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.

1. Idrologia e Clima
L’urlo-E.Munch-1893
Riccardo Rigon

2. Riccardo Rigon
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Panta rei os potamòs
Tutto scorre come un fiume
Eraclito (Sulla Natura)
Introduzione

3. Riccardo Rigon
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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. Riccardo Rigon
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Clouds = Nuvole
Precipitations = Precipitazioni
Ice = Ghiaccio
Snow = Neve
Infiltration = Infiltrazione
Percolation = Percolazione
Evaporation = Evaporazione
Transpiration = Traspirazione
Surface Runoff = Deflusso Superficiale
English Italian
Introduzione

5. Riccardo Rigon
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Il buon vecchio ciclo idrologico
Introduzione

6. Riccardo Rigon
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Quanto ?
Introduzione

7. Riccardo Rigon
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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. Riccardo Rigon
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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. Riccardo Rigon
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OkieKanae,Science2003
I flussi nel dettaglio
Introduzione

10. Riccardo Rigon
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Noi consumiamo sempre più acqua
Introduzione

11. Riccardo Rigon
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La risorsa cambia in quantità e forma
..............
Introduzione

12. Allora, il cambiamento climatico
cosa comporta?
GiorgiaO’Keefe-Pinkandredmountain
Vediamolo nel seguito

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. 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. Riccardo Rigon
Cicli ?
I cambiamenti “naturali”

16. Riccardo Rigon
C’e’ consenso che la Terra si sta riscaldando
E i cambiamenti forzati dall’uomo

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. Riccardo Rigon
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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. Riccardo Rigon
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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. Riccardo Rigon
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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. 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. 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. 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
La statistica della precipitazione nevosa
DanieleCatBerro,2009Cambiamento nelle precipitazioni - quantità

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
DanieleCatBerro,2009
La statistica della precipitazione nevosa
Cambiamento nelle precipitazioni - quantità

27. Riccardo Rigon
R. Ranzi - EGU Wien, 2010
La neve sulle Alpi
Cambiamento nelle precipitazioni - quantità

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. 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. 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. Riccardo Rigon
Effetti sul mondo
RadoslawSzczerbiwilk
Altri effetti

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. Riccardo Rigon
!33
Deflusso superficiale a scala globale
Cambiamenti nelle portate medie dei fiumi

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. 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. 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. Riccardo Rigon
EvapoTraspirazione
E’ importante verificare quanto cambia l’evapotraspirazione
DUE CASI
Cambiamento nell’evapotraspirazione

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. 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. 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. 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. 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. Riccardo Rigon
!43
Ecologia ed Idrologia (usando T come ETP)
Effetti del cambiamento nell’evapotraspirazione

44. Riccardo Rigon
!44
Esempi della vulnerabilità idrica
Stress Idrico

45. Riccardo Rigon
!45
Il caso del Kilimangiaro
Stress Idrico ....

46. Riccardo Rigon
!46
Se nevica di meno
i ghiacciai alpini si ritirano (quasi ovunque)
Addio alla Criosfera

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. Ghiacciai d’Argentina
Jorge Gari
!48
Uppsala dal satellite negli ultimi anni

49. Ghiacciai d’Argentina
Jorge Gari
!49
Uppsala dal satellite negli ultimi anni

50. Ghiacciai d’Argentina
Jorge Gari
!50
Un tempo le lingue si congiungevano

51. Ghiacciai d’Argentina
Jorge Gari
!51
1986 2001
2005 2009

52. 52
Questo non è permafrost
Addio alla Criosfera

53. 53
Questo è permafrost
Addio alla Criosfera
Matteo Dall’Amico

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
Cambiamento Climatico
Addio alla Criosfera
Riccardo Rigon

56. 56
La distribuzione areale attuale del permafrost
Addio alla Criosfera
Riccardo Rigon

57. 57
Prima del Cambiamento Climatico
Addio alla Criosfera
Riccardo Rigon

58. 58
Dopo il cambiamento climatico
Le foreste ubriache
Addio alla Criosfera
Riccardo Rigon

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
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
Da non confondere
Addio alla Criosfera
Riccardo Rigon

62. 62
Dopo il cambiamento climatico
Subsidenza
Addio alla Criosfera
Riccardo Rigon

63. 63
Subsidenza causata dallo scioglimento del
permafrost
Source: (photo from USDA-NRCS by Joe Moore)
Addio alla Criosfera
Riccardo Rigon

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
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
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
In area Alpina
• Colata detritica, 1987
Addio alla Criosfera
Mauro Guglielmin

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
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
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. 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. Riccardo Rigon
A chi appartiene l’acqua, ammesso
che appartenga a qualcuno ?
Una sola domanda
AndreaRinaldo-IIgovernodell’acqua,2010

73. Riccardo Rigon
Grazie per l’attenzione!
G.Ulrici,2000?