Cambiamenti climatici osservati e scenari di cambiamento
dalla scala globale a quella regionale
 
Carlo Cacciamani, Rodica Tomozeiu, Valentina Pavan,
Antonella Morgillo e Stefano Marchesi
ARPA-SIM, Viale Silvani 6, 40122 Bologna (ccacciamani@arpa.emr.it; www.arpa.emr.it/sim/)
 
 

INTRODUZIONE

E’ ormai divenuto evidente che il clima del nostro pianeta sta cambiando con una velocità che sembra crescente. Dall’analisi del terzo report del WG1 dell’IPCC (IPCC, 2001) emergono le seguenti conclusioni:

  • alla scala globale la temperatura media dell’aria è cresciuta di circa 1 grado dal 1860 ad oggi  e il riscaldamento del 20° secolo è probabilmente il più alto degli ultimi 10 secoli. Gli anni ‘90 e il 1998 sono stati rispettivamente il decennio e l’anno più caldi. L’incremento medio globale della temperatura dell’aria dal 1990 al 2100 è stimato da circa 1.5 a 6 °C, questo sarebbe un evento che non ha precedenti negli ultimi diecimila anni;
  • le precipitazioni sono aumentate tra lo 0.5 e l’1% (per ogni periodo di 10 anni) durante il ventesimo secolo soprattutto alle medie ed alte latitudini dei continenti dell’Emisfero Nord, ed è altrettanto evidente un aumento delle piogge nelle aree tropicali. Al contrario, nelle zone sub-tropicali (10°N-30°N), le precipitazioni sembrano essere drasticamente diminuite (-0.3% per decade).

Osservando ciò che sta accadendo sul continente europeo, emergono i seguenti punti salienti:

  • pur con differenze talvolta elevate, la maggior parte delle aree europee ha mostrato degli aumenti di temperatura sino a 0.8 °C in media su questo secolo (Schonwiese et al., 1990). Tale tendenza non è stata omogenea su tutto il periodo ma, al contrario, sembra essersi verificato un netto aumento sino al 1940, poi una flessione sino al 1970 ed infine un nuovo drastico aumento dagli anni ’70 ad oggi. In particolare, durante la decade 1980-1990, il riscaldamento è stato molto elevato, con aumenti variabili tra 0.25 e 0.5 °C (in 10 anni!) rispetto alla media di lungo periodo. Queste caratteristiche sono maggiormente evidenti alle medie ed alte latitudini.
  • In Europa la precipitazione annua è multo aumentata fin dalla metà del XIX secolo con valori ben al di sopra della media dopo l’evento di siccità del 1940. Infatti, il maggior contributo al trend positivo si ha nella stagione invernale ed in parte primaverile, sebbene in questa stagione l’aumento sia meno marcato. La stagione estiva mostra invece una lieve tendenza alla diminuzione nell’arco degli ultimi 130 anni (Bradley et al., 1987). Dal punto di vista delle precipitazioni annuali, in questo secolo si è osservato un generale aumento nel settore settentrionale europeo (dalle  Alpi sino alle regioni scandinave), con aumenti variabili tra il 10% ed il 50%. Anche in questo caso il contributo maggiore si evidenzia durante la stagione invernale. Nell’area geografica che si estende dal Mediterraneo attraverso l’Europa centrale sino alla Russia europea, le precipitazioni sono calate abbastanza considerevolmente (sino al 20%, Piervitali et. al., 1998). A differenza però della temperatura, dove il segnale di trend è molto netto,  per la precipitazione la media su tutta l’Europa non manifesta invece un trend molto evidente, specialmente a partire dal 1950. La variabilità inter-annuale sembra essere calata nella seconda parte del periodo.

I cambiamenti globali del campo termico hanno un’enorme influenza sulla struttura e sull’evoluzione della circolazione atmosferica. A loro volta, le modifiche dei flussi di circolazione generale (ad esempio una diversa struttura della North Atlantic Oscillation, NAO) si riflettono sull’evoluzione dei fenomeni a scala sinottica (3000-4000 Km.), sub-sinottica (500-2000 Km.), sino alla mesoscala (100-500 Km.). Ad esempio, possibili cambiamenti “climatici” nella struttura della NAO inducono spostamenti nella dislocazione degli assi delle “tracce dei cicloni” (storm tracks) e delle correnti a getto polare e sub-tropicale, che tracciano le rotte preferenziali delle perturbazioni extra-tropicali (cicloni ed anticicloni). Questi fenomeni interessano, ad esempio, il bacino del Mediterraneo caratterizzandone il tempo meteorologico al suolo.

