Dal suolo arido al grande caldo
I dati dell’estate 2012 mostrano come esista un intreccio fra la scarsità di precipitazione e il ripetersi di ondate di calore, ma anche una sorta di reazione a catena che porta l’atmosfera in condizioni sempre meno favorevoli ai temporali estivi. Se questo comportamento dovesse proseguire, come peraltro indicato negli scenari di cambiamento climatico per la zona Mediterranea, gli impatti sull’agricoltura in pianura padana potrebbero essere pesanti.
Come anticipato alla fine del precedente post, parallelamente all’aumento della temperature massime estive, negli ultimi anni abbiamo assistito ad un progressivo declino dell’umidità del suolo, soprattutto nei terreni della pianura padana. Questo risulta chiaro dall’analisi dei dati dei sensori installati nel terreno che nell’estate 2012 hanno registrato valori inconsueti in Emilia Romagna. Per valutare a titolo esemplificativo il rapporto fra umidità del suolo e temperatura dell’aria abbiamo scelto la stazione meteorologica di S.P. Capofiume (BO), appartenente ad ARPA-SIMC, che essendo situata in aperta campagna e libera da influenza di edifici, ben rappresenta le condizione tipiche della pianura Padana centrale. Inoltre, essendo spesso luogo di campagne di misura e di radiosondaggio, possiede anche una ricca serie di sensori anche nel terreno. Nel grafico di figura 1 viene mostrato per esempio l’andamento dell’umidità del suolo negli ultimi 12 anni, simulato su questa stazione, con il modello di bilancio idrico CRITERIA. Si nota come dal 2011 l’umidità nei primi due metri di terreno sia in continua decrescita a fronte delle scarse precipitazioni, e come questa stia raggiungendo livelli minimi, peggiori anche delle recente e severa siccità del 2007.
Figura 1: Andamento della umidità nel suolo nei primi 2m di terreno simulata con il modello di bilancio idrico CRITERIA su S. P. Capofiume (BO). Si notano i valori molto bassi registrati nel 2007/2008 a seguito di altri anni molto siccitosi, una temporanea risalita e la forte discesa iniziata nel 2011 e ancora in corso. Di fatto nell’inverno 2011/2012 non c’è stata l’usuale ricarica d’acqua dei suoli
Inoltre, una serie di altre anomalie osservate negli ultimi mesi possono essere ricondotte al basso contenuto idrico nel suolo (Betts, 2008):
- l’aumento dell’escursione termica giornaliera come indicato in figura 2 (più il suolo è secco più l’escursione giornaliera fra minima e massima aumenta),
- la riduzione dell’umidità relativa anche per il minor apporto della traspirazione delle piante
- l’aumento della radiazione giornaliera dovuta ad una maggiore “trasparenza” dell’aria ed alla ridotta presenza di nubi, anch’essa indotta da una superficie più secca.
Fra queste anomalie ci siamo concentrati maggiormente sull’aumento dell’escursione termica giornaliera che risulta essere molto evidente ad iniziare dal 2007. Questo significa che il divario fra la temperatura minima notturna e quella massima diurna tende ad aumentare, un pò come succede nel deserto dove di notte fa freddo e di giorno caldissimo. Se confrontiamo il 2012 con il 2003 (figura 2), vediamo che a fronte di temperature massime comparabili, l’escursione termica nel 2012 è molto aumentata (linea arancione) se comparata con quella osservata nel 2003 (linea azzurra). Se da un lato questo è positivo perché significa che le notti nel 2012 sono state relativamente più fresche in pianura, quindi più sopportabili, dall’altro lato questo indica appunto che il suolo era ed è decisamente più secco rispetto a quello del 2003.
Figura 2: Andamento della temperatura massima e dell’escursione termica giornaliera a S. P. Capofiume, rappresentativa dell’area rurale della campagna bolognese. La curva rossa e arancione mostrano rispettivamente l’andamento del 2012 della temperatura massima e dell’escursione termica mentre per confronto quella viola e azzurra mostrano l’andamento del 2003.
