrazione atmosferica di CO2. Le colture erano ben irrigate (in
caso contrario è espressamente riportato). L’efficienza d’uso dell’acqua è stata calcolata a
livello fogliare da misure di scambi gassosi oppure come rapporto tra sostanza secca totale, o granella prodotta, e consumo idrico
Specie
Soia
Cotone umido
Cotone secco
Riso
Riso umido
Riso secco
Frumento umido
Frumento secco
Frumento umido
Frumento secco
Sorgo
Tipo
di misura
Scambio gassoso
Biomassa totale
Biomassa totale
Scambio gassoso
Scambio gassoso
Scambio gassoso
Massa in grani
Massa in grani
Massa in grani
Massa in grani
Biomassa totale
(Fonte: Polley, 2002)
Incremento
WUE (%)
102
28-39
19-37
13-53
34-53
125
40
46
17
32
34
Incremento
CO2 (%)
142
49
49
100
100
100
143
143
49
49
100
CO2 ambientale
(µmol/mol)
330
370
370
330
350
350
340
340
370
370
330
Riferimenti
Bibliografici
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109
Effetto dell’elevata CO2 sulle colture in diverse condizioni di disponibilità idrica
110
Per quanto riguarda la copertura fogliare, non è molto chiaro se l’aumento di CO2
farà incrementare l’uso dell’acqua anche su scala giornaliera o mensile. I vari meccanismi di retroazione dovrebbero essere tenuti in considerazione e quindi l’evaporazione dal suolo ed i fenomeni di feedback tra la temperatura fogliare e l’umidità. Goudriaan e Unsworth (1990) hanno utilizzato un modello per le colture che, ipotizzando
un raddoppio della concentrazione di CO2, tiene conto dei processi di feedback vegetazione-atmosfera. Questo modello ha fornito come risultato un aumento della WUE
della copertura fogliare del 35% giornaliera. Morison (1993), con un modello più
semplice ha ottenuto, invece, un incremento minore, 10-15%, per colture con un LAI
compreso tra 2 e 6. In esperimenti sul loglio, la (Nijs et al., 1989) la WUE è aumentata dell’87% a livello fogliare, del 25% a livello di copertura fogliare, mentre la WU
totale della copertura fogliare non viene influenzata in alcun modo.
In studi di tipo FACE sono stati eseguiti degli esperimenti in condizioni di apporto idrico limitato su cotone, grano e sorgo. Da queste ricerche è emerso che la stimolazione della crescita e della produzione unitaria del cotone sono state all’incirca le
stesse rispetto alle condizioni di abbondante apporto idrico (40% circa), mentre per il
grano sono aumentate del 15% per la biomassa epigea e del 22% per la produzione
unitaria. Il sorgo, invece, ha fornito dei risultati irrilevanti in condizioni di abbondante apporto idrico mentre in condizioni idriche limitate, la sua biomassa epigea è aumentata circa del 16% e la produzione di granella è aumentata circa del 26% per una
maggiore capacità di conservazione dell’acqua nel suolo conseguente alla riduzione
della conduttanza stomatica provocata dall’elevata CO2.
Ad ogni modo, pare che l’arricchimento di CO2 delle piante che hanno un apparato radicale più robusto, permette di estrarre ed utilizzare un maggiore quantitativo di
acqua. Questo fenomeno potrebbe verificarsi per il grano (Hunsaker et al., 1996;
Kimball et al., 2002), anche se in generale gli effetti della CO2 negli esperimenti FACE sul cotone, il grano ed il sorgo hanno fornito dei risultati piuttosto contradditori
ed insufficienti (Kimball et al., 2002). Nonostante le limitazioni legate allo stress idrico, l’aumento della concentrazione di CO2 ridurrà gli effetti nocivi della siccità su
processi fisiologici (Wall et al., 2006). L’aumento della WUE tende ad essere maggiore in condizioni di aridità rispetto a quelle di suolo umido (Ottman et al., 2001).
Questi effetti positivi sulla resa e sull’utilizzo di acqua per il frumento dovuti alla
CO2, che in condizioni di stress idrico sembrano aumentare, si riducono notevolmente quando l’apporto di azoto è contenuto (Hunsaker et al., 2000). Tali limiti dell’arricchimento di CO2, in condizioni di scarso rifornimento nutritivo, sono stati osservati
anche in alcuni altri esperimenti (McKee e Woodward, 1994).
Una significativa differenza tra la WUE in condizioni di CO2 elevata e concentrazione atmosferica attuale della CO2 sono state riprodotte nelle figure 8.6 e 8.7 rispettivamente per le piante di arachidi e per il sorgo.
Figura 8.6 - Relazione stagionale tra la massa secca e l’acqua traspirata dalle piante di
arachidi cresciute in serre ad ambiente controllato a concentrazioni di
CO2 tra 350 ppm a 700 ppm. La linea di regressione tratteggiata indica
una concentrazione di 350 ppm, mentre quella continua 700 ppm. Le pendenze delle due linee indicano l’efficienza nell’uso dell’acqua WUE
(Fonte: Azam Ali)
Alcuni studiosi hanno cercato di stimare su scala regionale, l’interazione tra la
traspirazione, la temperatura fogliare e lo strato limite planetario26. Per le colture che
hanno mostrato una riduzione della conduttanza stomatica del 34% in risposta alla
CO2, senza variazione del LAI, la traspirazione regionale in un giorno tipicamente
estivo si riduce (rispettivamente dell’11% per le colture basse e del 17% per le colture
alte). Trascurando gli effetti negativi di feedback sullo strato limite planetario, questi
valori potrebbero essere sovrastimati.
Il potenziale idrico delle foglie è una misura importante dello stato idrico interno
delle piante, e le sue variazioni sono difficili da individuare. È stato osservato da
Kimball et al. (2002) che esso varia di ora in ora nel corso della giornata e diminuisce
gradualmente giorno dopo giorno dopo un evento piovoso o un intervento irriguo. Lo
stato idrico delle piante generalmente risulta migliore, quando sono presenti elevate
concentrazioni di CO2. In realtà, studi sperimentali hanno accertato che, in condizioni
CO2 elevata, il potenziale idrico è meno negativo al mattino presto e a mezzogiorno
(Clifford et al., 1993; Jackson et al., 1994). Wullschleger et al. (2002b) hanno effet-
111
Figura 8.7 - Relazione stagionale tra la massa secca e l’acqua traspirata dalle piante di
sorgo
(Fonte: Azam Ali)
tuato 32 esperimenti per valutare l’effetto della CO2 sul potenziale idrico, principalmente attraverso esperimenti, condotti con l’ausilio di camere di crescita e di questi
19 hanno confermato l’effetto positivo della CO2 sul potenziale idrico, 3 quello negativo e dieci non hanno dato alcuna risposta. Anche gli esperimenti FACE hanno validato questa teoria e con un numero maggiore di risposte positive.
Un’ipotesi plausibile è che elevate concentrazioni di CO2 potrebbero migliorare la
tolleranza delle colture nei confronti della siccità, tramite l’aumento delle sostanze disciolte. Inoltre, Wall et al., 2001, sulla base dei risultati ottenuti con il FACE sul sorgo
hanno dimostrato che l’aumento del peso specifico delle foglie, vale a dire una maggiore fornitura di carboidrati, incrementa la tolleranza alla siccità del tessuto fogliare.
Per quanto riguarda gli esperimenti condotti in condizioni di salinità, è stata osservata anche una maggiore tolleranza nei confronti del sale da parte delle piante (Rozema et al., 1991; Bowman e Strain, 1987). Questa potrebbe essere la conseguenza
dell’adattamento delle piante alla siccità ed alla irrigazione con acqua salina.