Il clima locale, che è l’ultimo anello di questa catena di complesse interazioni, viene quindi sostanzialmente modificato. Lo studio di queste modifiche può essere fatto indagando la variabilità di alcuni indicatori tipici del “weather” quali la temperatura dell’aria vicino al suolo, la precipitazione (quantità ed intensità), il numero delle giornate di sole e di cielo nuvoloso o coperto, il numero dei giorni con foschia, nebbia, neve e così via.

Lo scopo che ci proponiamo in questa breve nota è riassumere alcuni risultati relativi all’indagine sul comportamento di alcuni indicatori del clima (temperatura e precipitazioni) sull’area del nord Italia ed anche limitatamente alla regione Emilia-Romagna che sono stati svolti presso ARPA-SIM. Dal punto di vista meteoclimatico quest’area è una delle più interessanti zone del pianeta. La particolare struttura geo-morfologica, caratteristica della regione, è responsabile della genesi di una vastissima varietà di fenomeni e regimi (termici e pluviometrici) a "mesoscala" che danno luogo ad anomalie termiche e precipitazioni talvolta anche molto intense (Cacciamani et al, 1994). Questi fenomeni sono spesso generati dall'interazione tra il flusso a scala sinottica e la complessa orografia (catena alpina, appenninica e delle Alpi dinariche) che caratterizza tale parte del globo terrestre.

Tra i fenomeni più noti, generati da tali interazioni, vanno ricordate la ciclogenesi sul golfo ligure (Buzzi e Tibaldi, 1978) e le complesse modificazioni e ritardi che subiscono le superfici frontali (in genere fronti freddi) dopo il passaggio della catena alpina da NW a SE. Un altro fenomeno, che avviene su scale spaziali più ridotte, è lo sviluppo della convezione profonda e dell’attività temporalesca che ne deriva (soprattutto in estate), con spesso associati fenomeni grandinigeni e, meno frequentemente, trombe d'aria (Cacciamani et al., 1995). La peculiare posizione della catena alpina, che si trova in mezzo a tre grandi aree climaticamente differenti (l'Oceano Atlantico, il Bacino del Mar Mediterraneo ed il continente Europeo), contribuisce all’insorgere di queste manifestazioni meteorologiche.

I dati utilizzati nel presente studio sono stati estratti dall'archivio di messaggi sinottici (messaggi SYNOP) ricevuti dall'Ufficio Generale di Meteorologia del Servizio Meteorologico dell'Aeronautica Militare. Essi sono relativi a precipitazione e temperatura dell'aria, rilevati in 30 stazioni sinottiche situate nel nord dell’Italia (vedi figura 1) per il periodo 1960-1999. Lo studio è stato effettuato suddividendo l’area del Nord Italia in cinque aree climatiche come rappresentato in figura 1.

Lo studio è stato ripetuto ad una scala più locale relativamente alla sola area della regione Emilia-Romagna utilizzando dati di serie storica di temperatura e precipitazione rilevate su un network di 25 stazioni sulle quali si dispone di serie temporali con più di quaranta anni di dati giornalieri (Tomozeiu et al, 2000 e 2002).

Figura 1: Visualizzazione delle 5 aree climatiche in cui è stato suddiviso il nord Italia

 

Le Precipitazioni SUL NORD ITALIA

Dall’analisi delle serie temporali dei dati annuali, per quanto riguarda l'area adriatica (Area 1) i valori di precipitazione si sono mantenuti negli ultimi 15-20 anni al di sotto della media del trentennio di riferimento 1961-1990. Analogo risultato si riscontra per l'area padana centrale (Area 2) e per quella padana occidentale (Area 3). L'area alpina (Area 5) ha un andamento più regolare delle altre; in ogni caso anche in questa zona, negli ultimi anni, le precipitazioni sono state inferiori alla media.  L'area tirrenica-ligure (Area 4) ha un comportamento analogo a quello dell'area padana centrale.

La tabella 1 riassume il valore delle anomalie di precipitazione del periodo 1990-1999 rispetto al clima di riferimento 1960-1990 sulle varie aree nelle diverse stagioni. Si osserva che le precipitazioni invernali e primaverili hanno subito una diminuzione in tutte le aree considerate: l'area tirrenica è quella che ha subito la maggior flessione invernale, la padana occidentale, invece, è quella che presenta la maggiore diminuzione primaverile; i valori autunnali, invece, sono tutti positivi, tranne quello relativo all'area adriatica.