Inoltre questo anno si sono verificate un numero di onde di calore (giorni con Tmax>35) maggiore di quelle osservate nello stesso periodo del 2003. Ci si aspetterebbe dunque che questo alte temperature siano state forzate da un altrettanto forte anomalia della circolazione in quota.
In realtà il confronto della temperatura nella libera atmosfera a circa 1500m sul livello del mare, dedotta dalle analisi di ECMWF, mostra che nel 2003 l’anomalia in quota fu molto più forte rispetto al 2012, come dire che l’anomalia di giugno-luglio del 2003 fu in gran parte guidata dalla grande scala e dovuta all’afflusso di una massa d’aria calda a tutte le quote che ha interessato gran parte del continente europeo in quel periodo (figura3).
Figura 3: Anomalia a grande scala della temperatura a 850hPa media di giugno e luglio per il 2003 (pannello in alto) e per il 2012 (in basso). I campi colorati mostrano l’anomalia in gradi centigradi rispetto al clima 1979-2011, mentre le linee tratteggiate indicano il numero di deviazioni standard dell’anomalia rispetto alla climatologia (rarità dell’anomalia).
Al contrario nel2012, inquota è stata presente solo una debole anomalia positiva sull’Europa, più accentuata sui Balcani e sul Mar Nero, che supporta l’ipotesi che le alte temperature massime registrate dall’inizio dell’estate non siano attribuibili solo al tipo di massa d’aria ma anche ad un effetto locale indotto da una diversa risposta del suolo che si trovava in condizioni già molto secche dalla fine giugno.
Figura 4: Relazione fra la temperatura media giornaliera a 850 hPa (forzante a grande scala) e la temperatura massima al suolo a 2 m a S. P. Capofiume, Molinella (BO). I quadratini rossi si riferiscono al 2012, i punti blu al 2003
Si osserva in figura 4 come a parità di forzante meteorologica in quota nel 2012 si sono raggiunte temperature massime al suolo più alte di circa +1.5°C: infatti la differenza fra la temperatura media fra libera atmosfera a 1500m e la temperatura massima è passata dai14.7°Cdel 2003 ai16.1°Cdel 2012, indicando appunto un maggior riscaldamento imputabile all’effetto del suolo.
Questo effetto, dovuta alla risposta locale del terreno ormai molto povero di acqua, implica il fatto che esiste un intreccio fra la scarsità di precipitazione e il ripetersi di ondate di calore, una sorta reazione a catena che porta l’atmosfera in condizioni sempre meno favorevoli alla genesi di precipitazioni di origine locale, come per esempio i temporali estivi.
Per rompere questa retroazione occorre aspettare l’arrivo degli imponenti sistemi perturbati atlantici che tendono ad interessare in nostro territorio in autunno e inverno. Certo è che in ogni caso ci vorrà tempo per ristabilire il deficit accumulato in profondità nel terreno se non altro perché i tempi di infiltrazione dell’acqua sono lenti, non bastano quindi pochi eventi anche se intensi a riequilibrare il sistema.
Negli anni 2000 abbiamo infatti assistito ad una estremizzazione del ciclo idrologico, con fenomeni molto intensi in autunno e inverno e lunghi periodi asciutti in primavera e estate caratterizzati da alte temperature (Grazzini, 2012). Se questo comportamento dovesse proseguire, come peraltro indicato negli scenari di cambiamento climatico per la zona Mediterranea, si andrebbe incontro ad un inesorabile declino dell’umidità del suolo negli strati più profondi non più in grado di ricaricarsi pienamente con l’accorciarsi della stagione delle piogge.
Si prefigurano quindi impatti importanti sull’agricoltura ma anche sulla vegetazione spontanea che, sempre meno in grado di trovare il corretto grado di umidità nel suolo, ha mostrato gravi segni di sofferenza a fine Agosto 2012 (figura 5). Cresceranno ancora i “rusticani” a Bologna ?
