A cura di di Nicola Loglisci, Simona Barbarino (Arpa Piemonte)
Il territorio piemontese, così complesso per la sua specificità orografica, che alterna zone pianeggianti a realtà collinari e montane, circondato su tre lati dall’ambiente alpino, con una articolata rete idrografica che lo attraversa, non così lontano dal mare da non risentirne dell’influenza, anche indirettamente, è di conseguenza caratterizzato da una importante complessità meteorologica e climatica. Vista questa complessità fisica, come si colloca il Piemonte nel contesto generale del cambiamento climatico descritto a livello globale dall’ultimo rapporto sul clima del Panel Intergovernativo sui Cambiamenti Climatici (IPCC)?
Attraverso l’analisi del patrimonio storico di misure presente sul territorio regionale e l’utilizzo degli scenari modellistici futuri, è possibile tracciare l’evoluzione climatica passata e futura, in particolare dalla metà del secolo scorso alla fine di questo secolo, per supportare la conoscenza, alla base delle iniziative che saranno adottate per limitare gli impatti negativi del cambiamento climatico.
L’evoluzione del clima negli ultimi 60 anni
Anche in Piemonte le temperature stanno aumentando, come in tutto il resto del globo. Il tasso di cambiamento negli anni più recenti è superiore a quello dell’ultimo secolo. L’aumento della temperatura massima è superiore a quello della temperatura minima. Dall’analisi delle serie storiche presenti sulla regione, si evince infatti, nell’ultimo trentennio, un aumento delle temperature sia minime sia massime quantificabile in 0,22 °C per decade per le prime e di 0,57 °C per decade per le seconde. Tale incremento ha portato ad un aumento complessivo della temperatura, negli ultimi 60 anni, di circa 1,5 °C nei valori minimi e di 2°C in quelli massimi.
Figura 1. Andamento dei valori medi di temperatura minima (a destra) e massima (a sinistra) dal 1958 al 2016, in Piemonte. In blu il trend su tutto il periodo ed in rosso il trend dell’ultimo trentennio
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I trend di temperatura mostrano, inoltre, un segnale maggiore se si considerano le temperature massime alle quote di montagna. Infatti, per quote superiori ai 700 m, l’aumento delle temperature massime si quantifica in circa 0,67 °C per decade.
Gli incrementi termici stimati sulla regione vanno ben oltre i trend globali stimati dall’IPCC confermando come l’area alpina rappresenti un hot spot del cambiamento climatico, cioè una zona dove il riscaldamento globale si manifesta in modo più marcato rispetto all’andamento medio.
Addentrandoci di più nell’analisi della variazione della temperatura, dai dati si evince anche un cambiamento delle probabilità di accadimento dei fenomeni estremi, in particolare degli estremi positivi. Questo corrisponde a un aumento di episodi di caldo intenso nella stagione estiva, associati alle ondate di caldo, ma anche ad un aumento degli episodi caldi tardo-autunnali e invernali, associati alle stagioni con innevamento tardivo e condizioni di siccità che favoriscono l’innesco e la propagazione degli incendi boschivi.
Cosa determina il cambiamento climatico nel regime delle precipitazioni di un territorio così complesso come quello piemontese? Da una prima analisi dei dati non sembrerebbe che il riscaldamento osservato porti ad una modifica della quantità di acqua complessiva precipitata sul territorio regionale, anche se si osservano modifiche nella distribuzione territoriale, ma un’analisi più accurata mostra un diverso regime pluviometrico. Infatti i dati evidenziano come la precipitazione si concentri, mediamente, in sempre meno giorni nell’arco degli anni, determinando un aumento dei fenomeni estremi, a discapito di una precipitazione meno concentrata in singoli episodi.
Figura 3. Anomalia del numero dei giorni piovosi del periodo 2001-2017 rispetto al periodo di riferimento 1971-2000 (a sinistra) e della precipitazione media annuale (a destra).
Un altro segnale climatico che si osserva, probabilmente correlato all’aumento delle temperature massime, è un incremento dei periodi secchi che ha come conseguenza una maggior frequenza e durata delle condizioni di siccità sia agricola sia idrologica. L’aumento delle temperature ed il differente regime precipitativo hanno portato anche un’altra conseguenza: un differente apporto di neve fresca nella stagione invernale e primaverile.
L’indice standardizzato di anomalia nevosa SAI (positivo indica una quantità di neve superiore alla media dell’intero periodo, mentre un indice negativo è legato ad un deficit e l’entità delle anomalie in termini di multipli di deviazione standard), mostra, analizzando la serie storica dei mesi da novembre a maggio dal 1941 al 2018, che gli anni con anomalia negativa sono concentrati in prevalenza negli ultimi trent’anni, mentre si evidenzia un periodo, dal 1970 al 1980, caratterizzato da stagioni prevalentemente nevose.