8.4 Effetti dell’ozono sulla WUE
112
È importante conoscere gli effetti dell’ozono sulle colture cresciute in condizioni
di scarsità idrica, a causa della concomitanza dell’alto livello di O3 e la ridotta umidi-
tà del suolo durante i periodi in cui si registrano elevate temperature. È stato scoperto
che per la soia e l’erba medica concentrazioni di ozono elevate fanno diminuire la
WUE del 25% (Reich et al., 1985; Temple et al., 1988). In uno studio sul ravanello si
è osservato che sia l’anidride carbonica che l’ozono riducono la conduttanza stomatica, ma l’effetto combinato è ancora più forte. Tale studio ha dimostrato che l’ozono
riduce la WUE istantanea, mentre la CO2 influisce sulla WUE non nella una fase iniziale, ma durante la graduale crescita delle colture. A questo punto, si osserva una senescenza accelerata dovuta all’ozono. Ad esempio, la ridotta WUE fogliare, in risposta all’ozono, è stata notata anche per il grano (Saurer et al., 1991; Nussbaum et al.,
1995) e la soia (Vozzo et al., 1995). Ciò potrebbe essere legato all’effetto negativo diretto dell’ozono sul funzionamento stomatico oppure ad una maggiore riduzione dell’assimilazione netta di CO2. In condizioni di siccità, questo effetto dell’ozono diminuisce e le piante sono protette parzialmente dagli effetti nocivi di questo gas, ma sono soggette a stress idrico.
Effetti della elevata concentrazione di ozono sulle colture per differenti livelli di disponibilità idrica (Elevated ozone effect on crops under different water availability)
Una perdita di produttività, a seguito dell’interazione tra ozono e stress idrico, di
solito è attribuita unicamente allo stress idrico in quanto influisce sulla crescita delle
colture, ma per le colture ben irrigate l’esposizione all’ozono altera la WUE e l’entità
del cambiamento dipende dal livello di esposizione.
In conclusione l’effetto combinato della CO2 e dell’O3 sulla WUE è molto importante e merita studi più approfonditi.
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26) Lo strato limite planetario (SLP) è la parte più bassa della troposfera nella quale il
vento è influenzato dall’attrito ed ha uno spessore variabile.
116
9. Impatto dei cambiamenti climatici sulle aree costiere
del Mediterraneo
9.1 Il mar Mediterraneo e le sue coste
L
a regione del Mediterraneo è geograficamente situata nel crocevia di tre continenti in un’area tettonicamente attiva. Il bacino è semichiuso e comunica con
l’Oceano Atlantico attraverso una striscia di mare, lo stretto di Gibilterra, larga 13 km
ed è collegato sia al Mar Nero, attraverso lo stretto dei Dardanelli ed il Bosforo, che
al Mar Rosso attraverso il canale di Suez.
Il mar Mediterraneo approssimativamente occupa una superficie di 2.5 milioni di
km2 con una profondità media di 1550 m e ha (EEA, 1999) un deficit stimato di acqua dolce di circa 2.500 km3 annui, poiché l’evaporazione supera le precipitazioni e
l’apporto dei corsi d’acqua.
Unisce l’Europa mediterranea, il Nord Africa e il medio Oriente (‘MENA Region’). 22 Paesi si affacciano sulle sue coste (Fig. 9.1), che si sviluppano per
46000 km includendo anche le numerose isole (162, da quelle con superficie maggiore di 10 km2 fino alle più grandi come Sardegna, Sicilia, Corsica, Creta, Malta
e Cipro).
La regione del Mediterraneo è fortemente diversificata a causa della variabilità
delle condizioni ambientali, sociali, economiche, istituzionali e di sviluppo e di conseguenza le sue aree costiere si mostrano attraverso una varietà di paesaggi.
Figura 9.1 - La regione del Mediterraneo
(Fonte: ©1996 MAGELLAN Geographix Santa Barbara, CA (800) 929-4MAP)
117
Questi si distinguono per variabilità della distribuzione dei rilievi, delle caratteristiche geo-litologiche, dei lineamenti morfologici (dalle coste alte e rocciose alle coste basse sabbiose, agli estuari, ai delta, ecc.), delle tipologie e distribuzioni vegetazionali (dalle coperture agricole a quelle forestali), dei regimi climatici (piogge, venti,
temperature, ecc.), delle caratteristiche dei reticoli idrografici che sfociano nel mare
(dai grandi fiumi come il Nilo, il Reno, il Po, l’Ebro, con i loro grandi delta, fino ai
piccoli torrenti), delle risorse idriche esistenti e/o disponibili (superficiali e/o sotterranee), della varietà e ricchezza di ecosistemi peculiari27 (zone umide, lagune, paludi,
stagni costieri, ecc.) e di biodiversità.
Basti pensare che è una delle regioni più ricche del mondo per specie animali e
vegetali, con notevoli endemismi. Per esempio, benché il Mediterraneo occupi soltanto lo 0.8% della superficie marina totale, contiene più del 7% delle specie marine conosciute al mondo. Tale ricca biodiversità include anche specie a rischio di estinzione. Si contano, nel Bacino, 81 siti Ramsar, numerosi siti NATURA 200028 (Benoit
and Comeau, 2005) e 122 siti SPA (specially protected area) sotto il Protocollo
UNEP (UNEP-RAC/SPA, 1997b), di cui 47 in aree marine.
Purtroppo, gli effetti indotti dalle attività umane hanno portato a importanti perdite di habitat naturali e di biodiversità (Ivanov. et al., 2008). Per esempio, si stima
che negli ultimi cento anni siano scomparse dal Mediterraneo circa il 50% delle zone umide e che soltanto in Grecia si siano già perse un terzo delle aree umide costiere.
I paesaggi costieri mediterranei, oltre che per il loro valore naturalistico e culturale, si distinguono anche per la variabilità delle modalità di uso e di gestione delle risorse naturali, del grado di artificializzazione della costa e delle tipologie e diffusioni
delle infrastrutture e strutture terrestri e marittime (città, porti commerciali e turistici,
Figura 9.2 - Infrastrutture stradali e aeroportuali lungo la costa
(Fonte: Blues Plan, 2008)
118
impianti di produzione di gas, raffinerie, centrali termoelettriche, aeroporti, impianti
per la dissalazione delle acque, ecc.) (fig. 9.2), delle densità e pressioni demografiche, della intensificazione dei processi produttivi, turistici e di sviluppo (con i conseguenti scarichi inquinanti), come pure del livello di “protezione ambientale” attivato
dagli Stati attraverso normative e controlli.
Evidentemente, gli effetti delle pressioni antropiche sono da ricondursi alla espansione demografica in generale, alla sua concentrazione nelle aree costiere e alle esasperazioni prodotte dal turismo.
Negli ultimi 30 anni c’è stato un aumento esponenziale della popolazione nei paesi del Mediterraneo e le previsioni per il futuro sono allarmanti (fig. 9.3). Nel 2000,
nei Paesi situati sulle coste, la popolazione raggiungeva i 428 milioni di abitanti rispetto ai 285 milioni nel 1970. I dati sono mediati, differenziandosi tra i paesi del
nord e quelli del sud.
Questi ultimi hanno subito una crescita annua del 2.35%, che corrisponde ad un
aumento di 3.9 milioni di abitanti all’anno per i paesi che vanno dal Marocco alla
Turchia. Questi valori sono 5 volte maggiori di quelli relativi ai paesi del nord del
Mediterraneo. Le previsioni per le regioni costiere mostrano che l’aumento demografico potrà raggiungere 174 milioni nel 2025 corrispondente ad una crescita media dello 0.8% all’anno, e questa si verificherà in special modo nei paesi presenti nel sud est
del bacino (Benoit and Comeau, 2005).
L’industria del turismo gioca un ruolo importante nell’economia del Mediterraneo
e la sua percentuale è destinata a crescere.
Figura 9.3 - Variazioni demografiche in alcune città dei paesi mediterranei– Proiezioni
al 2030
(Fonte: Blues Plan, 2008)
119
Il Mediterraneo è la terza meta preferita dal turismo internazionale ed è la prima per i turisti europei, con circa 218 milioni di visitatori internazionali ogni anno.
Secondo l’Organizzazione mondiale del turismo (2001) il flusso di turisti nell’intero Mediterraneo nel 2025 potrebbe raggiungere 386 milioni per il turismo internazionale e 273 milioni per quello locale. Solo la Francia, l’Italia e la Spagna potrebbero ospitare da sole più del 75% del turismo internazionale, mentre la Turchia potrebbe diventare la quarta meta nel Mediterraneo con circa 34 milioni di visitatori
all’anno. A queste cifre vanno aggiunti i milioni di turisti locali che si spostano sulle coste per vacanze brevi o lunghe. Un tipico esempio è Malta, paese membro della UE, con meno di mezzo milione di abitanti, che ospita circa 1.2 milioni di turisti
all’anno.