Figura 5: Vedute del Parco del San Pellegrino, nel comune di Bologna. Si notano avanzati segni di sofferenza della vegetazione spontanea, anche di alberi di “Rusticani”, frutti selvatici tipici della zona, ritratto nella foto e ormai in avanzato disseccamento dovuto al forte stress idrico e al caldo. Bologna (26/08/2012)
Testo di Federico Grazzini e William Pratizzoli, ARPA Emilia Romagna-Servizio Idro Meteo Clima
Informazioni in tempo reale sullo stato della siccità in Emilia-Romagna: http://www.arpa.emr.it/siccita/
Approfondimenti bibliografici
Betts, A. K. (2008), Land-surface-atmosphere coupling in observations and models. ECMWF Seminar.
22 responses so far
Ma i politici, quelli che devono occuparsi politicamente delle sorti del nostro territorio e della nostra salute, sono informati di questi cambiamenti? Prevedono interverventi per far sì che l’uomo con la sua stupididità non continui a provocare disastri sul terrirorio? Non vorranno intervenire quando saràcompletamente invivibile la pianura padana? Occorrerebbe anche che i cittadini stessero all’erta e facessero sentire forte la loro voce. La politica la dobbiamo indirizzare noi, con i nostri interventi e mettendo le persone giuste al posto giusto.
Una lettrice che vede il futuro nero per i suoi figli e la sua unica nipotina
Buon lavoro
il primo grafico è davvero impressionante.
Concordo con Mariella, sarebbe importante se a qualche politico suonasse un campanello e iniziassero ad occuparsi seriamente di quese cose. Invece vanno avanti a parlare a macchinetta di Pil e Spread, e non fanno mai un giro nelle campagne per vedere come è il mondo reale, quest’estate era davvero impressionante in tutta la pianura, e un amico mi ha detto anche che toscana e lazio era lo stesso
Segnalo che, sull’argomento e sulla stessa linea, c’è stata un’analisi, relativa al 2003 sulle risposte diverse di foreste e prateria all’ondata di calore e sul ruolo delle praterie nel determinarne la durata ed estensione.
Teuling et al. Contrasting response of European forest and grassland energy exchange to heatwaves. Nature Geoscience 3:722-727
molto interessante.
i grafici sono impressionanti, sì, ma ancora di più lo sono le foto… ricordiamocene sempre quando parliamo di GW con i profani: per il 99 per cento delle persone, una foto vale 1000 grafici. La cultura scientifica media è bassissima. Foto, foto di ghiacciai che scompaiono, di campi che seccano, con queste (forse) riusciamo a farci un po’ capire, (sempre forse).
A proposito di cultura scientifica in Italia: la trasmissione “Super Quark” del 2.9 ha fatto notare come in Italia quasi la metà degli abitanti ritiene che il sole sia un pianeta !!!! Stiamo messi male, mooolto male…
mi dite quali sarebbero i provvedimenti che bisognerebbe prendere, che faranno in modo che le estati siano meno calde e meno secche?
no perchè se parlate di ignoranza generalizzata sulla geografia astronomica, pensare che si possa modulare il clima a nostro gradimento fa il paio con la fantascienza climatica spacciata però per scienza..
quanto mi fa ridere alex1…..
ma perche’ non ti occupi d’altro invece di sparare cavolate e lasci l’argomento clima agli esperti che hanno studiato una vita…
Per quanto riguarda la domanda cosa si può fare….i rimedi, almeno parziali ci sono: 1) cercare di ridurre più possibile le emissioni di Co2 (mitigazione), 2) sviluppare strategie di adattamento, ovvero rivedere l’utilizzo delle risorse primarie come l’acqua.
Soprattutto sul secondo punto penso che si possa fare molto in tempi brevi. Con questo secondo post abbiamo cercato infatti di illustrare come le condizioni locali del suolo possono avere un effetto diretto sulla temperatura, per esempio più il suolo è secco e senza vegetazione più le temperature massime si alzano a parità d’insolazione.