Area/Stagione

Inverno

Primavera

Estate

Autunno

Tutto l'anno

Alpina

-8.7 mm

-12 mm

5.2 mm

11.8 mm

-2.9 mm

Adriatica

-17.6 mm

-11.8 mm

-13.3 mm

-0.9 mm

-10.9 mm

Tirrenica

-20.7 mm

-9.1 mm

-7.5 mm

38.3 mm

0.2 mm

Padana c.

-17.9 mm

-18.7 mm

-13.1 mm

16.9 mm

-8.2 mm

Padana oc.

-11 mm

-29.9 mm

-8.2 mm

13.6 mm

-8.6 mm

Totale

-15.7 mm

-17.9 mm

-10.4 mm

16.1 mm

-7 mm

Tabella 1: Tabella riassuntiva dell'anomalia delle precipitazioni calcolate tra le medie del periodo (1990-1999) e del periodo (1960-1990)

 

Le Temperature SUL NORD ITALIA

Per approfondire lo studio sugli eventuali cambiamenti della temperatura negli ultimi anni, si sono valutate le serie temporali delle temperature medie annuali, considerando solo le stazioni al di sotto dei 500m per non avere valori che dipendono dalla quota.  Dal 1988 in poi i valori si mantengono superiori alla media del trentennio di riferimento. Le temperature invernali sono tutte superiori alla media dall'inizio degli anni novanta in poi, in particolar modo le minime superano la media anche di oltre 2°C. In estate le temperature rimangono sopra la media dal 1985 in poi.  Per quanto riguarda l’analisi sulle cinque aree climatiche, i principali risultati sono riassunti nelle tabelle 2 e 3 che riportano i valori delle anomalie termiche del periodo 1990-1999 rispetto al clima di riferimento (media 1961-1990). Le temperature massime medie annuali sono aumentate ovunque nel periodo 1990-1999, in particolar modo sull'area adriatica e sulla padana centrale. L'unica stagione che presenta valori negativi sull'area alpina, sulla tirrenica e sulla padana occidentale è quella autunnale.

 

Area / Stagione

Inverno

Primavera

Estate

Autunno

Tutto l'anno

Alpina

1.1°C

1°C

0.8°C

-0.6°C

0.6°C

Adriatica

1.2°C

0.9°C

1.6°C

0.5°C

1.1°C

Tirrenica

0.8°C

0.8°C

1°C

-0.1°C

0.6°C

Padana c.

1.5°C

1.3°C

1.2°C

0.3°C

1.1°C

Padana oc.

1.4°C

1.4°C

0.7°C

-0.3°C

0.8°C

Totale

1.2°C

1°C

1°C

0.1°C

0.8°C

Tabella 2: Tabella riassuntiva dell'anomalia delle temperature massime calcolate tra le medie del periodo (1990-1999) e del periodo (1960-1990).

 

Area/Stagione

Inverno

Primavera

Estate

Autunno

Tutto l'anno

Alpina

0.9°C

0.8°C

1.2°C

0.4°C

0.8°C

Adriatica

1.1°C

0.6°C

1.3°C

1°C

1°C

Tirrenica

0.5°C

0.5°C

1.1°C

0.7°C

0.7°C

Padana c.

1°C

0.7°C

1.2°C

0.8°C

0.9°C

Padana oc.

1.4°C

1°C

1.1°C

0.5°C

1°C

Totale

0.9°C

0.6°C

1.1°C

0.8°C

0.9°C

Tabella 3: Tabella riassuntiva dell'anomalia delle temperature minime calcolate tra le medie del periodo (1990-1999) e del periodo (1960-1990).

 

Le Precipitazioni  E LE TEMPERATURE IN Emilia Romagna

Anche a livello del territorio regionale si denotano dei segnali di cambiamento climatico molto simili a quanto si rileva a scala maggiore: per quanto riguarda le temperature minime si denota (Figura 2) un chiaro segno positivo nel trend dell’ordine di 0.2°C/10 anni (nei valori annui) con una evidente impennata negli ultimi 10 anni che sono risultati sicuramente molto più caldi dei precedenti. Tale segnale di crescita è visibile in tutte le stagioni. I particolare, durante la stagione estiva si osservano dei valori delle temperature massime sempre superiori ai valori di riferimento climatici.

Figura 2: Temperatura minima annuale media sulla regione Emilia Romagna

Per le temperature massime (figura 3), il trend annuale è addirittura anche maggiore (0.4°C/10 anni) e, di nuovo, gli ultimi 10 anni risultano i più caldi del periodo. Anche nel caso delle temperature massime si denota una brusca impennata dei valori, che sembra essere avvenuta a partire dall’inizio degli anni ’80, alcuni anni in anticipo rispetto a quanto mostrano le minime. Analogamente alle minime, anche per le temperature massime tale segnale di crescita risulta evidente in tutte le stagioni.