La situazione attuale descritta rende conto della estensione della degradazione che
oggi si registra nei territori costieri.
Significativi esempi si rinvengono diffusamente e si differenziano per le cause
(antropiche e/o naturali), gli aspetti (fisici, chimici, biologici, ecc.), il grado di severità e la velocità della evoluzione del degrado.
9.2 Analisi delle pressioni antropiche e naturali
120
Allo scopo di individuare le cause della degradazione costiera e di contrastarne
gli effetti, soprattutto tenendo conto dei cambiamenti climatici, le coste non possono
essere schematizzate come ‘rigide’ strisce di mare e terra29, ma devono essere inevitabilmente connesse ad ambiti territoriali comprendenti anche le aree interne (corsi
d’acqua, loro fasce di pertinenza, zone di alimentazione, ecc.). Tali aree di riferimento devono essere individuate in ragione sia delle specificità ambientali locali, sia degli obiettivi gestionali. Più precisamente sono costituite dai bacini idrografici e dai distretti idrografici, come definitivamente precisati dalla ‘Water Framework Directive
2000/60’ della Unione Europea.
In tal modo è infatti possibile non solo tenere conto delle diverse variabili (clima, sviluppo, uomo, ecc.) che innescano l’insieme dei processi responsabili delle
modificazioni delle zone costiere, ma anche quantificare i legami tra acqua, territorio, suolo e suo uso, ed ecosistemi (cioè tutti gli aspetti del trasporto
sedimenti/acqua/organismi) esplicitando la coesistenza e le interrelazioni tra le diverse unità ambientali, tra le diverse attività “che producono impatti” sulle risorse
naturali e in particolare sull’acqua e/o da loro dipendenti, e tra tutti i relativi processi, nonché la valutazione degli effetti visibili e invisibili collegati allo stato e al
movimento dell’acqua (quantità/qualità, sopra e sotto la superficie) (Trisorio Liuzzi, 2005).
Per esempio le figure 9.4 a) e b) rappresentano i bacini dei fiumi della Basilicata
(Italia Meridionale) che sfociano nel Mar Jonio. Si notano quelli sottesi dai maggiori
invasi.
Figura 9.4 - I bacini ionici della Basilicata. a) carta geolitologica drappeggiata su
DTM; b) bacini sottesi ai maggiori invasi artificiali sui fiumi
(Fonte: Spilotro, 2008)
Questo caso è significativo (fig. 9.5) in quanto le manomissioni antropiche a
scala di bacino e della stessa linea di costa evidenziano un grave sconvolgimento
ambientale, caratterizzato da erosione netta (differenza tra superficie di costa persa per erosione e superficie della costa in avanzamento) in progressione esponenziale e in generalizzazione del fenomeno erosivo a quasi l’intera costa (Spilotro,
2008).
Ma si potrebbero citare innumerevoli casi di variazione delle linee di costa in tutto il Mediterraneo, consistenti in avanzamenti verso mare ovvero in arretramenti.
L’attuale trend della dinamica costiera indicherebbe un deciso incremento del processo erosivo delle coste e una riduzione delle aree in accrescimento (che prima si alternavano con più regolarità).
Questa tendenza ha comportato la esposizione a rischio dei beni realizzati in prossimità di tratti costieri (centri urbani, strade, ferrovie, ecc.) e numerose altre conseguenze, dalla distruzione di aree ad alto valore ambientale alla velocizzazione del
processo di ingressione marina ad aumenti della profondità dei fondali delle spiagge
sommerse a causa dell’allontanamento della sabbia verso il largo, ecc.
Si è valutato (progetto UE EUROSION, 2004) che il 20% del totale delle coste
europee presenta erosioni più o meno marcate a seguito di azioni antropiche sulla costa o nelle aree interne retrostanti. In particolare in Europa le aree perdute, o ad alto
rischio di erosione costiera, sono state valutate in circa 15 km2 all’anno.
Il Dossier sullo stato dei litorali del Mediterraneo, elaborato dal Plan Bleu dell’UNEP/MAP, il Programma Ambiente Mediterraneo delle Nazioni Unite, informa che la
cementificazione del letto di fiumi e torrenti assieme alla costruzione di dighe e alla
deviazione artificiale dei corsi d’acqua avrebbe diminuito del 90% la quantità di sedimento che raggiunge il mare negli ultimi 50 anni e che ogni anno sparirebbero da 30
centimetri a 10 metri di litorale sabbioso.
121
Figura 9.5 - Diagramma delle variazioni complessive della linea di costa dei bacini ionici della Basilicata (fig. 9.4) tra il 1955 e il 2003 attraverso il processamento di immagini telerilevate multitemporali. Ogni cella ha larghezza di
200m con segno negativo le erosioni, positivo gli accrescimenti
(Fonte: Spilotro, 2008)
122
Si può dire, sempre con riferimento alle modifiche della linea di costa, che il Mar
Mediterraneo offre numerosi esempi, su sponde anche relativamente vicine, di variazioni nella evoluzione che dopo almeno 2000 anni di ben delineata tendenza, negli ultimi due secoli hanno mostrato una inversione netta della stessa.
Le condizioni climatiche mediamente prevalenti negli ultimi due millenni hanno
garantito infatti condizioni di generale sovralluvionamento delle aree di foce e di
quelle costiere ad esse circostanti, come documentato dalla posizione di insediamenti
antichi, rispetto alle linee di costa recenti. Tali tendenze si mantengono ancora oggi in
aree poco densamente popolate quali, per esempio, le coste sud-occidentali e meridionali della Turchia, per le quali non si registrano sostanziali manomissioni nei bacini
interni (Spilotro, 2008).
Altrove, manomissioni antropiche evidenziano invece sensibili condizioni di
sconvolgimento degli equilibri.
Il protendimento o l’erosione di un tratto di costa (se le cause geo-eustatiche non
sono rilevanti, cioè se il livello relativo mare-terra è costante), sono infatti generalmente da mettere in relazione a 2 bilanci (Spilotro, 2008):
- quello di massa, concernente la disponibilità di sedimenti prodotti nel bacino e la
resa sulla costa fornita dal trasporto solido dei fiumi, da frane costiere, o dall’immagazzinamento nella parte sommersa o in quella emersa della spiaggia (tomboli,
barre, dune, ecc.);
-
quello di energia, concernente la energia del vento o la energia del mare in prossimità della linea di riva, nella componente parallela e ortogonale alla costa, in condizioni meteo prevalenti e in quelle eccezionali (eventi estremi, burrasche) che
viene utilizzata nel trasporto o nella rimozione dei sedimenti attraverso processi
conservativi o dissipativi.
Il fenomeno è estremamente complesso (caratteristiche dei sedimenti, delle spiagge, ecc.), ed evidentemente i bilanci possono essere modificati da fattori naturali o
antropici.
Per quanto riguarda i fattori antropici che producono protendimenti o arretramenti
occorre distinguere tra azioni realizzate sulla costa (opere a mare, portuali, ecc, ) che
mettono in gioco il bilancio di energia, e azioni realizzate nei bacini interni (che operano sul bilancio di massa).
Le prime (porti, ecc.) sono responsabili di alterazioni dell’equilibrio morfodinamico costiero. Spesso opere rigide costruite per la difesa della costa o per insediamenti nautici commerciali o turistici hanno innescato erosioni delle spiagge limitrofe,
ostacolando il trasporto naturale dei sedimenti lungo la riva.
Le seconde devono ricondursi a opere che di fatto hanno diminuito o eliminato la
possibilità dell’apporto di sedimento verso il mare proveniente dalle zone retrostanti,
spesso originariamente paludose.
Sicuramente devono essere comprese tutte quelle conseguenti alla urbanizzazione
e infrastrutturazione della costa (opere urbane, di trasporto, strade costiere o di fondovalle, ecc.)
