Realizzazione di scenari futuri per le condizioni climatiche e ambientali nelle aree montane italiane

Nell’ambito del progetto NextData, sono state sviluppate e prodotte proiezioni climatiche ad alta risoluzione spaziale e temporale, che hanno permesso un approfondito studio delle caratteristiche climatiche, con particolare attenzione agli eventi estremi, di aree ad orografia complessa, come la regione Alpina. Nello specifico, sono stati realizzati scenari climatici a scala di bacino del Mediterraneo ottenuti con modelli accoppiati oceano–atmosfera, globali e regionali, con risoluzioni orizzontali comprese tra circa 100 e circa 10 km. La relativamente alta risoluzione spaziale e l’alta risoluzione temporale (6 ore) dei dati considerati hanno permesso una dettagliata analisi delle proiezioni della variabilità climatica nei prossimi decenni a scala regionale per le aree di interesse del progetto. Inoltre, simulazioni delle condizioni meteo–climatiche eseguite ad altissima risoluzione (1 km) per specifiche aree montane, hanno reso disponibili dati climatici di altissima qualità, utilizzati poi per la realizzazione e lo studio di scenari di impatto in diversi settori e specialmente in quello del ciclo idrologico e degli ecosistemi alpini. Infine, sempre allo scopo di realizzare possibili scenari di cambiamento climatico e di condizioni ambientali nelle aree montane della penisola Italiana, nell’ambito del progetto NextData sono stati sviluppati e implementati numerosi strumenti di “downscaling” climatico (dinamico, statistico e stocastico) al fine di generare dati climatici che possono raggiungere altissime risoluzioni spaziali (per es., 1 km) e temporali (3 ore), a partire da simulazioni esistenti condotte a risoluzioni non particolarmente fini.

Il downscaling dinamico è eseguito mediante l'innesto di un modello regionale (accoppiato oceano–atmosfera o solo atmosfera) ad alta risoluzione nelle rianalisi globali o nei campi forniti da un modello climatico globale, che quindi sono usati come condizioni al contorno. Diverse simulazioni di downscaling dinamico, ad alta e ad altissima risoluzione, per le aree montuose Italiane, sono state condotte e rese disponibili nell'ambito di NextData e possono essere scaricate dagli archivi del progetto. Inoltre, molte di queste simulazioni hanno anche contribuito a programmi internazionali di downscaling come CORDEX (https://www.cordex.org/) e MedCORDEX (https://www.medcordex.eu/).

Nel progetto NextData, una speciale attenzione è stata dedicata alle tecniche di downscaling stocastico, le quali permettono di creare ensemble di realizzazioni di precipitazione ad alta risoluzione, richiedendo poca o nessuna calibrazione. In particolare, nell’ambito del progetto, la tecnica denominata  RainFARM è stata ulteriormente sviluppata per le applicazioni in campo climatico e in regioni ad orografia complessa e validata con osservazioni in Italia nord-occidentale. Un downscaling web–toolbasato su RainFARM è reso disponibile online per mezzo del sito NextData.

Gli scenari climatici prodotti da modelli numerici sono generalmente caratterizzati da errori sistematici che ne rendono difficile l’applicazione per la valutazione di impatti. Per questo motivo, i dati output dei modelli utilizzati per produrre gli scenari climatici vengono ulteriormente processati per eliminare o almeno ridurre gli errori sistematici, per mezzo di tecniche di "bias correction". Nell’ambito di NextData sono stati condotti studi per confrontare diversi metodi di bias correction applicati agli output (soprattutto temperatura e precipitazione) di modelli regionali nella regione Alpina. I dati climatici corretti per mezzo di questi metodi sono disponibili attraverso il portale dati del progetto a questo link, mentre qui è possibile trovare una presentazione e discussione dei metodi utilizzati.

Gli scenari climatici sono stati poi utilizzati per valutare gli impatti su risorse idriche ed ecosistemi. In particolare, a questo scopo, nell’ambito del progetto sono stati sviluppati:

• modelli di risposta dei ghiacciai alpini (Minimal Glacier Models, Flowline models, modelli empirici): fluttuazione dei fronti glaciali e bilanci di massa con risoluzione annuale;

• modelli deterministici di manto nevoso in siti campione in grado di descrivere i principali processi termodinamici del manto nevoso;

• modelli di riposta idrologica superficiale mediante approcci semi-distribuiti in siti campione (modelli flusso-deflusso);

• modelli di risposta degli acquiferi sotterranei in siti campione con modelli deterministici e a scala regionale con modelli semi-empirici, in collaborazione con Aziende di gestione idrica;

• modelli empirici di risposta della biodiversità animale montana ai cambiamenti climatici e ambientali;

• modelli empirici di dinamica di popolazione per specie animali caratteristiche (keystone e flagship);

• modelli deterministici dei flussi di acqua e carbonio fra suolo, vegetazione e atmosfera in siti di prateria alpina e in foreste montane;

• modelli deterministici e di processo della dinamica degli ecosistemi dei laghi montani d'alta quota in grado di descrivere la rete trofica;

• modelli di distribuzione di specie campione nelle aree montane italiane.