   

Figura 3: Temperatura massima annuale media sulla regione Emilia Romagna

 

Analizzando le  precipitazioni si denota una significativa tendenza negativa delle piogge durante il periodo invernale, accentuata particolarmente nell’ultimo decennio. Al contrario, durante i periodi estivo ed autunnale, le precipitazioni mostrano una tendenza positiva che tende a mitigare il deficit pluviometrico. A livello annuale (Figura 4), si denota comunque una generale flessione delle piogge; in particolare è evidente come il tipico andamento altalenante che evidenzia la variabilità inter-annuale sia spostato al di sotto dei valori della media climatica trentennale (calcolata nel periodo di riferimento 1960-1990) a partire dall’inizio degli anni ottanta.

Figura 4: Precipitazioni annuali in Emilia Romagna

 

LE PREVISIONI CLIMATICHE

I Modelli di Circolazione Generale dell’Atmosfera e dell’Oceano (AOGCM) costituiscono i principali strumenti disponibili oggigiorno dalla comunità scientifica per la valutazione dei cambiamenti climatici alle varie scale spaziali (globale e regionale). L’analisi congiunta di diverse catene modellistiche globali (IPCC, terzo rapporto) stima un incremento medio globale della temperatura dell’aria dal 2000 al 2100 compreso tra 1.5 e 6 °C in relazione ai diversi scenari di emissione di gas serra per i prossimi anni (da 3 a 6 °C senza interventi strutturali).

La stima delle anomalie termiche sulla scala regionale è molto meno accurata di quanto non sia il segnale globale, però sulla base dei risultati dei più recenti AOGCM si può ipotizzare che tutte le regioni della Terra si riscalderanno, in modo particolare quelle situate alle medie e alte latitudini, con effetto maggiore nelle stagioni fredde. Relativamente all’area del Mediterraneo, le simulazioni fornite dagli AOGCM  forniscono un aumento delle temperature superiore all’aumento globale durante i mesi estivi, mentre in inverno l’anomalia (positiva) sembra leggermente minore a quella globale. In generale comunque i modelli prevedono un ventaglio di scenari climatici futuri, nei quali la variabilità del risultato dipende dall’ipotesi adottata di emissione dei gas serra nei prossimi cento anni, dal modello previsionale utilizzato, dalla tecnica di simulazione.

Per le precipitazioni non vi sono segnali chiari nei modelli, come si è invece osservato per la temperatura e per il livello del mare. Sul bacino del Mediterraneo, sembrano probabili delle estati più “secche” di quanto non sia stato sino ad ora.

Per quanto riguarda il continente europeo e, a ancora a scala più piccola, per quanto riguarda il territorio nazionale ed anche la regione Emilia-Romagna, recentemente sono apparsi diversi scenari di cambiamento climatico ottenuti con tecniche di regionalizzazione delle simulazioni degli AOGCM (o downscaling) sia di tipo deterministico (applicazione di modelli regionali), sia di tipo dinamico-statistico. Numerosi gruppi di ricerca a livello europeo hanno svolto e svolgono le loro attività in questo settore, nell’ambito di progetti comunitari finanziati dall’Unione Europea (V e VI programma quadro). In particolare i progetti Prudence, Stardex e Mice (vedi nota 1) sono stati i tre principali progetti finanziati dalla UE che hanno fornito aggiornati scenari di cambiamento climatico alla scala regionale e locale nonché delle valutazioni di impatto su alcuni settori delle attività umane. ARPA-SIM ha preso parte al progetto STARDEX e ha sviluppato delle tecniche di regionalizzazione di tipo statistico che sono state applicate alle simulazioni numeriche fornite dai modelli globali, sviluppati dal Centro per le Previsioni Climatiche del Regno Unito (Hadley Centre). Gli scenari di cambiamento ottenuti per quanto riguarda il campo termico, sia nei valori medi che in alcuni indicatori di estremi) mostrano dei decisi aumenti nel campo di temperatura (Figura 5) per quanto concerne il trentennio 2070-2100, rispetto al trentennio 1961-1990.