Per quanto riguarda gli interventi realizzati nei bacini interni, che agiscono limitando o impedendo gli apporti sedimentari da parte dei corsi d’acqua, essi possono
avere tipologie anche molto diverse:
- variazioni agricolturali o di uso del suolo,
- opere di sistemazioni idraulico-forestali (l’imbrigliamento degli alvei, consolidando le pendici, riduce l’apporto di materiale solido di alveo o di dilavamento; le
opere di controllo dell’erosione idrica, i rimboschimenti o la ricostituzione di pascoli producono invece una riduzione nell’apporto dei materiali di dilavamento e
quindi del trasporto torbido),
- dighe o traverse, invasi artificiali che intercettano i sedimenti,
- estrazione e prelievo di inerti e sedimenti dagli alvei attivi (per costruire dighe,
strade, edilizia, ecc.). Si pensi alla numerosità delle grandi e piccole opere sulle
quali si è imperniata la trasformazione dell’economia agricola e industriale non
solo dei paesi sviluppati ma anche di quelli in via di sviluppo.
Nei casi di fiumi sbarrati da dighe è da evidenziare che particolarmente grave è la
circostanza che anche i materiali provenienti dai corsi d’acqua laterali posti a valle
della diga, e che quindi teoricamente potrebbero essere disponibili per il ripascimento
della costa, in realtà non vi arrivano, perché la funzione di laminazione delle piene,
che le dighe devono assolvere, riduce le portate complessive a valle e quindi la capacità ed entità del trasporto solido che giunge sulla costa.
123
Se uno dei sostanziali problemi del degrado costiero è la drastica riduzione di sedimento trasportato dai fiumi a mare, allora (tenendo conto che il deficit di materiale
lungo la costa è tale che azioni di ripascimento avrebbero costi inaffrontabili e dubbia
efficacia ai fini del ristabilimento globale dell’equilibrio) è evidente come gli interventi costieri debbano integrarsi con quelli nelle aree interne.
Ancora si devono segnalare i restringimenti di alvei che vengono realizzati su
corsi d’acqua non sbarrati da dighe, prevalentemente dovuti all’uso intensivo a fini
agricoli. Ciò si verifica sovente anche nei territori golenali, con la conseguenza di allagamenti delle piane alluvionali (per la fuoriuscita delle portate dall’alveo), dove però gran parte del sedimento grossolano, a causa della riduzione di velocità, viene depositato senza alcuna possibilità di raggiungere il mare.
Altre cause importanti sono: i) il prelievo dell’acqua dai fiumi per esigenze agricole, potabili e/o industriali (acuito dall’uso conflittuale delle risorse), ii) gli effetti
dannosi di modificazione delle caratteristiche ambientali dei corsi d’acqua soprattutto
in termini di accrescimenti invasivi di vegetazione spontanea (persino in quelle che
erano le aree golenali attive) che ulteriormente riducono il trasporto dei sedimenti a
valle. Tali accrescimenti invasivi sono anche da attribuire alla mancanza di manutenzione dei corsi d’acqua, soprattutto dei tratti terminali che sfociano a mare.
Figura 9.6 - Tratto di costa in provincia di Brindisi. Si notano lembi di dune ricoperti
da scarsa vegetazione e, alle spalle, le aree a destinazione agricola
(Fonte: Provincia di Brindisi, 2008)
124
Non si può trascurare, tra le azioni antropiche, la distruzione dei cordoni dunali
che favorisce il restringimento delle fasce sabbiose (fig. 9.6).
Deve essere inoltre sottolineato che l’arretramento della costa porta con sé un’altra nefasta conseguenza: l’arretramento del fronte di ingressione dell’acqua salata,
con ulteriori gravissimi danni all’ecosistema e alle attività produttive e, in particolare, all’agricoltura. Tale circostanza è ulteriormente esasperata, nelle regioni a scarsità idrica, dai prelievi di acqua sotterranea, spesso l’unica sostanziale risorsa idrica
disponibile.
Il problema della salinizzazione delle falde è un problema diffuso e molto condizionante lo sviluppo di tante aree mediterranee, per esempio in Italia meridionale,
Spagna, Grecia, Albania, Egitto e Turchia.
La figura 9.7 esemplifica il meccanismo dell’intrusione dell’acqua marina all’interno di un acquifero e la modificazione del sistema a seguito di estrazioni di acqua
sotterranea.
Figura 9.7 - Il meccanismo di intrusione dell’acqua marina e gli effetti dei prelievi da
falda
(Fonte: www.lentech.com)
È interessante citare uno studio del 2004 dell’UNEP relativo alle trasformazioni
di uso del suolo delle coste dell’Almeria in Spagna (fig. 9.8). In 30 anni (1974- 2004)
l’intera area di Campo de Dalias è stata trasformata da pascolo e colture non irrigue
(a) in serre (b). Questo processo è stato accompagnato da un crescente prelievo di acqua dalle falde, per soddisfare i fabbisogni irrigui delle colture con evidenti implicazioni in termini di danni sulle coste, sia pure a fronte di indubbi vantaggi economici
(la Spagna è il più grande esportatore di frutta fresca e prodotti orticoli dell’Unione
Europea).
È comunque complessivamente molto critica la situazione delle aree costiere sotto il profilo dello stato della qualità dei suoli e delle acque dolci e marine, perché la
compromissione è generalizzata dall’uso intensivo e prolungato di fertilizzanti organici e inorganici e in generale dagli scarichi delle acque reflue di origine urbana, industriale e agricola, comprese le acque di dilavamento dei suoli. Il deterioramento dei
125
Figura 9.8 - Immagini da remote sensing delle coste dell’Almeria in Spagna
(Fonte: United Nations Environmental Programme. Atlas of our changing environment, 2005)
sistemi costieri è stato dimostrato laddove si sono attivati sistemi di monitoraggio e
studio delle variabili – fisiche, chimiche e biologiche – e della loro evoluzione nel
tempo.
Nella fig. 9.9 sono semplificate le pressioni antropiche sulla costa.
Figura 9.9 - Rappresentazione schematica delle possibili pressioni sulla zona costiera
(Fonte: Blue Plan, 2005)
126
Le previsioni dicono che nel futuro le zone costiere verranno esposte a sempre
maggiori pressioni antropiche.
Va precisato che, in generale, le pressioni nei paesi in via di sviluppo sono maggiori (per esempio nel Sud Mediterraneo la sicurezza è danneggiata dalla scarsità di
acqua, dall’aumento di popolazione, di fame e di domanda idrica e di terra, di produzione industriale), con evidenti e numerose criticità (gravi alterazioni nel tempo della
quantità e qualità dei flussi di sedimento, acqua, organismi prodotti dallo sviluppo
delle infrastrutture, prelievi, trasformazioni di territori, perdita di suolo, inondazioni,
inquinamento, salinizzazione, perdite di specie e di habitat, riduzione di biodiversità,
ecc.).
In molte aree dei paesi sviluppati, bisogna prendere atto che in gran parte la situazione è ormai compromessa. Tuttavia, le pressioni tendono a diminuire grazie a sistemi di direttive e leggi di tutela, anche se la competizione di domanda di risorse tra i
differenti settori socio-economici di fatto sottrae investimenti per la riabilitazione dell’ambiente degradato.
L’attività dell’uomo aggrava ed esaspera gli effetti sulla dinamica costiera delle
pressioni naturali.
Queste sono da ricondurre a movimenti glacioeustatici, a fenomeni geodinamici,
tettonici e morfologici, a caratteristiche del moto ondoso e delle correnti ai bassi fondali, al sollevamento del livello del mare nella zona di riva durante una mareggiata, al
clima (Trisorio Liuzzi et al., 2005).
Tutto quanto detto, in vario modo, determina le modificazioni dell’assetto dei materiali che costituiscono il sensibilissimo elemento costiero.
La letteratura, pur con un insieme articolato e diversificato di ricostruzioni storiche, osservazioni, misure e strumenti impiegati, fornisce numerose informazioni, anche ultracentenarie e fino all’attualità, su modificazioni subite dalle linee di costa in
seguito al verificarsi di oscillazioni del livello medio del mare (variazioni eustatiche
anche fino a circa 150 m), di attività vulcaniche, di subsidenze, di terremoti, tsunami,
inondazioni, alluvioni, siccità, frane e inneschi di cicli erosivi.
