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10 Idrologia & Clima

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This is the lecture with which I usually conclude my class in hydrology. It talks about the impact of climate change on hydrology. Wit some specific on the Alpine areas.

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10 Idrologia & Clima

  1. 1. Idrologia e Clima L’urlo-E.Munch-1893 Riccardo Rigon
  2. 2. Riccardo Rigon !2 Panta rei os potamòs Tutto scorre come un fiume Eraclito (Sulla Natura) Introduzione
  3. 3. Riccardo Rigon !3 Obiettivi Si spiega che cos’è il cambiamento climatico e come interagisce con la disponibilità della risorsa idrica e con i vari comparti del ciclo idrologico Introduzione Si accenna agli effetti del cambiamento climatico (idrologicamente parlando) Si descrive l’impatto dei cambiamenti climatici sulla criosfera Si accenna alle interazione con i cicli trofici
  4. 4. Riccardo Rigon !4 Clouds = Nuvole Precipitations = Precipitazioni Ice = Ghiaccio Snow = Neve Infiltration = Infiltrazione Percolation = Percolazione Evaporation = Evaporazione Transpiration = Traspirazione Surface Runoff = Deflusso Superficiale English Italian Introduzione
  5. 5. Riccardo Rigon !5 Il buon vecchio ciclo idrologico Introduzione
  6. 6. Riccardo Rigon !6 Quanto ? Introduzione
  7. 7. Riccardo Rigon !7 Fresh waters = Acqua dolce Saline = Acqua salata Ice Caps = Calotte Polari Ground Water = Acque sotterranee Lakes = Laghi Swamps = Zone Umide Glaciers = Ghiacciai Surface Waters = Acque superficiali Rivers = Fiumi English Italian Introduzione
  8. 8. Riccardo Rigon !8 Others ? Manca qualcosa di importante incluso in “others”. Questo è il contenuto d’acqua del suolo. Forse lo 0.0001 del totale ma fondamentale per la vita delle piante e degli ecosistemi. Introduzione
  9. 9. Riccardo Rigon !9 OkieKanae,Science2003 I flussi nel dettaglio Introduzione
  10. 10. Riccardo Rigon !10 Noi consumiamo sempre più acqua Introduzione
  11. 11. Riccardo Rigon !11 La risorsa cambia in quantità e forma .............. Introduzione
  12. 12. Allora, il cambiamento climatico cosa comporta? GiorgiaO’Keefe-Pinkandredmountain Vediamolo nel seguito
  13. 13. Riccardo Rigon Il più usato indice di cambiamento climatico è la variazione di temperatura dell’aria prossima alla superficie. Che cos’e’ il cambiamento Climatico ? http://en.wikipedia.org/wiki/Temperature_record_of_the_past_1000_years
  14. 14. Riccardo Rigon La figura mostra anche che tale cambiamento non è stato l’unico nella storia della Terra e per esempio alcuni periodi tra l’anno 1000 e 1100 furono mediamente più caldi del presente e permisero per esempio la colonizzazione della Groenlandia. Al contrario tra il 1600 e il 1800 si è assistito ad una piccola glaciazione. La temperatura è dunque estremamente variabile, secondo cicli che non si ripetono esattamente, e nell’arco di una vita umana si hanno variazioni climatiche avvertibili. Che cos’e’ il cambiamento Climatico ?
  15. 15. Riccardo Rigon Cicli ? I cambiamenti “naturali”
  16. 16. Riccardo Rigon C’e’ consenso che la Terra si sta riscaldando E i cambiamenti forzati dall’uomo
  17. 17. Riccardo Rigon In ascisse l’anno Si osserva che: la temperatura media annuale (media su tutta la Terra) è aumentata di 0.6 gradi. E’ tanto ? E’ poco ? ... Dipende dagli effetti. E i cambiamenti forzati dall’uomo Inordinatelatempertura C’e’ consenso che la Terra si sta riscaldando
  18. 18. Riccardo Rigon !18 Il cambiamento climatico Gli scambi termici con le acque Il ciclo idrologico globale Il cambiamento dell’uso del suolo Alterano Cambia Weietal.,Progress.Phys.Geography,Luglio2009I cambiamenti inducono ulteriori cambiamenti
  19. 19. Riccardo Rigon !19 Cambiamenti e variabilità delle precipitazioni Nel ciclo idrologico globale Il ciclo idrologico globale cambiato Induce Cioè Weietal.,Progress.Phys.Geography,Luglio2009I cambiamenti inducono ulteriori cambiamenti
  20. 20. Riccardo Rigon !20 Ad ogni scala Spaziale Cambiamenti Ad ogni scala temporale di “forma” stagionale mensile eventi annuale decadale etc. luogo dimensioni intensità durata erosività Weietal.,Progress.Phys.Geography,Luglio2009 I cambiamenti inducono ulteriori cambiamenti
  21. 21. Riccardo Rigon (da: Sadler, F., Analisi delle precipitazioni in provincia di Trento nel periodo 1921-2000) Figura 2.12: precipitazione totale annua nelle stazioni di Passo Rolle e San Martino, da confrontare con Paneveggio, Predazzo e Cavalese. PRECIPITAZIONE 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 anni mm Paneveggio NUVOLONI Passo Rolle San Martino di Castrozza Predazzo NUV Predazzo REC Cavalese NUV Cavalese REC Cambia anche la precipitazione! Cambiamento nelle precipitazioni - quantità Anche se non e’ proprio banale capirlo: bisogna inventarsi dei sistemi di analisi della variabilità.