Figura 4 Anomalia nevicate in Piemonte da novembre a maggio (indice SAI, in blu gli anni in cui le nevicate sono state superiori alla media, in rosso gli anni con deficit nevoso). Nell’immagine sono indicati i percentili della distribuzione (10°, 25°, 75° e 90°). Le variazioni dei valori compresi tra le linee arancioni continue (25° e 75° percentile) sono da considerarsi normali mentre quelle oltre le linee tratteggiate sono da considerarsi situazioni anomale (10° e 90° percentile).
Infatti analizzando i dati relativi all’altezza del manto nevoso su alcune singole località di montagna, si nota molto bene, a partire dagli anni ’90, un minore spessore del manto nevoso insieme a un accorciamento del periodo di permanenza della neve al suolo.
Figura 5. Spessore medio del manto nevoso al suolo misurato presso Rochemolles (TO) a circa 2000 m di quota per due periodi differenti: in blu dal 1961 al 1990 e in arancione dal 1991 al 2017.
Gli scenari futuri
È possibile stimare come sarà il clima del Piemonte nei decenni futuri attraverso le proiezioni di modelli climatici regionali, opportunamente adattate al territorio regionale. Alla base di queste simulazioni modellistiche, in grado di riprodurre la dinamica dell’oceano e dell’atmosfera e di rappresentare i principali processi di interazione tra i due sistemi, vi sono delle ipotesi sugli scenari emissivi e sulle politiche di riduzione dei gas serra che verranno implementate, così da definire degli “emission pathways” che rappresentano l’andamento delle emissioni e della relativa concentrazione dei gas climalteranti in atmosfera nel corso del XXI secolo e più.
Gli scenari di riferimento sono attualmente quattro (definiti nell’ambito della stesura del V Rapporto dell’IPCC [1]) e si differenziano per il potenziale di perturbazione del bilancio energetico planetario espresso in termini di Forcing Radiativo. Si definiscono RCP Representative Concentration Pathways seguiti da un numero che rappresenta il forcing radiativo (in W/m2), ossia l’alterazione del bilancio tra energia entrante e energia uscente nel sistema terra-atmosfera dovuta alla diversa concentrazione dei gas serra, includendo anche i processi di feedback e di interazione.
Per la valutazione del clima nei decenni futuri sul Piemonte sono stati considerati due scenari: l’RCP 8.5, scenario in cui il tasso di emissioni rimarrà come l’attuale, senza azioni di mitigazione e la concentrazione in atmosfera continuerà ad aumentare, che chiamiamo in questo articolo ”scenario tendenziale”, e uno scenario intermedio, l’RCP 4.5, dove le azioni di mitigazione intraprese porteranno a una diminuzione delle emissioni di CO2 a partire dal 2040 e la concentrazione in atmosfera è attesa raggiungere una stabilizzazione nella seconda metà del XXI secolo, che chiamiamo ”scenario con mitigazione”. Le simulazioni modellistiche utilizzate per le analisi dei trend di temperatura sul Piemonte sono quelle del consorzio EUROCORDEX [2]. Per le analisi relative ai campi di precipitazione e di neve sono state impiegate le simulazioni del modello regionale COSMO-CLM [4]. In entrambi i casi si è proceduto ad adattare gli output dei modelli alla realtà climatica piemontese con opportune tecniche statistiche di rimozione degli errori sistematici attraverso un confronto con i dati della rete osservativa piemontese nel recente passato.
In generale le proiezioni future sul Piemonte confermano il trend a livello globale espresso nel V rapporto dell’IPCC [1], con un generale aumento delle temperature e dei periodi siccitosi, uniti ad una maggiore variabilità climatica a cui è connessa anche una maggiore frequenza di occorrenza di eventi estremi. Viene confermata anche la diminuzione della neve cumulata sul settore alpino nella stagione invernale, sia come quantità complessiva sia come durata della neve al suolo.
In figura 6 sono rappresentati i trend dei valori di temperatura massima e minima, suddivisi in tre periodi futuri 2006-2040,2041-2070,2071-2100 per i due scenari emissivi considerati. L’aumento di temperatura si ha con entrambi gli scenari, anche se di diversa entità a seconda dello scenario e del periodo considerato. Nello scenario con mitigazione l’incremento risulta maggiore nel primo periodo (2006-2040) rispetto ai due periodi successivi, in coerenza con l’andamento della concentrazione dei gas serra in atmosfera che prevede una stabilizzazione delle emissioni dopo la metà del secolo. Nello scenario tendenziale l’aumento assume invece valori sempre crescenti fino al 2100, poiché in questo scenario non sono previste azioni di mitigazione e il rateo di emissioni di gas serra è considerato simile a quello attuale. I risultati sono del tutto analoghi sia per le temperature massime sia per le minime. In tabella 1 sono mostrati i valori dettagliati dei trend.