In questo senso una revisione delle politiche di gestione del territorio potrebbe attenuare il problema
A fronte di meno piogge e più caldo dobbiamo quindi rivedere la gestione della risorsa idrica, chiaramente minimizzando gli sprechi, e cercando aumentare la capacità d’infiltrazione dell’acqua nel terreno per ristabilire il giusto livello di umidità nel suolo. Questo avviene naturalmente, ma la cementificazione massiccia e l’ eccessiva regimentazione dei corsi d’acqua rallenta questo processo, mentre i nostri consumi aumentano e le piogge diminuiscono.
A fronte di evidenze ormai sempre più abbondanti del cambiamento in atto, ora tocca alla politica prendere seriamente coscienza di questa situazione e cercare rimedi adeguati.
Sorprende un po’ questo nuovo studio uscito su Nature:
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature11377.html
@federico:
approvo quasi in toto tutto ciò che hai scritto.. la mitigazione ambientale (evitare cementificazione selvaggia, rimboschimento delle aree,rivedere l’utilizzo dell acqua, ecc ecc) la vedo l’unica strategia possibile per evitarci danni..
purtroppo alla riduzione della co2 non credo assolutamente, lo vedo solo uno spreco di soldi e risorse che se impiegate nelle strategie su dette non dovremmo più fare i conti con i disastri climatici..
poi ricordo sempre che il clima essendo un sistema estremamente instabile pieno di variabili e forzanti, non è che togliendo o aggiungendo una di queste possiamo controllare il clima..
i modelli ci dicono che aumentando la co2 aumenta la temp..
il modello stesso riesce a fare il percorso inverso? sempre che le variabili siano state messe tutte..sempre che….
E’ la fisica elementare a dirci che se aumenta la CO2 aumenta la temperatura. E nessuno sostiene che ridurre le emissioni serva a risolvere i danni già provocati. Ma si può far peggio ed evitarne degli altri mi sembra una buona idea.
si riccardo, condivido il pensiero logico, solo che bisogna sempre fare una scaletta sulle priorità per ridurre il danno nel piu breve tempo possibile..
quindi investimenti prioritari sulla mitigazione ambientale (come sopra)
investimenti sull miglioramento delle infrastrutture tutte..(isolamenti termici degli edifici, pulizia canali di scolo, interramento totale dei cavi elettrici, ecc ecc)
guerra totale a mafia e malaffare( contribuiscono a non far applicare la mitigazione ambientale)
programmi di insegnamento fin dalle scuole primarie sul come evitare gli sprechi (meno sprechi- meno consumi di energia)
il ridurre la co2 a tutti i costi, (euro2-3-4-5-6,carbontax,incentivi senza controllo sulle rinnovabili ecc ecc)qui in europa, ci ha messo con il C**** per terra
mentre tutte le cose più importanti elencate sopra non sono state fatte..
e ora non ci sono i soldi..
non è stata una gran bella mossa..
alex1
su cosa non si sia fatto in Italia credo che siamo tutti daccordo. Su cosa si sia fatto per ridurre le emissioni di CO2 ho invece l’impressione che il tuo commento si basi più su cosa si sia detto (e si continua a dire) che su ciò che è stato davvero fatto. Tant’è che gli esempi che citi non sono calzanti.
Le legislazione sulle emissioni dei veicoli non riguarda la CO2, la carbon tax non esiste e gli incentivi alle rinnovabili sono inferiori (e non solo in Italia) a quelli ai combustibili fossili. Se siamo “con il C**** per terra” non è colpa nè dell’Europa nè della CO2.
Detto questo, si stima che gli sprechi ammontino ad un 20-30%. Non so fare una rigida graduatoria di priorità e anzi credo che non si possa nè debba fare. Ma sono daccordo che ridurre o eliminare gli sprechi (e non solo quelli energetici) sia fra le priorità. Non solo è un metodo rapido ed economico per ridurre le emissioni di CO2, ma presenta anche diversi altri vantaggi affatto trascurabili. Detto in altre parole, siamo davanti alla necessità di rivedere complessivamente il modo di utilizzare le risorse, quello attuale è insostenibile.