  22. 22. Riccardo Rigon (da: Sadler, F., Analisi delle precipitazioni in provincia di Trento nel periodo 1921-2000) Figura 2.12: precipitazione totale annua nelle stazioni di Passo Rolle e San Martino, da confrontare con Paneveggio, Predazzo e Cavalese. PRECIPITAZIONE 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 anni mm Paneveggio NUVOLONI Passo Rolle San Martino di Castrozza Predazzo NUV Predazzo REC Cavalese NUV Cavalese REC Bisogna verificare l’andamento (trend) medio sapendo che la variabilità interannuale è molto più grande della variazione dovuta al trend ! Cambiamento nelle precipitazioni - quantità
  23. 23. Riccardo Rigon Nel Trentino, in particolare, si osserva un aumento delle piogge autunnali ma una diminuzione delle piogge (neve) invernali, mentre le piogge annuali diminuiscono. Questo significa, ed è il caso di alcuni anni fa: innevamento artificiale e contemporanea siccità per le colture. Allo stesso tempo aumentano le probabilità di piena autunnale. Numero degli eventi importanti nei periodi di 23 anni 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1930-1952 1953-1975 1976-1998 periodo numeroeventi eventi con h > 100 mm eventi con 50 < h < 100 mm CaCambia anche la distribuzione temporale Cambiamento nelle precipitazioni - quantità
  24. 24. 24 La statistica della precipitazione nevosa DanieleCatBerro,2009Cambiamento nelle precipitazioni - quantità
  25. 25. 25 DanieleCatBerro,2009 Drastica riduzione di innevamenteo da fine Anni 1980. 2007-08, inverno meno nevoso e più caldo. La statistica della precipitazione nevosa Cambiamento nelle precipitazioni - quantità
  26. 26. 26 DanieleCatBerro,2009 La statistica della precipitazione nevosa Cambiamento nelle precipitazioni - quantità
  27. 27. Riccardo Rigon R. Ranzi - EGU Wien, 2010 La neve sulle Alpi Cambiamento nelle precipitazioni - quantità
  28. 28. Riccardo Rigon Il “trend” delle precipitazioni Zhangetal.,Nature,Luglio2006 Cambiamento nelle precipitazioni - variazioni spaziali Non è uniforme sulla superficie terrestre. In verde le zone dove si ha aumento di precipitazione. In giallo le zone dove la preci- pitazione diminuisce. In grigio le zone dove le proie- zioni climatologiche danno pre- visioni contrastanti.
  29. 29. Riccardo Rigon !29 ClimateChangeandWater,IPCC,2008 Luoghi dove il cambiamento di eventi di precipitazione intensa e il cambiamento previsto non è in modo non proporzionato al cambiamento medio tra il 1951 e il 2003 Cambiamento nelle precipitazioni - variazioni spaziali
  30. 30. Riccardo Rigon L’effetto del cambiamento climatico sulla precipitazione cambia da luogo a luogo D u n q u e n o n s i p o s s o n o facilmente generalizzare le situazioni: dove c’e’ topografia complessa, le variazioni in pochi chilometri possono essere m o l t o g r a n d i , s i a n e l l a t e m p e r a t u r a c h e n e l l e precipitazioni, in funzione della quota, dell’esposizione e dell’interazione tra orografia e circolazione generale. Cambiamento nelle precipitazioni - variazioni spaziali GrubereRothenbueler,Inglobaloutlookoniceandsnow,UNEP2007
  31. 31. Riccardo Rigon Effetti sul mondo RadoslawSzczerbiwilk Altri effetti
  32. 32. Riccardo Rigon !32 Di conseguenza .... Anche il deflusso nei fiumi cambia. Come illustra (più in grande) la slide seguente. In alcuni fiumi la quantità d’acqua presente diminuisce. In altri aumenta. Nella figura, le differenze con i decenni appena trascorsi.