Basti pensare alla localizzazione del Vesuvio, che ha distrutto Pompei circa 2000
anni fa, e che oggi costituisce una delle più gravi minacce per il territorio costiero
campano e non solo. Ancora, basti pensare a quanto le cronache ci dicono sui danni
conseguenti alle alluvioni che ormai si abbattono con ricorrenza sui territori e a come
siano vulnerabili le loro zone costiere, così densamente occupate, manomesse e spesso indebolite dalla perdita di sistemi naturali di protezione (spiagge, sistemi dunali,
ecc.) e dalla distruzione delle opere di difesa artificiali.
Da collegarsi anche agli effetti delle inondazioni, è la eutrofizzazione, che molti
scienziati paragonano alla “desertificazione del mare” (fig. 9.10).
Tale processo è ben definito ed è collegato all’eccesso di sostanze nutritive accumulate nel mare le quali determinano un impoverimento di ossigeno uccidendo la vita
marina.
127
Figura 9.10 - Deposito di sedimenti è una delle cause dell’eutrofizzazione del mare
(Fonte: Lushaj e Zdruli, 2007)
128
È possibile contare su un quadro articolato delle principali variazioni del clima
quaternario nelle aree mediterranee (Pennetta, 2007). In particolare sono note le variazioni verticali e orizzontali delle linee di costa negli ultimi 4000 anni in molte zone
abitate del Mediterraneo.
A tal proposito, oltre alle evidenze geomorfologiche, geologiche e paleogeografiche, fenologiche, botaniche, ecc, si può contare su innumerevoli dati archeologici e
storici, ricavati sulle coste di questo mare, così ricco di passato e di cultura, che raccontano le vicende subite da insediamenti, strutture, tombe, ville, necropoli, ma anche
torri costiere di avvistamento, ecc. risalenti a diverse epoche. Tanti di questi ormai si
rinvengono completamente circondati o sepolti dal mare.
Ad oggi, sulla base dello studio del clima del passato e delle evidenze brevemente
descritte, dobbiamo constatare che la situazione delle coste mediterranee è grave.
Esse sono in prevalente sommersione per varie cause e, in uno scenario di temperature registrate in costante aumento da almeno un secolo, sono danneggiate, in con-
dizioni di scarsità di acqua e di stress idrico già ai suoi valori massimi in vaste aree,
di salinizzazione delle falde costiere, di variazione delle loro ricariche, di sconvolgimento idrogeologico, di stato quali-quantitativo delle risorse diffusamente (quando
non irrimediabilmente) compromesso.
Si può dire che per la gran parte dei fenomeni responsabili i rapporti causa-evento
sono ben stabiliti e che, per quanto rimangano incertezze (in gran parte dovute alle limitazioni connesse alla non copertura di dati e di monitoraggi) sulle valutazioni delle
variazioni climatiche e sulle interazioni tra le numerose e complesse cause naturali e
quelle antropiche (specie sui reciproci rapporti di ‘peso’), il problema è soprattutto un
problema di “governo” del territorio.
Le prospettive per il domani, se si dovesse continuare ad agire con le politiche
ambientali sino ad oggi implementate, sono nefaste, anche indipendentemente da
quanto dicono le previsioni per gli anni a venire sui cambi climatici.
9.3 La situazione dei territori agricoli costieri
A causa della pressione demografica e in generale di quella connessa alla degradazione, si prevede una riduzione dei suoli arabili procapite in tutto il Mediterraneo
che va da 0,48 ha nel 1961 a 0,22 nel 2020 (grafico 9.1). Le cifre sono naturalmente
mediate (bisogna tenere conto della relativa stabilità che caratterizza la parte europea). Poiché la maggior parte dei territori agricoli nei paesi mediterranei è localizzata
sulle coste, o in loro prossimità, tali previsioni denunciano che la tendenza della riduzione dei terreni agricoli è destinata ad accentuarsi. L’agricoltura è dunque una delle
‘vittime’ importanti dei cambiamenti originati dal sovrasviluppo delle coste.
Grafico 9.1 - Previsioni sull’andamento della perdita dei terreni agricoli e sull’incremento della popolazione nei paesi del Mediterraneo
(Fonte: Zdruli et al., 2007)
129
L’attuale configurazione dell’uso del suolo agricolo sulle coste non rispecchia più
gli assetti tradizionali (tipologie, pratiche, ecc.) dell’agricoltura rurale che ha modellato per secoli i paesaggi del Mediterraneo. Pur con le dovute differenze tra i paesi
sviluppati (e tra paesi del nord Europa e del sud Europa) e quelli in via di sviluppo,
tale configurazione, infatti, si è trasformata obbedendo alle esigenze della competizione globale del mercato, dello sviluppo urbano, infrastrutturale e turistico.
Oggi vediamo aree agricole periurbane, sempre più aggredite dall’avanzare delle
costruzioni, estesi involucri artificiali che ricoprono le cresciute superfici messe a
coltura. L’area sotto irrigazione è andata aumentando nel tempo e oggi ammonta a più
di 26 milioni di ettari (>20% della terra coltivata), pure a fronte di aree che non ne
beneficiano.
Importanti esodi dalle campagne, motivati da diverse ragioni a seconda dei paesi
e dei luoghi, danno luogo a decrescite della popolazione rurale che abbandona le aree
più svantaggiate.
Il fenomeno è complesso e non semplicemente schematizzabile, proprio a causa
della variabilità delle condizioni generali, di cui si è detto, che caratterizzano la regione mediterranea. Si può dire che si contrappongono nella regione aree ricche, e anche
tutelate o con prospettive concrete di riabilitazione (grazie alle politiche comunitarie
e ai fondi strutturali europei), ad aree in estrema povertà.
L’agricoltura è condizionata dalla disponibilità di acqua. È noto che l’uso agricolo
della risorsa idrica totalizza le più alte percentuali di uso del totale.
Lo stato dei territori agricoli costieri nel Mediterraneo è dominato dalla questione
idrica e dai conflitti che derivano dai suoi diversi usi. Laddove prevalgono condizioni
di scarsità e stress idrico, l’acqua è la precondizione per qualsiasi ipotesi di sviluppo
sostenibile.
9.4 Impatto dei cambiamenti climatici
130
Indicazioni sul futuro ci vengono da scenari possibili, continuamente aggiornati e
arricchiti da dati, monitoraggi, e simulazioni basate su differenti modelli, sui quali comunque il mondo della scienza discute e si confronta.
Indipendentemente da considerazioni di ‘validità’, o dalle ipotesi assunte a base
delle valutazioni quantitative, e nonostante le limitazioni circa le previsioni in ambito
localizzato (la complessità cresce al diminuire della scala di riferimento territoriale
poiché i modelli a scala globale non sono facilmente applicabili alle scale piccole),
gli scenari evidenziano come potrebbero aggravarsi le conseguenze in termini di variazioni nelle differenti componenti del ciclo idrologico (velocità di evapotraspirazione, intensità, frequenza, distribuzione, concentrazione di precipitazione, flussi idrici
superficiali e sotterranei, ricarica di falde).
Le coste mediterranee subiranno (o continueranno a subire) nei prossimi decenni
un lungo elenco di effetti conseguenti a: i) aumento delle temperature (effetto serra);
ii) aumento di frequenza delle ondate di calore estivo; iii) aumento della frequenza di
incendi; iv) variazioni nella quantità, distribuzione e intensità delle precipitazioni e
aumento degli eventi pluviometrici estremi (frequenza e intensità degli eventi pluviometrici massimi e prolungate assenze di precipitazione); v) aumento della distruttività
dei cicloni; vi) aumento della distruttività delle alluvioni; vii) riduzione dei deflussi;
viii) riduzione della ricarica naturale falde; ix) riduzione della disponibilità delle già
scarse risorse idriche; x) progressivo estendersi delle aree soggette a desertificazione
ed aridità; xi) intensificazione dei fenomeni di dissesto idrogeologico; xii) crescita
dell’erosione; xiii) deterioramento della qualità dei suoli e delle acque; xiv) perdita di
biodiversità; xv) scomparsa di zone umide; xvi) estinzione delle specie più vulnerabili; xvii) innalzamento del livello medio dei mari (1-2 m per la fine del XXI secolo).
Si pensi che, se i dati previsti di innalzamento del livello del mare dovessero verificarsi, la sola Italia perderebbe circa il 6% del proprio territorio e l’intera Europa
perderebbe la metà delle zone umide costiere.