Tabella 1 Stima dell’aumento della temperatura massima e minima negli scenari con mitigazione e tendenziale, in Piemonte (valori per decennio)
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Periodi di stima |
Temperatura massima |
Temperatura minima |
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con mitigazione (RCP 4.5) |
tendenziale (RCP 8.5) |
con mitigazione (RCP 4.5) |
tendenziale (RCP 8.5) |
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2006-2040 |
0. 3 °C |
0. 3 °C |
0. 26 °C |
0. 5 °C |
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2041-2070 |
0. 2 °C |
0. 6 °C |
0. 22 °C |
0. 5 °C |
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2071-2100 |
0. 1 °C |
0. 7 °C |
0. 12 °C |
0. 7 °C |
In particolare, la temperatura massima media sulla regione sembra subire un aumento totale di + 2°C dal 2006 al 2100 nello scenario con mitigazione; nello scenario tendenziale la variazione risulta di quasi 5°C. Le temperature minime medie sul Piemonte, sono stimate aumentare di poco meno di 2 °C nello stesso periodo; secondo lo scenario tendenziale invece l’aumento potrebbe arrivare, anche in questo caso, a circa 5°C. Le variazioni totali assumono pertanto valori del tutto simili per entrambe le temperature massime e minime: 2°C nello scenario con mitigazione e circa 5°C nel tendenziale.
Figura 6. Andamenti della temperatura massima e minima in Piemonte derivata dalle simulazioni modellistiche nel periodo 2006-2100 nei due scenari di emissione (con mitigazione e tendenziale) Nota: la linea rossa rappresenta la media delle diverse simulazioni modellistiche, le bande i margini di incertezza
Per valutare l’andamento dei valori estremi di temperatura sono state analizzate anche le distribuzioni di frequenza della temperatura media, massima e minima confrontando gli stessi periodi dell’analisi appena descritta. I risultati complessivi mostrano un generale aumento dei valori estremi di tutti i campi di temperatura, più marcato in pianura durante l’estate e in montagna nel periodo invernale. Le variazioni maggiori sono relative allo scenario tendenziale.
Per capire come questo aumento di temperatura si distribuisca sulla regione sono state realizzate mappe della distribuzione spaziale della variazione della temperatura media nei trentenni 2011-2040. 2041-2070 e 2071-2100 rispetto al periodo di riferimento 1971-2000 (Figura 8). Si osserva come la variazione sia sempre positiva su tutto il territorio e in tutte le stagioni. Nello scenario tendenziale il riscaldamento si amplifica nelle stesse aree già interessate da riscaldamento secondo le proiezioni dello scenario con mitigazione. Gli incrementi risultano particolarmente accentuati sulla fascia pedemontana occidentale durante il periodo estivo, soprattutto a fine secolo, dove la superficie interessata si amplia fino a comprendere tutti i settori pedemontani alpini fino al fondovalle. L’incremento delle temperature medie assume valori in un intervallo compreso tra 2°C e i 5.5°C nello scenario RCP4.5 e fino a 8°C nello scenario a emissioni maggiori. L’incremento delle temperature minime (non mostrate) varia da 2°C a 4°C, le massime (non mostrate) da 2°C fino a 10°C nell’ultimo trentennio 2071-2100 con lo scenario RCP 8.5. In inverno i rilievi alpini sembrano subire variazioni di temperatura media meno marcate rispetto alle altre zone. La primavera e l’autunno rimangono le stagioni in cui la risposta del territorio è distribuita in modo più uniforme, pur registrando un progressivo incremento in pianura e nelle vallate alpine verso fine secolo. Gli intervalli di variazione dei valori medi si attestano tra poche decimi di grado fino a circa 6°C. L’estate è la stagione in cui le variazioni risultano maggiori in entrambi gli scenari emissivi, fino a raggiungere incrementi decisamente severi a fine secolo per lo scenario RCP8.5.
