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Monitoraggio delle condizioni attuali e dei cambiamenti in corso delle condizioni meteo-climatiche, di composizione dell'atmosfera, delle risorse idriche, degli ecosistemi e della biodiversità nelle aree montane italiane

Le attività di monitoraggio sono state dedicate alla caratterizzazione dello stato presente del sistema climatico e dell'ambiente in regioni montane. Nel seguito è riportata una selezione dei principali risultati scientifici ottenuti nell’ambito di Nextdata. 

Dati meteo-climatici

(a) quantificazione della variabilità della composizione dell’atmosfera (composti inquinanti e clima-alteranti), in regioni montane italiane. L’attività è condotta presso l’Osservatorio climatico di Monte Cimone (CMN), unica “Stazione Globale” GAW-WMO in Italia e presso la rete di stazioni di fondo sul territorio nazionale

Le osservazioni delle sostanze causa della deplezione dell’O3 stratosferico (i.e. CFC, HCFCs, halons, CH3CCl3, CCl4, CH3Cl, CH3Br), quantificate a CMN sin dai primi anni 2000, confermano il successo del Protocollo di Montreal ma allo stesso tempo hanno indicato la persistenza di emissioni non rilevate dalle regioni europee (specialmente per CH3CCl3, CCl4, CH3Cl, CH3Br). I gas serra non CO2 (HFC, CH4 e N2O) inclusi nel Protocollo di Kyoto mostrano tendenze crescenti significative, mentre si osservano tendenze al ribasso per i composti atmosferici regolati dalle direttive europee sulla qualità dell'aria. In particolare, nel periodo 1996-2016, è stato calcolato un andamento negativo (significativo al livello di confidenza del 99%) pari a  -0.21 ppb / anno per l'O3. La maggior diminuzione è stata rilevato per l'estate: ciò rifletterebbe la diminuzione delle emissioni di precursori di O3 in Europa e nell'Italia settentrionale, come anche confermato dalle osservazioni di composti organici volatili non metanici (NM-VOC). Per il periodo 2005-2013, abbiamo osservato una tendenza negativa statisticamente significativa di mg m-3 anno-1 per il black carbon  (eqBC), un aerosol prodotto dalla combustione incompleta di combustibili fossili e biomassa: sistemi di riscaldamento, industrie , traffico (in particolare motori "Diesel"), incendi agricoli e forestali. Entrambi i composti, O3 ed eqBC, oltre ad essere inquinanti atmosferici svolgono un ruolo importante come forzanti climatici a breve vita. 

La variabilità estiva degli inquinanti atmosferici e delle forzanti climatiche è stata studiata mediante osservazioni condotte a CMN. In particolare, abbiamo identificato tre regimi, funzione della distanza delle fonti di emissione antropogeniche: regionali (23% dei dati orari), continentali (38% dei dati) e di fondo (39% dei dati). I livelli di inquinanti più alti (ad esempio O3, CO, eqBC, particelli fini) sono dovute ad emissioni recenti dal nord Italia. Dall’integrazione di simulazioni si trasporto atmosferico e osservazioni continuative svolte a CMN (2011-2017), abbiamo stimato che le emissioni nazionali di propano (C3H8) e benzene (C6H6) ammontano, rispettivamente,  a circa 50 Gg/yr (di cui il 50% dalla pianura padana) e 22 Gg/yr (35% dalla pianura padana).