[…] […]
su che cosa potrebbe essere fatto in tema CO2 e altri climalteranti e su ciò che si farà direi che si potrebbe anche smettere oggi stesso di discutere, perché ormai appare evidente che non verrà fatto nulla..anzi tutto nell’opposta direzione fino alla fine, fino al mantenimento del BAU più a lungo possibile.
in questi giorni ho notato che la comunità energetica presente sui blog, sottolinea moltissimo la diminuzione del traffico automobilistico e la diminuzione dei consumi petroliferi; personalmente però ho letto dati molto discordanti sulla diminuzione del traffico e tra l’altro non mi pare che in Italia siano cambiate di una virgola le abitudini (anche quelle d’acquisto compulsivo, visto che in tempi di crisi dal 2007 ad oggi -cioè quasi 6 anni- in Italia si sono venduti quasi 9 milioni di veicoli..un’immensità) auto-dipendenti; proprio oggi ho usato l’auto in autostrada dopo mesi e tra Bologna e Firenze c’era un traffico da esodo stile anni ’70-’80.
Nessun cambiamento, nessuna volontà di cambiare pagina..fino a quando la termodinamica non ci obbligherà..ovviamente.
@Paolo C.
forse sarebbe ancora più sorprendente il contrario, se piovesse più spesso al mattino sui suoli aridi. L’implicazione finale non sembra molto giustificata, ma è almeno un’osservazione inedita.
@stefano
Non sarei così pessimista, nella UE i consumi petroliferi calano dal 2004.
Anche 9 milioni di auto in 6 anni mi sembrano pochi rispetto ai 2-2,5 milioni annui pre-crisi. E poi le vendite di quelle nuove calano di 10-15% all’anno dal 2009.
@oca sapiens
i dati sono incontrovertibili e probabilmente hai ragione..sono troppo pessimista (anche se quando vedo il mio vicino che accompagna i figli a scuola col suv a 400 metri..), ma il messaggio che è stato veicolato in questi ultimi giorni è quello che si vendono meno auto e che quindi ci siamo ‘liberati’ dalle scatolette di latta..e incredibilmente gli italiani hanno ‘virato’ verso scelte ecologiche..mah..
il panorama è profondamente diverso..visto che i 60 milioni di veicoli presenti sul territorio non si smaterializzano in un attimo e anche se il circolante ha ‘piccato’ probabilmente in maggio, la lenta discesa ha dei ratei tali che la gente andrà in auto (o in motorino..la nuova moda ‘ecologica’) per almeno altri 100 anni..-carburanti permettendo-.
un saluto.
Questo articolo in due parti presenta in modo efficace un argomento di enorme interesse: conseguenze locali del surriscaldamento globale. Grazie e complimenti agli autori.
La discussione sui rimedi, innescata dal commento di alex1 del 13 settembre, è una divagazione rispetto all’argomento principale. Peraltro la questione è di estrema importanza e meriterebbe di essere trattata in modo approfondito in un articolo dedicato.
Aggiungo qualche suggerimento alle osservazioni di Riccardo Reitano et al:
1. Bisogna porsi l’obiettivo di ridurre i gas serra presenti in atmosfera – una riduzione delle emissioni è indispensabile ma da sola non è sufficiente.
2. La riforestazione (non solo la protezione delle foreste esistenti) è un altro asse portante della strategia.
3. Le misure di riduzione dei gas serra possono avere molteplici benefici sull’ambiente in generale (ad esempio la vegetazione aiuta a consolidare il suolo e a mitigare il microclima urbano) e viceversa (ad esempio i CFC sono anche gas serra). Tuttavia preferirei tenere separata la questione del cambiamento climatico (surriscaldamento globale e acidificazione dei mari) dall’inquinamento e dalla tutela dell’ambiente in generale – per chiarezza, non certo perché l’ambiente in cui tutti viviamo sia questione trascurabile.
