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Variabili del clima e mutamenti in atto

Luigi Mariani UniversitĂ degli Studi di Milano - Disaa


Schema dell'intervento 1. Alcune definizioni 2. Come funziona la macchina del clima, come in particolare i mutamenti nella circolazione giustifichino il cambiamento climatico del 1987 e come si presenta il nuovo clima europeo a valle del 1987 3. Quali conseguenze in termini di consumo idrico per la vite 4. alcune riflessioni agronomiche


Considerazioni preliminari


Condizioni meteorologiche

(10 maggio 2007 ore 10.52->T=25.8째C,Rh=43%,Rr=0,Cc=1/8 per Cu,Wv=1.5 m/s, Rg=647 Wm -2)


Meteorologia, clima, cambiamento climatico – definizioni Meteorologia: studio dei fenomeni atmosferici Condizioni meteorologiche: stato istantaneo dell'atmosfera (temperatura, umidità, precipitazione, ecc.) Clima: insieme delle condizioni meteorologiche viste su periodi di tempo lunghi (decenni) → astrazione statistica Clima attuale: ultimi 30 anni di dati Cambiamento climatico (per un certo luogo o territorio): - variazione negli indici statistici che caratterizzano una variabile meteorologica (temperatura, umidità, precipitazione, ecc.) - variazione nella frequenza e persistenza dei tipi di tempo.


Cambiamento climatico su una variabile meteo


Clima dell'areale viticolo colli piacentini - Clima temperato subcontinentale (TD annua 10 ÷ 14.4°C; TD del mese più freddo -1÷3.9°C, Escursione annua > 19°C; 1-3 mesi con TD > 20°C). Regime pluviometrico: due massimi equinoziali e due minimi (invernale ed estivo) Minimo pluviometrico estivo: più accentuato di quello invernale → l'effetto mediterraneo sopravanza quello oceanico (il che accentua il rischio climatico di siccità estiva rispetto ad aree più a Nord).


Il sistema climatico STUTTURA E FUNZIONI


Le radici del sistema climatico – flussi energetici terra -spazio

Fonte: Houghton D.D. (ed), 1985. Handbook of applied meteorology , Whiley,

La Terra è un sistema chiuso e con lo spazio esterno scambia energia unicamente in forma di radiazione (il pianeta riceve energia dal Sole e a sua volta emette energia verso lo spazio). Il diagramma rende conto dei flussi di radiazione entrante e uscente alle diverse latitudini e giustifica la presenza dell'effetto serra e di un vigorso trasporto latitudinale di energia


Il sistema climatico in un solo grafico

Diagramma chiave per ricavare 3 concetti (senza i quali non si può capire il clima) -> Equilibrio energetico: quanto assorbito coincide con quanto emesso (235 W m-2) Circolazione: l'assorbimento di energia si concentra nella fascia equatoriale ma l'emissione è assai più regolare → dev'esserci un trasferimento latitudinale di energia dovuto alla circolazione. Effetto serra: 235 W m-2 è l'emissione di un corpo con T=-19°C. L'effetto serra giustifica il fatto che la Terra in superficie ha una temperaura di +14°C.


L'effetto serra ed il suo ruolo fondamentale


Amosfera terrestre: peso delle diverse sostanze a effetto serra (il gigante dell'effetto serra è l'acqua, responsabile del 73% del fenomeno)

Source - LACIS A.A., Schmidt G.A., Rind D. Ruedy R.A., 2010. Atmospheric CO2: Principal Control Knob Governing Earth’s Temperature, Science, 15 OCTOBER 2010 VOL 330.


Temperature globali e CO2


La circolazione e il suo ruolo fondamentale Scopo della circolazione: riequilibrare gli scompensi dovuti all'irregolare distribuzione della radiazione solare Come assolve a tale scopo: in massima parte attraverso l'atmosfera (piÚ dell'80%) e poi attraverso gli oceani (meno del 20%) -> non si può parlare di clima senza considerare la circolazione atmosferica. Il vettore dell'energia è sempre l'acqua (non attraverso la circolazione oceanica ma attraverso i cambiamenti di stato)


Circolazione: dall'immagine allo schema Grande Vortice Polare (60-90째)

Circolazione anulare (30-60째) Cella di Hadley (0-30째)