Osservazioni continuative in-situ di O3 sono state attivate a Col Margherita (MRG), nelle Dolomiti. Il primo anno di osservazioni ha fornito indicazioni sul trasporto di masse d'aria influenzate da emissioni antropogeniche. Oltre all'esistenza di un ciclo diurno legato ai venti termici montani, durante l'estate è stato messo in luce un significativo ciclo settimanale dell’O3. Ciò suggerirebbe il verificarsi, in condizioni meteorologiche favorevoli, di episodi di accumulo di O3 legato alle emissioni antropogeniche. Il tool Lagrangiano STEFLUX è stato sviluppato ed utilizzato per identificare eventi di trasporto di masse d’aria stratosferiche (SI) in quattro regioni montane della penisola italiana, dalle Alpi all'Appennino meridionale. Le osservazioni condotte presso i siti di Nextdata ed i risultati di STEFLUX concordano nel descrivere il ciclo stagionale della frequenza degli eventi di SI (massimi in inverno e minimi in estate). Usando STEFLUX, abbiamo messo in luce tendenze positive per la frequenza degli eventi di SI nel periodo 1979-2017. In contrasto con studi simili condotti nella regione alpina, la tendenza negativa a lungo termine dell’O3 nell'Appennino settentrionale non sembra essere correlata alla variabilità degli eventi di SI. Maggior dettagli possono essere reperiti nel deliverable D1.1.B

(b) implementazione della Rete integrata climatica di alta quota nelle regioni montane italiane, partendo dalle stazioni GAW nazionali.

Una delle finalità di Nextdata è stata l’integrazione di una rete di osservatori atmosferici in  aree montane e di fondo Italiane per lo studio della variabilità della composizione atmosferica e la raccolta di di dati ancillari (parametri meteorologici e radiazione solare). L'integrazione della rete osservativa atmosferica di fondo è passata attraverso le seguenti attività:

 • L'implementazione di nuovi programmi di misura nelle stazioni; 

• La definizione di linee guida per armonizzare le metodologie di misura, i protocolli, le procedure di controllo di qualità, compresa l'adozione di scale di taratura comuni (ad esempio GAW-WMO, ICOS, ACTRIS);

 • L'implementazione di procedure automatiche per l’elaborazione di variabili climatiche essenziali (ECV) registrate presso gli osservatori atmosferici e la loro sottomissione ai data center WMO / GAW (https://nextdata.bo.isac.cnr.it); 

• L'implementazione di servizi di data delivery in near-real time e di early warning. 

Maggiori dettagli possono essere trovati nei deliverable D1.1.A, D1.1.B e D.1.1.F. 

(c) stima del fenomeno di Elevation Dependent Warming nelle regioni montane italiane

Nella regione alpina, la relazione tra riscaldamento e quota è ben descritta da un modello lineare. La stagione in cui l’amplificazione del riscaldamento con la quota è più evidente, sia nella temperatura minima che in quella massima, è l'autunno. Infatti, i gradienti altitudinali di riscaldamento in questa stagione mostrano sempre una pendenza positiva e statisticamente significativa, tranne in pochissimi casi, e la dispersione tra le singole realizzazioni del modello (multi-member ensemble) che abbiamo analizzato per ciascuna risoluzione è io generale inferiore rispetto a quella presente nelle altre stagioni. 

In generale, la nostra analisi mostra che i driver più frequenti di EDW in tutte le stagioni sono i cambiamenti nell'albedo e nella radiazione a onda lunga verso la superficie, e questo si riflette sia nel riscaldamento diurno che notturno. E' interessante osservare che nelle Alpi, e solo alle risoluzioni orizzontali più grossolane, si osserva un segnale di EDW significativo legato alle variazioni di albedo in inverno. Alle risoluzioni più grossolane, l'orografia è rappresentata con alto grado di approssimazione e le altitudini più alte non sono realisticamente rappresentate nel modello climatico. Questo risultato sembra suggerire che le "quote più alte del modello" potrebbero subire una transizione anticipata (invernale) dall'essere coperti di neve all'essere liberi da neve in futuro. Naturalmente questo segnale è un artefatto tipico delle risoluzioni più grossolane e scompare infatti nelle simulazioni a risoluzioni più fini, che rappresentano l'orografia con maggiore precisione. Al contrario, le migliori risoluzioni sono le uniche in grado di cogliere nei cambiamenti dell’albedo la causa principale di EDW in autunno. Questo risultato suggerirebbe un valore aggiunto delle simulazioni a più alta risoluzione nell'area alpina.