Questo studio sembra arrivare a conclusioni opposte
http://www.corriere.it/ambiente/12_settembre_17/siccita-temporali-estivi-suolo-arido_f252416e-001d-11e2-8b0a-fcb4af5c52c7.shtml
Beppe l’abstract originale dice altro:
Nature Geoscience 4, 430–433 (2011) doi:10.1038/ngeo1173
Evapotranspiration of soil moisture can affect temperature and humidity in the lower atmosphere, and thereby the development of convective rain storms. Climate models have illustrated the importance of soil-moisture–precipitation feedbacks for weekly rainfall totals in semi-arid regions, such as the Sahel1. However, large variations exist between model feedbacks, and the mechanisms governing the strength and sign of the feedback are uncertain. Here, we use satellite observations of land surface temperatures and convective cloud cover over West Africa—collected during the wet seasons between 2006 and 2010—to determine the impact of soil moisture on rainfall in the Sahel. We show that variations in soil moisture on length scales of approximately 10–40 km exert a strong control on storm initiation—as evidenced by the appearance of convective cloud. The probability of convective initiation is doubled over strong soil-moisture gradients compared with that over uniform soil-moisture conditions. We find that 37% of all storm initiations analysed occurred over the steepest 25% of soil-moisture gradients. We conclude that heterogeneities in soil moisture on scales of tens of kilometres have a pronounced impact on rainfall in the Sahel, and suggest that similar processes may be important throughout the semi-arid tropics.
la frase riportata detta da taylor sul corriere da dove è stata estratta? sarei curioso di leggere il testo originale inglese da cui è tratta la traduzione del corriere; sai come è conoscendo i polli……
mi scuso avevo sbagliato citazione:
il lavoro è questo:
Christopher M. Taylor, Richard A. M. de Jeu, Françoise Guichard, Phil P. Harris & Wouter A. Dorigo ‘Afternoon rain more likely over drier soils’ will be published in Nature on 12 September 2012. http://www.nature.com DOI 10.1038/nature11377
ho trovato anche l’intervista che è questa:
Afternoon storms are more likely to develop when soils are parched, according to a new study published this week in Nature which examined hydrological processes across six continents.
The results have important implications for the future development of global weather and climate models which may currently be simulating an excessive number of droughts.
The research team included scientists from the UK, Holland, Austria and France and was led by Dr Chris Taylor from the NERC Centre for Ecology & Hydrology in the UK.
The scientists examined imagery from weather satellites which track the development of storm clouds across the globe. When they matched up where new storms appeared alongside images of how wet the ground was, they were somewhat surprised.
Dr Chris Taylor from NERC Centre for Ecology & Hydrology said, “We had been looking at storms in Africa and knew that rain clouds there tended to brew up in places where it hadn’t rained in the previous few days. We were surprised to see a similar pattern occurring in other regions of the world such as the US and continental Europe. In those less extreme climates, with more vegetation cover, we expected the soil wetness effect would be too weak to identify.”
The researchers compared their observations with six global weather and climate models used to simulate climate change. They found that the existing models do the wrong thing, triggering rain over wetter soils.
The implication is that existing climate models are more likely to go into a vicious circle whereby dry soils decrease rainfall, leading to even drier soil conditions. The paper concludes that fixing this problem is a priority for scientists developing the climate models.
Dr Taylor added, “Both heat and moisture are critical ingredients for rain clouds to build up during the afternoon. On sunny days the land heats the air, creating thermals which reach several kilometres up into the atmosphere. If the soil is dry, the thermals are stronger, and our new research shows that this makes rain more likely.”
Co-author Dr Françoise Guichard from CNRM-GAME (CNRS and Meteo-France) said, “We need to improve climate models so that we get a better idea of what global climate change will mean on smaller regional scales over land.”
[…] Although it has never been common in the past, during the last droughts, spontaneous vegetation and forests started to suffer from water stress. Indeed satellite observations measured a consistent and extended reduction of vegetation activities. In addition to this, further studies on the soil-atmosphere coupling identified a relation between increasing heat waves and soil humidity (Grazzini, 2012). […]