Figura 7 Mappe di variazione stagionale di temperatura media nei tre periodi 2011-2040 (sopra), 2041-2070 (al centro) e 2071-2100 (in basso) rispetto al periodo di riferimento 1971-2000, secondo i due scenari RCP 4.5 (a sinistra) e RCP 8.5 (a destra)
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RCP4.5 |
RCP8.5 |
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2011-2040 |
2011-2040 |
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2041-2070 |
2041-2070 |
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2071-2100 |
2071-2100 |
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Nota: in ogni cella sono mostrate le quattro stagioni in senso orario: dicembre/gennaio/febbraio (in alto a sinistra), marzo/aprile/maggio (in alto a destra), giugno/luglio/agosto (in basso a sinistra) e settembre/ottobre/novembre (in basso a destra).
Gli scenari di precipitazione mostrano una maggiore incertezza nella proiezione futura. Innanzitutto perché i processi fisici che portano alla formazione delle nubi sono complessi e non risolti in modo non completamente esplicito nelle equazioni matematiche dei modelli climatici, inoltre perché l’orografia incide fortemente sulla formazione della precipitazione e su quest’ultimo aspetto è bene ricordare che i modelli climatici non sono in grado di riprodurre in modo realistico e dettagliato la presenza di vallate e superfici orografiche complesse come quelle della fascia montana e pedemontana alpina del Piemonte.
Un altro punto da sottolineare in relazione all’incertezza sulle proiezioni di precipitazione stimate in Piemonte è che l’area alpina risulta una zona di confine tra la zona Mediterranea, dove è attesa una diminuzione delle precipitazioni e una tendenza all’aumento delle condizioni di siccità, e la zona del centro Europa, dove invece è atteso un aumento delle stesse.
Tornando alle analisi condotte sul territorio piemontese sono stati analizzati in modo separato tre periodi di riferimento futuri 2011-2040, 2041-2070 e 2071-2100 rispetto al periodo di riferimento 1971-2000 per valutare, al di là del valore quantitativo, la variazione percentuale della precipitazione stagionale e il segno della stessa.
- Periodo 2011-2040. Nella figura 9 sono mostrati i risultati. a breve termine (colonna a sinistra) nello scenario RCP 4.5 si osserva una diminuzione percentuale statisticamente significativa della precipitazione in quasi tutte le stagioni ad eccezione dell’autunno dove in alcune aree del Piemonte meridionale si mostra un debole segnale di aumento, non significativo. La diminuzione è più importante nel periodo estivo e riguarda la parte centro occidentale del Piemonte. Nello scenario RCP 8.5 si osserva un aumento marcato e significativo in autunno mentre in estate le variazioni sono significative soltanto sull’arco alpino nordoccidentale.
- Periodo 2041-2070. Considerazioni analoghe ma più severe per il trentennio successivo (colonna centrale) che vede una diminuzione decisa della precipitazione estiva nello scenario RCP 4.5, che arriva fino al 35-50% nelle aree di pianura, e un aumento intorno al 20-50% nella stagione autunnale in particolare sull’area del basso torinese, del cuneese e sull’Appennino. Nello scenario RCP 8.5 si continua a vedere una diminuzione della precipitazione nella stagione estiva, ma le variazioni simulate raggiungono valori più marcati e diffusi. In questo trentennio si assiste ad una diminuzione anche nei primi tre mesi dell’anno, perlopiù sul settore centro-meridionale della regione. L’ aumento della precipitazione autunnale non risulta invece significativo.
- Periodo 2071-2100. Nell’ultimo trentennio del XXI secolo (colonna a destra), nello scenario RCP4.5 si continua ad avere una diminuzione della precipitazione nel periodo estivo, anche se di minore entità e più distribuita sulla regione, ma con una variazione più marcata sul settore settentrionale, in particolare nelle zone del Verbano – Lago Maggiore e Biellese rispetto al periodo 2041-2070, mentre si assiste ad un leggero aumento in primavera, ma limitato ad alcune aree localizzate sulle Alpi. Nello scenario RCP 8.5 la situazione si estremizza, con un aumento molto deciso nel periodo invernale, dove la zona del Lago Maggiore continua ad essere quella maggiormente interessata, e una forte diminuzione nel periodo estivo. A fine secolo anche la primavera risulta caratterizzata da una leggera diminuzione, significativa, nelle fasce prealpine e in alcuni settori pianeggianti.
Figura 8. Mappe di variazione percentuale della precipitazione cumulata media nei tre periodi futuri 2011-2040 (colonna a sin) 2041-2070 (colonna centrale) e 2071-2100 (colonna a ds) rispetto al periodo di riferimento 1971-2000 secondo i due scenario RCP 4.5 e RCP 8.5
Nota: in ogni cella sono mostrate le quattro stagioni in senso orario: dicembre/gennaio/febbraio (in alto a sinistra), marzo/aprile/maggio (in alto a destra), giugno/luglio/agosto (in basso a sinistra) e settembre/ottobre/novembre (in basso a destra). I punti griglia contrassegnati dalle croci grigie corrispondono a variazioni statisticamente non significative (livello di confidenza del 5%, tecnica bootstrap).