Come può la circolazione anulare garantire gli scambi di energia Sud-Nord? La circolazione anulare è mediamente ovest → est Tuttavia si ondula Le ondulazioni sono di due tipi: - grandi onde planetarie (onde di Rossby) - onde più piccole (onde di Bijerknes) Grazie alle ondulazioni possono miscelarsi le masse d'aria che ci circondano


Vicinanza di “regioni sorgenti” di masse d’aria Aria artica

Aria polare marittima

Aria subtropicale

Aria polare continentale


Situazioni reali – 500 hPa – 28/11/2012


Situazioni reali 500 hpa - 1/1-31/11/2012


Trasporto latitudinale di energia ruolo di pattern circolatori (b,c,d) alternativi al regime zonale (a)


Grandi ondulazioni planetarie e mitezza del clima europeo


Il ruolo delle onde pi첫 piccole (onde di Bijerknes alias sistemi frontali)

ARIA ARTICA

ARIA SUBTROPICALE


Westerlies – il cambiamento abrupto di fine anni '80

1987 Come indice zonale si è qui utilizzato l'indice AO (Arctic Oscillation) http://www.jisao.washington.edu/ao/


Temperature medie annue in Europa dal 1951 al 2011 (media di 20 stazioni) 1987

9.9°C

8.9°C

L'analisi statistica (analisi di discontinuità svolta tramite il test statistico di Bai e Perron) indica che una discontinuità termica significativa al 99% accade fra il 1983 ad il 1999 (riga orizzontale rossa) e che l'anno più probabile di tale discontinuità è il 1987 (linea tratteggiata verticale). A seguito di tale discontinuità, tecnicamente classificabile come "cambiamento climatico brusco", la media delle temperature per le 20 stazioni europee in esame (riga orizzontale azzurra) passa repentinamente dagli 8.9°C del periodo precedente ai 9.9°C del periodo successivo al 1987.

PIACENZA SAN DAMIANO: temperatura media annua passa da 11.8°C (media 1951-1987) a 13.0°C (media 1988-2012)


Temperature medie annue in Svizzera dal 1961 al 2011 (fonte: Meteosvizzera)

Le temperature sono espresse come anomalia positiva (rosso) o negativa (azzurro) rispetto alla media 1961-90. I colori rossi (annate calde) interessano solo il 10% degli anni dal 1961 al 1987 e la percentuale sale al 90% del 1988 al 2011. Cosa accede fra 1987 e 1988 che fa cambiare radicalmente le temperature annue in Svizzera? A cambiare non è stata la CO2 ma la circolazione atmosferica. Dal 1987 infatti la circolazione è divenuta molto più occidentale con più frequente apporto di masse d’aria subtropicale.


Limite dell'anticiclone delle Azzorre stagione vegetativa vite (1 marzo-31 agosto) 1968-1987

1988-2003

2004-2011

Carte (topografie assolute) della pressione media di 850 hPa per il semestre marzo – agosto, il più interessante per la viticoltura (fonte dei dati: rianalisi NOAA – Ncep). L’elemento che ci interessa evidenziare è la posizione dell’anticiclone delle Azzorre (il cui limite è convenzionalmente indicato dall’isoipsa di 1490 m – linea con pallini rossi). Si noti che il limite dell’anticiclone, che si collocava in media sull’Appennino Tosco Emiliano nel 1968-87, si è spostato sulla Francia del Nord nei due periodi successivi. Si noti anche che la sua posizione non cambia significativamente nel periodo 2004-2011 rispetto al 1988-2003, il che sta ad indicare che ci stiamo confrontando con una nuova fase climatica stazionaria inauguratasi nel 1988 e con cui dobbiamo fare i conti.


La nuova fase climatica Effetti su temperatura e pluviometria in Europa

Temperatura: +0.5 째C Precipitazione: aumento Radiazione solare. calo

Temperatura: +1.5 째C Precipitazione: calo Radiazione solare: aumento.