Relativamente agli effetti dell’innalzamento del livello del mare, si cita uno studio condotto nel 2007 in Egitto dalla Banca Mondiale. Esso ha previsto che un innalzamento del livello di un solo metro potrebbe inondare una superficie di 970 km2 nell’area del Delta del Nilo, con un impatto su più del 9 % dell’intera popolazione e su
circa il 13 % della terra coltivabile del paese. Vale la pena menzionare che il 95 %
della terra coltivabile in Egitto è localizzata proprio in quest’area. L’Egitto è affetto
anche da intrusione marina nelle lagune dalle quali si pesca circa un terzo della produzione totale (Plan Blue, 2008). Ulteriori conseguenze sono derivate per l’aumento
della frequenza dei periodi siccitosi.
9.5 Prospettive future e raccomandazioni
Indubbiamente, da quando sono state avviate le politiche ambientali, la UE ha dedicato molta attenzione alla questione delle coste e ha intrapreso azioni specifiche finalizzate alla politica di cooperazione mediterranea. L’importanza di questo tema è
stata anche ribadita nel luglio 2008 a Parigi durante la creazione della Unione per il
Mediterraneo.
Sostanzialmente, a partire dall’avvio del processo che fa capo alla Convenzione
di Barcellona sulla Protezione del Mediterraneo (sottoscritta nel 1995 e rinnovata nel
gennaio 2008 con l’adozione da parte dei paesi contraenti di un “Protocol on integrated coastal zone management in the Mediterranean”) vengono via via aggiornati e
formalizzati i criteri per implementare il Piano d’Azione per la Protezione dell’Ambiente Marino e per lo Sviluppo Sostenibile delle Zone Costiere del Mediterraneo.
Le visioni informatrici si sono nel tempo evolute passando da quelle originarie,
concentrate essenzialmente su riduzione dell’inquinamento del Mar Mediterraneo e
su protezione e miglioramento dell’ambiente marino, a quelle attuali, comprensive
degli aspetti più generali della pianificazione e della gestione delle zone costiere.
131
132
In questo ambito sono stati formalizzati i criteri (Clarke, 2001) della “Gestione
Integrata delle Zone Costiere (ICZM)” (CCE, 2000), definita come un processo dinamico, interdisciplinare e iterativo inteso a promuovere l’assetto sostenibile delle zone
costiere da articolare in più fasi (raccolta di informazioni, pianificazione, assunzione
di decisioni, gestione e monitoraggio dell’attuazione, partecipazione delle parti interessate), perseguendo precisi obiettivi, tra cui:
• Sviluppo di un quadro unitario in cui formulare soluzioni corrette per i conflitti
tra interessi diversi e spesso contrastanti;
• Recupero degli ecosistemi acquatici;
• Valorizzazione e incremento dei prodotti e dei servizi forniti dagli ecosistemi;
• Gestione partecipata e coinvolgimento di tutti i soggetti portatori di interesse nell’analisi politica e nell’implementazione;
• Miglioramento delle capacità e delle competenze a livello centrale, regionale e
locale;
• Rafforzamento dell’implementazione degli strumenti legislativi, regolamentari e
di governo delle zone costiere;
• Potenziamento delle risorse culturali, incoraggiando il supporto della comunità
per una gestione sostenibile delle zone costiere;
• Recupero dell’equilibrio tra crescita economica e protezione dell’ambiente;
• Garanzia di un monitoraggio continuo;
• Sviluppo di strategie di adattamento al fine di mitigare gli impatti del cambiamento climatico.
Tale approccio, intendendo equilibrare sul lungo periodo la sostenibilità ambientale, economica, sociale, culturale nei limiti imposti dalle dinamiche naturali, si è sviluppato auspicando oltre che la integrazione degli obiettivi, anche la integrazione nel
tempo e nello spazio delle componenti terrestri e marine del territorio interessato,
nonché di tutte le politiche collegate dei diversi settori coinvolti.
Il citato Protocollo del 2008, quando sarà completamente condiviso, si collocherà
come un importante strumento legale di valenza euromediterranea, capace di imporre
principi e misure che tutte le parti saranno tenute a rispettare.
Ad oggi è indiscutibile la disparità dei sistemi di protezione e di tutela che esistono non solo tra i paesi sviluppati e quelli in via di sviluppo (naturalmente a causa dei vantaggi della organizzazione europea che beneficia i primi), ma anche tra
paesi all’interno della stessa Europa, a causa delle differenti priorità delle politiche
nazionali.
Guardando comunque alle azioni intraprese dai diversi paesi che hanno recepito e
avviato programmi in tal senso, come per esempio è il caso dell’Italia (Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare), si verifica un sostanziale accordo
dei principi e delle strategie di azioni, così in sintesi riassumibili:
“Programmazione e pianificazione degli interventi e delle politiche miranti a riequilibrare le dinamiche costiere, prevenire ulteriori degradi, rimediare e perseguire
uno sviluppo sostenibile al fine di:
-
preservare la naturalità delle coste per consentire la loro funzionalità nel tempo e
per salvaguardare le zone riconosciute a pericolo di erosione,
- riequilibrare il bilancio sedimentario tra i sedimenti apportati dai cosi d’acqua,
quelli erosi dalle spiagge e quelli trattenuti dalle opere antropiche (che interferiscono con la dinamica naturale dei sedimenti),
- intendere la difesa delle coste come una fase fondamentale della gestione integrata
delle zone costiere, sostenuta da indirizzi, criteri generali e norme a livello nazionale,
- riconoscere l’influenza dei cambiamenti climatici per mitigarne gli effetti.
Azioni di riequilibrio compatibili e le misure di salvaguardia e di tutela che regolino l’uso della costa, tenendo conto della necessità di:
- ripristinare un equilibrato apporto solido dei corsi d’acqua (svasi dei bacini artificiali, revisione di opere di difesa idraulica, tagli pianificati della vegetazione sui
torrenti, controllo delle escavazioni in alveo, …),
- riequilibrare la dinamica costiera modificata dalle opere marittime (interventi
strutturali o di manutenzione periodica nelle aree di influenza, …),
- favorire la rinaturalizzazione delle coste (ricostruzione delle dune e della vegetazione,
delocalizzazione di strutture rigide impattanti, individuazione di fasce di tutela…),
- salvaguardare le zone riconosciute a pericolo di erosione e stabilire le priorità di
intervento per quelle situazioni di rischio per i beni esposti non de localizzabili
per meglio ottimizzare le risorse economiche dedicate (Di Maggio, 2006)”.
Bisogna però prendere atto, come già accennato, che la situazione delle coste è
andata nel tempo globalmente peggiorando, anche indipendentemente da ciò che potrà ulteriormente verificarsi a seguito dei cambiamenti climatici.
Le analisi evidenziano che gli squilibri spesso originano da azioni disordinate e
disorganiche, o condotte con diversità di gestione e di intervento, che nei fatti hanno
trascurato gli effetti nello spazio e nel tempo sul territorio.
Tuttavia oggi si può contare su una definizione dell’assetto globale della politica
ambientale che la UE ha impostato su una serie di concetti chiave (centralità del bacino/distretto idrografico nella pianificazione ambientale, definizione preventiva del rischio, tutela quali-quantitativa delle risorse naturali, sicurezza) a cui una serie di
provvedimenti (direttive, comunicazioni e linee guida concernenti tematiche che vanno dalla gestione risorse idriche all’agricoltura e lo sviluppo rurale, all’industria ed
energia, al turismo, alla protezione degli ecosistemi e della biodiversità) hanno fatto o
devono fare riferimento, peraltro in linea con gli impegni, assunti e condivisi, verso le
politiche di mitigazione e di adattamento ai cambiamenti climatici.
Per il tema che qui si tratta si citano, tra le altre, per le opportunità che potranno
derivare dalle loro implementazioni integrate: la Direttiva 2000/60/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio che istituisce un quadro per l’azione comunitaria in materia di acque (Water Framework Directive), la Strategia Tematica sul Suolo (EU - Thematic Strategy for Soil Protection, 2006), la “MTR Mid Term Review 2003” della
Politica agricola Comunitaria (PAC), la direttiva 2007/60/CE del Parlamento Europeo
e del Consiglio relativa alla Valutazione e alla gestione dei rischi di alluvione.