Per maggiori dettagli, vedere il Deliverable D1.1.D “Future elevation-dependent warming on Italian mountains and related database".

(d) Ricostruzione della climatologia della temperatura e della precipitazione a risoluzione spaziale di 1 km per la regione alpina italiana; e realizzazione di data-set di serie temporali di temperature e precipitazioni mensili, alla medesima risoluzione spaziale, per gli ultimi decenni per le aree dei tre parchi nazionali di Gran Paradiso, Stelvio e Paneveggio/Pale di San Martino

Per ognuna delle tre aree è stata stimata una serie media areale per valutare la presenza di tendenze climatiche. Le serie delle temperature medie presentano un trend positivo sul periodo 1951-2012 paria 0.17°C per decade for Gran Paradiso, 0.24 °C per decade for Stelvio and 0.23 °C per decade for Paneveggio – Pale di San Martino. Tale trend risulta più forte se si considera il periodo più recente a partire dal 1981 (0.35 °C per decade for Gran Paradiso, 0.38 °C per decade for Stelvio and 0.40 °C per decade for Paneveggio – Pale di San Martino). Le precipitazioni, al contrario, non mostrano alcuna tendenza significativa. 

Risorse idriche 

(e) misure e sistematizzazione delle informazioni sullo stato dei ghiacciai alpini (estensione reale con accuratezza del 2% e stima dei volumi), mediante misure in situ su ghiacciai campione e osservazioni telerilevate inclusi i satellitari, al fine di ottenere un censimento aggiornato dei ghiacciai e un database quantitativo delle risorse glaciali italiane e della loro evoluzione negli ultimi decenni;

 (f) stima delle condizioni attuali di copertura nevosa invernale (spessore ed estensione) nelle aree montane italiane, mediante analisi di dati in situ, di osservazioni satellitari e di risultati di modellistica climatica, con risoluzione spaziale di almeno 10 km; 

(g) misure del ciclo idrologico e dello stato delle risorse idriche superficiali e sotterranee in aree montane campione, mediante raccolta di dati esistenti e di dati ottenuti durante il progetto, includendo informazioni geologiche e sull'estensione degli acquiferi; 

Ecosistemi e biodiversità

(h) recupero e messa a disposizione di dati sugli ecosistemi montani provenienti dai siti italiani che contribuiscono a ILTER (International Long-Term Ecological Research network) e a LTER-Europe. 

(i) misure e osservazioni quantitative della biodiversità in regioni d'alta quota, mediante raccolta di dati di biodiversità animale, di distribuzione di specie animali, di dinamica di popolazione di specie significative (keystone, flagship species); 

(l) stima quantitativa dei flussi biogeochimici (acqua, carbonio) fra suolo, vegetazione e atmosfera in un insieme di siti campione, per determinare la dinamica e il ruolo source/sink per il carbonio in alcuni tipi principali di ecosistemi alpini.  

(m) analisi della dinamica delle praterie alpine in condizioni di cambiamento climatico e di cambiamento nell'uso del territorio, in particolare, dei cambiamenti nella gestione del pascolo di ovini e bovini e nelle interazioni con gli ungulati selvatici, mediante misure in situ e osservazioni satellitari; 

Quest'area di attività porterà alla costruzione di un sistema di archivi tematici distribuiti, da cui potranno essere scaricati i dati e i risultati prodotti dal progetto (carte tematiche, elaborazioni, indici climatici, idrologici ed ecosistemici, prodotti delle simulazioni numeriche). Particolare attenzione sarà data alla validazione, controllo di qualità e armonizzazione dei dati, spesso provenienti da sorgenti diverse. 

I dati saranno analizzati e interpretati al fine di ottenere un quadro il più completo possibile sullo stato e sui cambiamenti in corso nelle aree montane italiane.