  33. 33. Riccardo Rigon !33 Deflusso superficiale a scala globale Cambiamenti nelle portate medie dei fiumi
  34. 34. Riccardo Rigon !34 Che cosa c’è di strano ? Farmer,Science,2009 Lago artificiale alla diga del Glen Canyon Cambiamenti nelle portate medie dei fiumi
  35. 35. Riccardo Rigon !35 Se il deflusso diminuisce Farmer,Science,2009 gli invasi si svuotano (si può irrigare di meno e si produce meno energia idroelettrica) Cambiamenti nelle portate medie dei fiumi
  36. 36. L’Evapotraspirazione Riccardo Rigon Evaporazione Processi nei quali l’acqua cambia di fase, da liquido a vapore nel caso di superfici d’acqua e suoli Traspirazione Processi nei quali l’acqua cambia di fase, da liquido a vapore per mantenere l’equilibrio termico delle piante e degli animali 42
  37. 37. Riccardo Rigon EvapoTraspirazione E’ importante verificare quanto cambia l’evapotraspirazione DUE CASI Cambiamento nell’evapotraspirazione
  38. 38. Riccardo Rigon ETP = Evapotraspirazione potenziale E’ l’evapotraspirazione che sarebbe possibile se ci fosse abbbastanza acqua a disposizione (nel suolo e nelle piante). Se l’ETP e’ maggiore delle precipitazioni, significa che il tesoretto di acqua nel suolo e nelle falde tende ad essere consumato, producendo sempre piu’ frequentemente condizioni di stress idrico per le piante, ed in generale, la sostituzione di specie che richiedono più acqua con specie che richiedono meno acqua. Cambiamento nell’evapotraspirazione
  39. 39. Riccardo Rigon !39 Cambio in P (in estate) Precipitazione estiva di base (1961- 1990) risimulata mediante il modello Echam5/T106L31 Calanca et al., Climatic change, 2006 Variazione della precipitazione estiva di in proiezione 2071-2100 mediante il modello Echam5/T106L31 Cambiamento nell’evapotraspirazione
  40. 40. Riccardo Rigon !40 Calanca et al., Climatic change, 2006 Cambio in ETP in Estate ETP estiva di base (1961- 1990) risimulata mediante il modello Echam5/T106L31 Variazione della ETP estiva di in proiezione 2071-2100 mediante il modello Echam5/ T106L31 Cambiamento nell’evapotraspirazione
  41. 41. Riccardo Rigon !41 Giudicate voi stessi - P ETP ma dovete tener conto che questa differenza è quanto è già stato registrato. La situazione generalmente peggiora se si usano le proiezioni Cambiamento nell’evapotraspirazione
  42. 42. Riccardo Rigon !42 Più alta è la temperatura Più alta è l’evapotraspirazione potenziale Sarebbero richieste, in verità maggiori informazioni (perchè l’evapotraspirazione non dipende dalla sola temperatura, ma per esempio anche dalla velocità del vento). Effetti del cambiamento nell’evapotraspirazione
  43. 43. Riccardo Rigon !43 Ecologia ed Idrologia (usando T come ETP) Effetti del cambiamento nell’evapotraspirazione
  44. 44. Riccardo Rigon !44 Esempi della vulnerabilità idrica Stress Idrico
  45. 45. Riccardo Rigon !45 Il caso del Kilimangiaro Stress Idrico ....