133
Si tratta dunque di dare finalmente corso a risposte concrete alla degradazione
delle coste, individuate in gestioni integrate del territorio, per le quali si dispone del
quadro di riferimento concettuale e normativo ben razionalizzato nel contesto europeo e internazionale.
Ciò è soprattutto dovere degli enti di pianificazione e di controllo locale, a cui
spetta il compito di implementare le azioni di tutela integrando le diverse politiche
settoriali di sviluppo economico.
9.6 Bibliografia
134
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136
27) Aree cruciali per varietà di comunità biotiche, individuati nell’ambito di un vasto range di
scale spazio-temporali (foreste, boschi, fiumi, zone umide, ecc.) e definiti sulla base di differenti visioni (mantenimento della salute e integrità, ecc), prevalentemente con specifici obiettivi.
Molte sono le convenzioni, direttive e piani d’azione che si occupano della protezione della natura del Mare Mediterraneo, della conservazione degli habitat e delle specie naturali, tra cui:
la Convenzione per la Protezione del Mar Mediterraneo dall’Inquinamento (Convenzione di
Barcellona,1976), la Convenzione per la Specie Migratorie Naturali (Convenzione di Bonn,
1979), la Convenzione Europea sulla Natura e sugli Habitat Naturali (Convenzione di Berna,
1979), la Convenzione di Ramsar sulle Aree Umide di Importanza Internazionale, 1971).
I’UNEP/MAP è responsabile della realizzazione della Convenzione di Barcellona nel
Mediterraneo (Mediterranean Action Plan), attraverso il MEDPOL (Mediterranean Pollution Monitoring and Research Programme). Il CIESM (International Commission for
the Scientific Exploration of the Mediterranean Sea) costituisce l’ambito scientifico per
l’esplorazione del Mediterraneo.
28) I siti Ramsar fanno riferimento alla Convenzione internazionale di Ramsar (1971)
relativa alla conservazione delle Zone Umide di importanza internazionale. Natura 2000
è il principale strumento della politica dell’Unione Europea per la conservazione della
biodiversità. Si tratta di una rete ecologica diffusa su tutto il territorio dell’Unione, istituita ai sensi della Direttiva 92/43/CEE “Habitat” per garantire il mantenimento a lungo
termine degli habitat naturali e delle specie di flora e fauna minacciati o rari a livello comunitario. La rete natura 2000 è costituita da Zone Speciali di Conservazione (ZCS) istituite dagli Stati membri secondo quanto stabilito dalla Direttiva Habitat, e comprende anche le Zone di protezione Speciale (ZPS) istituite dalla Direttiva 79/409/CEE “Uccelli”.
29) È stata pratica individuare le coste come strisce di terra di profondità 60 km (corrispondenti a meno del 15% della superficie terrestre). Attualmente circa il 50-80% della
popolazione del Mediterraneo vive all’interno di tali strisce e le previsioni al 2025 indicano che in esse vi saanno concentrati i 2/3 della popolazione mondiale (UNCED, 1992).
10. Considerazioni conclusive
T
ra i paesi del bacino del Mediterraneo esistono sostanziali differenze negli assetti del settore agricolo (organizzazione, livelli di produttività, ecc.). Tali differenze sono dovute, da una parte, alla variabilità ‘ambientale’ (temperatura, piovosità, disponibilità delle risorse idriche, ecc.), ‘culturale’ (tradizioni, tecniche di lavorazione del terreno, prassi consolidate, ecc.), e ‘sociale’ (indubbie condizioni di povertà in molti paesi della riva sud ed ovest); dall’altra sono da ricondursi alle diverse
politiche che di fatto vengono implementate nel settore dell’agricoltura, che derivano dalla coesistenza di più entità geo-politiche, ognuna con le proprie visioni di indirizzi: l’Unione Europea, l’Unione Africana, l’Unione dei Paesi arabi del Maghreb e
la Lega Araba.
Tuttavia tutti i paesi affrontano le medesime sfide in termini di prospettive di sviluppo sostenibile e di sicurezza globale (ambientale, economica, sociale) da garantire
alle proprie popolazioni.
Secondo la classificazione di Köppen, basata su temperatura e piovosità, la regione del Mediterraneo è caratterizzata sostanzialmente dai due regimi climatici temperato e arido. Per sopravvivere ai prolungati periodi di scarsità di precipitazioni la vegetazione in generale, e le colture nello specifico, sviluppano capacità di adattamento.
Per questo motivo, laddove il clima è secco e arido solitamente l’apparato radicale è abbastanza profondo e soprattutto esteso. Basti pensare all’olivo, coltura caratteristica della regione del Mediterraneo, che fornisce la quasi totalità della produzione
mondiale di olive.
Pur se i livelli di produttività agricola differiscono tra i paesi settentrionali e meridionali del bacino del Mediterraneo, si deve considerare che mediamente quasi la metà delle terre arabili della regione vengono di fatto utilizzate per la produzione. Si
comprende quindi come gli effetti dei cambiamenti climatici potrebbero compromettere seriamente il sistema economico di molti paesi.
Purtroppo, molte evidenze indicano che il clima di questa regione sta cambiando;
in particolare, secondo l’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), che
rappresenta l’istituzione di riferimento designata dalla Organizzazione delle Nazioni
Unite per lo studio dei cambiamenti climatici, il riscaldamento registrato negli ultimi
decenni lascia pensare ad un possibile spostamento delle fasce climatiche tropicali
proprio verso la regione del Mediterraneo.
Si ritiene che l’aumento dei gas serra sia il principale responsabile del riscaldamento del pianeta. Grazie alla ricerca, che ha fatto notevoli progressi sull’argomento, ed ai numerosi scambi di informazioni durante le varie conferenze (COnference
of the Parties- COP), si sono condivise importanti analisi. Secondo l’IPCC il surri-
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138
scaldamento globale della terra proseguirà negli anni futuri anche nell’ipotesi di
emissioni dei gas serra costanti. La conoscenza dell’evoluzione futura è di importanza strategica soprattutto per quei settori fortemente dipendenti dalle variabili
maggiormente interessate dal cambiamento climatico, come ad esempio quello
agricolo.
Negli ultimi anni si sono sviluppati modelli climatici sempre più accurati comunemente chiamati Global Climate Model (GCM) in grado di effettuare simulazioni su griglia tridimensionale. Sono sistemi molto complessi e si basano su un
elevato numero di dati di input e di equazioni matematiche. In particolare i dati
idrometeorologici sono generalmente acquisiti con differenti sistemi e, pertanto,
possono essere affetti da errori, sia in fase di misura, sia in fase di trasmissione ai
centri di raccolta ed elaborazione. Purtroppo queste operazioni possono pregiudicare l’affidabilità del monitoraggio in tempo reale dei fenomeni idrologici (Madsen, 1989). Ad esempio, la misurazione in tempo reale della precipitazione viene
normalmente effettuata con una rete di pluviografi i quali restituiscono dati puntuali, talvolta non sufficienti per effettuare un’analisi climatica adeguata. Per ridurre questi problemi, recentemente sono state introdotte stazioni meteo satellitari
e radar meteorologici in grado di fornire una conoscenza più ampia e dettagliata
sulla distribuzione spaziale e temporale dei dati. Sarebbe, quindi opportuno integrare tra loro i dati satellitari, i dati acquisiti da radar e quelli provenienti dalle
stazioni meteo tradizionali.
Ai fini dello sviluppo vegetativo delle piante, la temperatura svolge una funzione determinante. Alcuni autori hanno evidenziato che per effetto di un suo aumento
si verificherà, limitatamente alle aree del Mediterraneo, uno spostamento verso aree
più settentrionali degli areali di coltivazione di alcune specie. Ad esempio si assisterà ad un’espansione verso nord degli areali di coltivazione di due specie tipiche
del Mediterraneo: l’olivo (Bindi, 1992) e la vite (Bindi, 1996, 2000). Non è ancora
ben chiara, invece, la risposta delle colture agli aumenti della concentrazione di
CO2 (il principale gas ad effetto serra) e alla combinazione degli aumenti di CO2 e
temperatura. L’entità e la direzione della risposta sono infatti entrambe specifiche
per ciascuna particolare specie e coltura (Baker e Allen, 1993; Conroy et al., 1994,
Ziska et al., 1997).