E' UN FENOMENO SENZA PRECEDENTI? GLI ULTIMI 1000 ANNI

Il diagramma illustra la situazone sull'Europa dal 1050 ad oggi. Le fasi circolatorie analoghe a quella attuale (fasi a NAO positivo) sono indicate in rosso. fonte: Trouet V., Esper J., Graham N.E., Baker A., Scourse J.D., Frank D.C., 2009. Persistent Positive North Atlantic Oscillation Mode Dominated the Medieval Climate Anomaly, Science, 3 april 2009, Vol 324


DIAGNOSI GENERALE In Europa nel 1987 ha avuto luogo un cambiamento climatico brusco (associato ad un cambio di fase delle westerlies). Tale cambiamento ha inaugurato una nuova fase climatica che rispetto alla precedente si caratterizza per: - temperature medie annue al suolo più elevate di 1°C (+0.5°C sul Nord Europa e +1.5°C sul Sud Europa). - aumento delle precipitazioni sul Nord Europa e diminuzione sul sud Europa. Quest’ultimo fenomeno, pur valido sul piano teorico, è spesso difficile da dimostrare con le serie storiche in nostro possesso ed in ogni caso va verificato a livello di singola stazione e mesoclima. Ciò in quanto la precipitazione, a differenza della temperatura, è una grandezza estremamente variabile nello spazio e nel tempo. - aumento delle risorse radiative (più ore di sole, più radiazione solare globale).


Conseguenze per la coltura della vite - anticipo in tutte le fasi fenologiche (raccolta anticipata di 1020 gg) - aumento dell’evapotraspirazione e dunque dell’aridità - aumento di zuccheri, colore e aromi nei grappoli - effetto negativo su masse glaciali alpine e accumuli invernali di neve su Alpi ed Appennini (→ effetti negativi su portate estive dei corsi d’acqua e su apporti idrici a laghi prealpini e invasi appenninici). - limiti di quota per la vite da rileggere alla luce del nuovo clima (es: l’aumento di 1.5°C delle temperature sull’area italiana comporta innalzamento del limite dell’areale collinare e montano di circa 250 m).


TREND PLUVIOMETRICI IN ITALIA DAL 1995 AL 2010

Trend analizzati applicando una regressione lineare ai dati annui 1995-2010 di 92 stazioni della rete CRA Cma (gli incrementi o decrementi sono espressi in mm/anno)


Provincia di Piacenza Andamento temporale dello stress idrico per la vite


Approccio seguito – bilancio idrico - bilancio idrico a passo giornaliero riferito ad un terreno con AWC di 205 mm - serie storica di riferimento: Piacenza San Damiano 1951-2012 Equazione di bilancio che esprime la conservazione della massa riferita al serbatoio terreno: Cid+1= CId+RRu-ET0d*kc*WLFR+RIS_falda Stime effettuate: - ruscellamento con Rusle - ET0 con hargreaves Samani Ipotesi di lavoro: - Apporto di falda nullo


Consumi evaptraspirativi della vite – Piacenza san Damiano


Esempio - Bilancio idrico vite 2011-2012

2011 simulation for Barbera - guyot (Ziano Piacentino – IT) - Field capacity=205 mm; wilting point=0 mm; limit of easily available water = 41 mm.


Stress idrico vite 1951-2012 sintesi

Precocità a 9999 → indica assenza di svuotamento della RFU

STRESS IDRICO PER LA VITE:

Precocità=data di primo svuotamento RFU -> Precoce: <<dd191 (10 lug); Medio: dd192-212 (10-31 lug) Tardivo: >dd212 (31 lug) Intensità=richiesta evapotraspirativa insoddisfatta → Alta: >200mm, Medio-alta: 150-200mm; Media: 100-150; Bassa: <100mmmm


Stress idrico vite 1951-2012 sintesi

Stress assente=annata con stress a inizio tardivo e con intensitĂ bassa o media. Stress moderato=annata con stress a inizio intermedio e con intensitĂ  medio-alta o alta. Stress forte=annata con stress a inizio precoce e con intensitĂ  alta.


Alcune riflessioni agronomiche Come aumentare le disponibilità idriche per la vite: 1. accurata preparazione del terreno in pre-impianto in modo da favorire il successivo sviluppo dell'apparato radicale (ciò comporta anche una valutazione dei caratteri pedologici) 2. scelta del portainnesto (portinnesti vigorosi e con apparati radicali profondi resistono meglio allo stress idrico) 3. inerbimento controllato (favorisce l'approfondimento radicale, aumentando il tenore in sostanza organica aumenta la capacità di immagazzinamento idrico del suolo) 4. problemi di compressione dovuti a passaggio di mezzi meccanici 5. misurare in azienda le variabili meteo principali (almeno temperatura e precipitazione) e farsi qualche conto di bilancio idrico

Variabili del cima e mutamenti in atto  

Variabili del cima e mutamenti in atto. Documentazione per l'enologia.

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