  46. 46. Riccardo Rigon !46 Se nevica di meno i ghiacciai alpini si ritirano (quasi ovunque) Addio alla Criosfera
  47. 47. Ghiacciai d’Argentina Jorge Gari !47 Viedma Upsala Moreno Agassiz Spegazzini Mayo Onelli - Bolados In Europa ma anche nelle Ande (a destra un gruppo di ghiacciai argentini)
  48. 48. Ghiacciai d’Argentina Jorge Gari !48 Uppsala dal satellite negli ultimi anni
  49. 49. Ghiacciai d’Argentina Jorge Gari !49 Uppsala dal satellite negli ultimi anni
  50. 50. Ghiacciai d’Argentina Jorge Gari !50 Un tempo le lingue si congiungevano
  51. 51. Ghiacciai d’Argentina Jorge Gari !51 1986 2001 2005 2009
  52. 52. 52 Questo non è permafrost Addio alla Criosfera
  53. 53. 53 Questo è permafrost Addio alla Criosfera Matteo Dall’Amico
  54. 54. 54 Forse non lo si pensa spesso, ma anche il suolo può essere ghiacciato, sia che esso contenga o non contenga acqua. Si dice Permafrost quella parte di suolo che rimane al di sotto della temperatura di 0 gradi centigradi per più di due anni. In Italia si trova alle quote più alte (sopra i 2500 m, generalmente) Questo è permafrost ! Il cambiamento climatico tende a far diminuire il permafrost Matteo Dall’Amico Addio alla Criosfera
  55. 55. 55 Cambiamento Climatico Addio alla Criosfera Riccardo Rigon
  56. 56. 56 La distribuzione areale attuale del permafrost Addio alla Criosfera Riccardo Rigon
  57. 57. 57 Prima del Cambiamento Climatico Addio alla Criosfera Riccardo Rigon
  58. 58. 58 Dopo il cambiamento climatico Le foreste ubriache Addio alla Criosfera Riccardo Rigon
  59. 59. Riccardo Rigon “Le foreste ubriache”
 Source : http://permafrostcourses.org/index.php?option=com_content&task=view&id=6&Itemid=26 Addio alla Criosfera Riccardo Rigon
  60. 60. 60 Da non confondere Il fenomeno delle foreste ubriache è dovuto anche all’azione del frost heave, ovvero all’accumulo di ghiaccio sulla superficie, per vari effetti termodinamici Addio alla Criosfera Riccardo Rigon
  61. 61. 61 Da non confondere Addio alla Criosfera Riccardo Rigon
  62. 62. 62 Dopo il cambiamento climatico Subsidenza Addio alla Criosfera Riccardo Rigon
  63. 63. 63 
 Subsidenza causata dallo scioglimento del permafrost Source: (photo from USDA-NRCS by Joe Moore) Addio alla Criosfera Riccardo Rigon
  64. 64. 64 CO2 Lo scioglimento del permafrost siberiano causa il rilascio di grandi quantità di gas serra presedentemente sequestrati nel suolo Addio alla Criosfera Riccardo Rigon
  65. 65. 65 In area Alpina Strato attivo: in terre – cedimenti differenziali geli-soliflusso soil sleep- active detachment failure debris flows-earth flows-mudflows In rocce: rock slide e fall/toppling (sup) In terre – criosollevamento cedimenti differenziali frane profonde In rocce criosollevamento frane profonde Addio alla Criosfera Mauro Guglielmin
  66. 66. 66 Tra gli effetti indiretti delle variazioni dello spessore dello strato attivo vi sono: • Variazione del coefficiente di infiltrazione e, conseguente aumento del deflusso superficiale; • Variazione della stabilità del manto nevoso e conseguente pericolosità da valanga • Variazione del tipo di copertura vegetale e conseguente erosione superficiale In area Alpina Addio alla Criosfera Mauro Guglielmin
  67. 67. 67 In area Alpina • Colata detritica, 1987 Addio alla Criosfera Mauro Guglielmin
  68. 68. 68 In area Alpina Frana di roccia nella parete sud del M. Cervino in luogo soggetto a permafrost (August 2003). Photo (L. Trucco) Addio alla Criosfera Mauro Guglielmin
  69. 69. 69 Carrel Hut ( 3830 m a.s.l.). Dettaglio della superficie dopo un evento di frana. Foto L. Trucco In area Alpina Addio alla Criosfera Mauro Guglielmin
  70. 70. 70 In area Alpina • Frana di Val Pola 1987; 33 millioni of m3 ; 27 vittime Incisione a 2200 m s.m.m. Blocchi ghiacciati da 0.5 a 2 m3 furono trovati tra i massi della colata Addio alla Criosfera Mauro Guglielmin
  71. 71. Riccardo Rigon A causa del massiccio sfruttamento delle loro acque molte delle maggiori vie d’acqua del pianeta (il Colorado, i fiumi Giallo e Azzurro, il Nilo) almeno per una parte dell’anno non raggiungono più il mare, causando impatti sulle risorse legate all’acqua di intere nazioni: le risorse idriche per usi potabili o l’irrigazione; la navigazione interna; la vita di ecosistemi di transizione che richiedono acque dolci per la loro sopravvivienza; gli usi anche ricreativi e paesaggisitici delle acque. Tutti questi temi di riducono a una sola domanda, centrale per gli stati che si contendono le risorse, per le future generazioni a nome delle quali parlano in tanti (chissa con quale diritto) e per le mie tesi a ritroso: Andrea Rinaldo - II governo dell’acqua, 2010 Una sola domanda
  72. 72. Riccardo Rigon A chi appartiene l’acqua, ammesso che appartenga a qualcuno ? Una sola domanda AndreaRinaldo-IIgovernodell’acqua,2010
  73. 73. Riccardo Rigon Grazie per l’attenzione! G.Ulrici,2000?

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