Considerando le previsioni circa la maggiore variabilità climatica e l’aumento
della frequenza degli eventi meteorologici estremi, sarebbe anche auspicabile approfondire la conoscenza degli effetti sulla combinazione dell’aumento della temperatura
media e della frequenza delle temperature estreme in condizioni di CO2 elevate (per
esempio promuovendo studi in apposite “camere di crescita” per la simulazione degli
effetti).
I legami esistenti fra cambiamenti climatici, risorse idriche, biodiversità e pratiche agricole sono molto complessi.
Nel futuro si prevede un’intensificazione degli eventi estremi; in particolare il bacino del Mediterraneo dovrà affrontare situazioni di scarsità idrica sempre più gravi.
Una soluzione al problema può essere identificata attraverso una gestione innovativa ed integrata delle risorse idriche, basata sulla gestione della domanda e articolata
in un insieme di interventi sia tecnici e che non tecnici. Molti sono gli aspetti legati al
suddetto approccio, tra gli altri:
• partecipazione degli utenti nelle attività di gestione;
• monitoraggio dei corpi idrici e miglioramento del controllo;
• uso di metodi irrigui ad elevata efficienza;
• ottimizzazione dei consumi idrici nell’ottica di massimizzare la produttività della
risorsa;
• utilizzo di acque non convenzionali adeguatamente controllate;
• adeguamento delle capacità istituzionali e delle capacità di implementazione delle
politiche agricole.
Infatti, in vista di un futuro incerto in cui le probabilità di situazioni di disagio
collettive sono elevate, sarebbe auspicabile sfruttare le risorse idriche esistenti nel migliore dei modi piuttosto che cercarne altre, evitando gli eccessivi sfruttamenti, razionalizzando il più possibile i consumi, pianificando gli usi e sviluppando nuove tecnologie eco-compatibili.
La gestione integrata prevede interazioni articolate (di settori disciplinari, di utenti, di pratiche operative, di attori pubblici e privati) e quindi necessita di approcci partecipativi da sviluppare a tutti i livelli di scale territoriali, istituzionali e amministrative, ai fini sia del trasferimento delle conoscenze sia della maggiore trasparenza. La
condivisione consapevole degli obiettivi e degli strumenti per realizzarli è fondamentale in quanto consente di dare la giusta percezione dell’enorme valore che la risorsa
idrica possiede. Questa impostazione diventa essenziale nella programmazione e pianificazione dell’uso delle acque transfrontaliere.
Da un punto di vista tecnico si dovrebbero identificare procedure atte a migliorare
le efficienze dei sistemi di adduzione e distribuzione, sia potabili che irrigui, al fine di
razionalizzare l’uso delle risorse idriche. In alcuni paesi, infatti, le perdite lungo le reti di distribuzione spesso raggiungono anche valori superiori al 50%. In agricoltura
ciò significa che oltre la metà delle risorse idriche non è produttiva. In quest’ottica è
importante prevedere adeguate strategie di modernizzazione dei sistemi irrigui esistenti, anche attraverso lo sviluppo e l’utilizzo di nuove tecnologie che consentano: 1)
di attribuire agli utenti i volumi idrici disponibili in modo equo e trasparente evitando
prelievi non autorizzati; 2) di monitorare le caratteristiche idrauliche dei sistemi di
adduzione e di distribuzione consortili, aziendali e i volumi prelevati ai diversi livelli.
Lo sviluppo di modelli matematici che consentano, già in fase di progettazione, di
analizzare diversi scenari di funzionamento dei sistemi irrigui, può aiutare a migliorare le efficienze globali dei sistemi in fase di esercizio. È necessario, però, che detti
modelli (solitamente sviluppati in ambiti scientifici) siano tradotti con software di facile utilizzo per i progettisti ed i gestori. È inoltre indispensabile la diffusione di detti
strumenti attraverso la promozione di workshops tematici e corsi di formazione indirizzati ai vari stakeholders del settore.
139
140
Molto importante è anche la raccolta di dati sul funzionamento dei sistemi irrigui
(portate erogate, ordinamenti colturali, dati meteorologici, caratteristiche fisiche della
rete, ecc.) e la organizzazione di database che consentano sia l’aggiornamento che
l’utilizzo di questi. Detti database dovrebbero avere supporti GIS (Geographic Information System) che rendano disponibili le informazioni spazializzate sul territorio facilmente visualizzabili e collegabili a modelli di analisi in grado di simulare scenari
di funzionamento diversi da quelli di progetto.
Ridurre gli sprechi di acqua in agricoltura non significa soltanto modernizzare gli
impianti dal punto di vista tecnico. Risulta infatti fondamentale il ruolo delle autorità
competenti nell’incentivare e orientare gli agricoltori verso un uso dell’acqua più razionale e proficuo sia in termini produttivi che economici.
Per quanto riguarda l’utilizzo di acque non convenzionali, il recupero delle acque
reflue in agricoltura è una pratica già molto diffusa in diversi paesi del Mediterraneo
come Cipro, Giordania, Tunisia, Egitto ed Israele, ma necessita di perfezionamenti in
quanto non ancora perfettamente in linea con i criteri di eco-compatibilità. Purtroppo
le normative che regolamentano l’utilizzo di queste acque sono ancora molto disomogenee tra i vari paesi del Mediterraneo e spesso talmente restrittive da renderne antieconomico l’utilizzo stesso.
Anche lo sviluppo sostenibile delle zone costiere dei paesi del Mediterraneo necessita di una maggiore attenzione. I modelli di studio dei cambiamenti climatici
prevedono, per esempio, una perdita di terreni coltivabili e di preziosi ambienti costieri di notevole valore ambientale. La Gestione Integrata delle Zone Costiere
(ICZM) è una strategia promettente perché potrebbe assicurarne lo sviluppo sostenibile.
Inoltre, le dimensioni di bacino e di distretto idrografico, sottolineate dalla Direttiva Europea 2000/60, potranno permettere di meglio quantificare i legami tra acqua,
uso del suolo ed ecosistemi (cioè tutti gli aspetti del trasporto di sedimenti /acqua /
organismi) superando le visioni concentrate su singole specie o biomi ed esplicitando
la coesistenza e le interrelazioni tra le diverse unità ambientali, tra le diverse attività
dipendenti dall’acqua e/o impattanti l’acqua, e tra tutti i relativi processi, nonché la
valutazione degli effetti visibili e invisibili collegati allo stato e al movimento dell’acqua (quantità/qualità, superficiali/sotterranee).
È sicuramente positivo che da tempo si sia avviato un percorso concreto e condiviso di azioni e strumenti per rispondere alle comuni minacce, che fa capo al ‘Mediterranean Action Plan’, alla Convenzione di Barcellona e alla condivisione degli
obiettivi del ‘Millennium Development Goals’, e che si è sviluppato ed evoluto nel
tempo anche con il supporto di Organizzazioni Internazionali che hanno promosso
iniziative di cooperazione.
In conclusione, è evidente che la questione “cambiamenti climatici - risorse idriche e agricoltura” rappresenta un problema comune a tutti i Paesi della regione mediterranea. Sarebbe quindi auspicabile rispondere a detta questione con una strategia
univoca nel quadro degli obiettivi globali fissati a Kyoto.
Di ciò è consapevole l’Unione Europea, come dimostrano l’interesse e le risorse finanziarie che la stessa ha assegnato proprio ai cambiamenti climatici, alle
energie rinnovabili, alla gestione delle risorse idriche, alla biodiversità. Su tali temi infatti sono stati previsti specifici finanziamenti tramite le politiche di sviluppo
rurale.
Il grande limite degli indirizzi suddetti consiste nella complessa implementazione
di un disegno euromediterraneo coerente sia con la natura dei problemi che con lo
spirito della Conferenza di Barcellona. A tal fine andrebbe sostenuta, rafforzata e coordinata l’attività di tutti i Centri di ricerca, operanti nei vari Paesi del Mediterraneo,
che studiano i cambiamenti del clima e indicano le misure atte a mitigarne gli effetti.
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