Come ulteriore indagine sulla variabilità del clima futuro e in particolare sulle condizioni di siccità in funzione della quota, è stata analizzata la variazione della lunghezza massima annuale dei periodi secchi (giorni consecutivi con precipitazione inferiore ad 1mm) su tutta la regione utilizzando gli scenari RCP 4.5 e RCP 8.5. Si osserva un generale aumento di tale lunghezza in entrambi gli scenari. Tuttavia, mentre nello scenario RCP 4.5 la variazione più marcata sembra limitata alle zone pianeggianti, con lo scenario RCP 8.5 l’incremento si distribuisce in modo pressoché uniforme a tutte le quote, in particolare a partire dal 2060. Si evince comunque una forte variabilità inter-annuale sovrapposta a questa tendenza graduale.
Legata alle precipitazioni è anche la quantità di neve cumulata complessivamente nel periodo invernale (novembre –maggio), importante dal punto di vista della ricarica della riserva idrica. Nel caso della neve all’incertezza sulle proiezioni dei modelli climatici relativi alla precipitazione si deve aggiungere anche quella relativa alla temperatura, pertanto gli errori di stima potrebbero essere importanti. Per questo l’analisi della variazione di neve cumulata è stata limitata ad un futuro prossimo, con un confronto tra il 2025-2035 e un periodo passato più recente 1986-2005. La variazione risulta sempre negativa, superiore al 50% in entrambi gli scenari nelle zone montane, che nello scenario RCP 8.5 diventa intorno al 70% sull’intera fascia prealpina. Dovuta principalmente all’innalzamento medio delle temperature, la neve è quindi in sensibile diminuzione già nel periodo 2025-2035. Questo dato conferma sia l’andamento osservato nel recente passato, sia i risultati della letteratura scientifica.
Conclusioni
Dall’analisi storica dei dati misurati sulla regione Piemonte si evidenzia un trend positivo nelle temperature, in particolare nei valori massimi, significativo dal punto di vista statistico. Tale trend, che raggiunge i 2°C negli ultimi 60 anni, è in linea con quanto evidenziato dalla letteratura per l’area alpina. Più incerto il trend sulle precipitazioni intense, che però sembra essere in crescita. I giorni piovosi, considerando gli ultimi 18 anni, risultano in diminuzione pressoché su tutta la regione, mentre aumenta la lunghezza massima dei periodi secchi, in particolare sulle pianure. La pioggia annuale, nello stesso periodo, ha subito delle modificazioni, con un aumento in alcune zone (Verbano e basso Alessandrino) e una diminuzione in altre. Comparando i due indicatori si deduce un aumento degli eventi intensi laddove la pioggia annuale è aumentata. La quantità di neve fresca è complessivamente in diminuzione negli ultimi trent’anni, anche se nello stesso periodo si evidenziano singole stagioni particolarmente nevose. In generale, sovrapposta ad una tendenza al riscaldamento, sembra aumentare la variabilità inter-annuale, che determina l’alternanza di stagioni con caratteristiche climatiche molto differenti.
Anche gli scenari futuri confermano le caratteristiche di hotspot climatico dell’area alpina, con un incremento delle temperature superiore all’aumento della temperatura media globale. La distribuzione con la quota, dove gli incrementi sono attesi superiori, e nelle stagioni, con l’estate dove si raggiungeranno valori estremi più elevati con una maggiore frequenza, danno conto degli impatti potenziali sul territorio e sul sistema socio economico della regione. Le importanti modificazioni del clima delineate nello scenario emissivo RCP 8.5 rendono necessarie azioni importanti di mitigazione per ridurre drasticamente a da subito le emissioni di gas serra. La siccità estiva e autunnale, le precipitazioni intense nel periodo autunnale e la drastica diminuzione della quantità di neve, anche nello scenario RCP4.5, rendono necessarie politiche di adattamento in tutti i campi.
Bibliografia
[1] IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp.
[2] https://www.hzg.de/ms/remo-rcm/074090/index.php.en
[4] Bucchignani, E., Montesarchio, M., Zollo, A. L., & Mercogliano, P. (2016). High‐resolution climate simulations with COSMO‐CLM over Italy: performance evaluation and climate projections for the 21st century. International Journal of Climatology,36(2), 735-756.
Per approfondimenti : http://relazione.ambiente.piemonte.it/2018/it/clima
Parole chiave: clima, cambiamento climatico, riscaldamento globale