Figura 5: Cambiamenti di temperatura massima esitiva (periodo giugno-luglio-agosto) simulati per il periodo 2070-2100 rispetto al periodo 1961-1990 (scenario A2 di emissione IPCC)


CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE

Dall’analisi dei dati osservati e anche da quanto emerge dalle simulazioni climatiche realizzate con diversi strumenti modellistici, deterministici e statistici, dalla scala globale sino a quella locale , emergono alcuni punti che possono essere così sinetizzati:

Relativamente allo studio climatico sul Nord Italia, si può concludere che:

- le precipitazioni invernali e primaverili sono diminuite quasi uniformemente; le precipitazioni estive sono aumentate solo sull'area alpina. Le precipitazioni autunnali sono aumentate ovunque tranne che nell'area adriatica in cui invece sembrano essere di nuovo lievemente diminuite. Il valore medio annuale è diminuito su tutte le aree tranne che in quella tirrenica in cui è circa costante.

- le temperature massime rivelano valori in crescita su tutte le aree in inverno, primavera ed estate. In autunno hanno subito, invece, una flessione sull'area alpina, tirrenica e padana occidentale. Il valore medio annuale è aumentato ovunque. Per quanto riguarda le temperature minime si nota che tutti i valori sono positivi in ogni area ed in ogni stagione.

Per quanto concerne invece l’analisi sulla Regione Emilia-Romagna si riscontra:

- un chiaro segnale di aumento delle temperature, massime e minime, e nello stesso periodo un aumento della durata delle onde di calore e  con parallela diminuzione delle gelate (ma non necessariamente di quelle tardive o precoci!); 

- il periodo1991-2002 è sicuramente quello rilevantemente più caldo del clima 1960-1990;

- una generale, contenuta, diminuzione della precipitazione totale durante gli ultimi 20 anni, più in collina e montagna che in pianura.

I risultati descritti in questa relazione mettono in luce che cambiamenti climatici anche abbastanza rilevanti sono già in atto e si possono evidenziano anche dall’analisi di indicatori meteo-climatici su scale spaziali più piccole di quella globale e/o continentale (Nord Italia e regione Emilia-Romagna). E’ anzi abbastanza evidente, come ad esempio per le temperature, che il segnale di cambiamento locale è talvolta anche superiore a quanto si rileva alle scale spaziali maggiori (continentale e globale). 

Questa conclusione fa ritenere come sia sempre più necessario affinare e migliorare la conoscenza sui possibili scenari futuri di cambiamento climatico,  al fine di diminuire le incertezze, che peraltro non potranno mai essere azzerate, che in qualche modo potrebbero rallentare la definizione e attuazione di politiche di mitigazione ed adattamento agli impatti del Climate Change.

 

 

BIBLIOGRAFIA

Bradley R.S., H.F. Diaz, J.K. Eischeid, P.D. Jones, P.M. Kelly and C.M. Goodess, 1987: Precipitation fluctuations over northern Hemisphere land areas since the mid-19th Century, Science, 237, 171-175.

Buzzi A. and S. Tibaldi, 1978: Cyclogenesis in the lee of the Alps: a case study. Q. J. R. Meteorol. Soc., 104, 271-287.

Cacciamani C., F. Battaglia, P. Patruno, L. Pomi, A. Selvini and S. Tibaldi, 1995: A Climatological study of thunderstorm activity in the Po Valley. Theor. Appl. Clim., 50, 185-203.

Cacciamani C., S. Nanni and S. Tibaldi, 1994: Mesoclimatology of winter temperature and precipitation in the Po Valley of Northern Italy. Int. J. of Climatol., 14, 777-814.

International Panel on Climate Change, 2001:  The Science of Climate Change Contribution of Working Group I to the third assessment report of the IPCC, Cambridge University Press (prelevabile da www.ipcc.ch).

Piervitali E., M. Colacino, M. Conte,1998: Rainfall over the Central –Western basin in the period 1951—1995. Part I: precipitation trends, Il Nuovo Cimento, 21, 331-344

Schönwiese C.D., U. Stähler, W. Birrong, 1990: Temperature and precipitation trends in Europe and their possible link with greenhouse-induced climatic change. Theor. Appl. Climatol., 41, 173-175.

Tomozeiu, R., Busuioc,A., Marletto,V., Zinoni,F., Cacciamani,C., 2000: Detection of changes in the summer precipitation time series of the region Emilia-Romagna, Italy ;Theoretical and Applied Climatology, 67 , No.3-4,193-200

Tomozeiu, R.,Lazzeri, M.,Cacciamani,C., 2002: Precipitation fluctuations during winter season from 1960 to 1995 over Emilia – Romagna, Italy Theor. and Appl.Climatol.,72,221-229



Note

1 Riferimenti internet per i progetti MICE, STARDEX e PRUDENCE


PRUDENCE website: http://prudence.dmi.dk

 

 
 
 
 

    n. 1-3 anno 2005