GHIACCIAI
NEVE
L'impatto dei cambiamenti climatici sulle Terre Alte
- indicatori degli effetti del CC
- i ghiacciai sono in forte declino a livello globale e alpino
- scenari di riduzione del 60/80% al 2050 (Huss et al 2017)
- impatto su risorsa idrica e su rischio
Dove? Ghiacciai monitorati
- la neve è indicatore degli effetti dei CC: si sta osservando un declino della quantità di neve (durata, quantità, e.g. Beniston et al. 2018, Marty et al. 2017)
- scenari di riduzione della neve nelle Alpi (30/80% in funzione della quota)
- neve risorsa idrica + driver dei processi della criosfera e della biosfera
Attività
Riduzione lunghezza e massa ghiacciai
141 Km2 (2005) -> 133 Km2 (2012) ~ 4% VdA
1) monitoraggio di alcuni ghiacciai - bilancio di massa e variazioni frontali
2) remote sensing (radar - drone - S2) per spessori ghiaccio, delimitazioni, ...
3) stock idrico glaciale
Rutor: 2005-2017
1) Bilancio di massa Timorion (2001-2017)
Timorion
Edoardo Cremonese - ARPA Valle d'Aosta
Interconfronti SWE
Attività
- Iniziativa basata sulla collaborazione tra ARPA delle Alpi
- Obiettivo: confronto metodi di misura e creazione di un gruppo di collaborazione
- Partecipazione di Centri Funzionali, Corpo Forestale, Centro Addestramento Alpino, produttori idroelettrici, Enel, Università, CNR, ...
- Iniziativa "itinerante" VdA (2015) Lombardia (2016) VdA (2017)
- 4° edizione 2018 - ARPA Piemonte
Beniston et al. 2018, The Cryosphere
Consolidamento delle collaborazioni tra enti e persone coinvolte a diverso livello operativo (simulazioni / misure) ed istituzionale (ARPA, Corpo Forestale, Esercito, produttori idroelettrici)
Creazione di un gruppo di lavoro stabile
Snow Water Equivalent (SWE) a livello regionale
Winter school AssoArpa - 15 Marzo 2018
rilievi drone + GPS per delimitazione (alta precisione e frequenza) + bilancio di massa fotogrammetrico
- modellistica Snow Water Equivalent SWE (contenuto d'acqua della neve) che dipende da altezza, densità ed estensione del manto nevoso
- integrazione misure a terra - dati satellitari - modelli
- gestione rete di misure a terra manuali (CFV, meteomont, PNMA, ... )
- scala regionale per Centro Funzionale: integrazione con modellistica idrogeologica
- scala di bacino per produzione idroelettrica CVA: accumulo invernale e fusione estiva
Stock idrico glaciale: quanta acqua abbiamo nei ghiacciai?
Quantificazione volume di ghiaccio -> area x spessore
1) misure dirette radar per alcuni ghiacciai
2) stime modellistiche distribuite: ~ 3800 milioni di m3 (2008)
490m
Esempio bacino altamente glacializzato
SWE a livello di bacino per produzione idroelettrica (CVA)
SWE a livello regionale
Rutor
arretramento fronte
1999-2017
Quantificazione dello stock idrico disponibile a fine inverno e simulazione della fusione estiva:
quanta acqua abbiamo? quanta ce ne rimane?
SFIDE:
1) quantificare SWE a fine stagione di accumulo in aree con poche osservazioni dirette
2) fornire simlazioni real-time per descrivere andamento stagionale (variabilità interannuale)
3) accuratezza !!
non stiamo osservando un trend graduale (2002-2018) ma un aumento della variabilità interannuale
Contributo delle tre componenti al deflusso stagionale (es stagione "media")
1) neve 70/80% altamente variabile negli anni: importanza dell'accuratezza della simulazione iniziale
2) pioggia estiva 30% minor variabilità / ruolo della qualità delle misure
3) ghiacciai contributo minore (10/20%) che però diventa rilevante in anni "secchi"
Rivoluzione nel remote sensing: disponibilità dati ad alta risoluzione temporale e spaziale
es. uso dati Sentinel2 per validazione simulazioni
Legge istitutiva dell'ARPA
L.R. 4 set 1995, n. 41
Il percorso che stiamo seguendo
2018
2016
Perché studiare gli impatti dei CC in montagna?
PERMAFROST
3) ecosistemi di montagna sono tra i più sensibili al climate change
2) Water Towers: la criosfera (neve/ghiaccio/permafrost) è fonte d'acqua (20-50%) delle regioni a valle (220 pkm-2)
Art 4
Sono compiti dell'ARPA
...
lter) il monitoraggio sul territorio regionale dei parametri correlabili con le dinamiche globali di cambiamento meteo-climatico
1) il tasso di riscaldamento è amplificato con la quota;
la montagna subisce un riscaldamento maggiore degli ambienti di bassa quota (2°C vs 0.8°C)
sviluppo attività su criosfera ed ecosistemi
Attività
1) Monitoraggio del permafrost in versante e in parete -> misurare stato ed evoluzione
2) Monitoraggio rock glaciers -> misurare spostamenti e idrologia
- il permafrost indica materiali a T < 0°C (suolo e roccia, indipendetemente dalla presenza di ghiaccio)
- difficile da "vedere" e da misurare
- è un indicatore di impatto di CC (TSP e ALT sono ECV WMO)
- a livello globale e alpino il permafrost si sta degradando
- nelle Alpi è importante per i) ciclo idrogeologico (quantità e qualità H2O) ii) stabilità versanti e interazione con infrastrutture
Crollo della Cheminée (Via normale del Cervino) estate 2003
EFFETTI CC in
MONTAGNA
inizio monitoraggio ghiacciai nell'ambito dei Centri Tematici Nazionali (CTN)
Legge Nazionale 132, 2016
CC nel catalogo dei servizi e nei LEPTA
Disegno di legge regionale "Nuova disciplina dell'ARPA" esame delle commissioni
Pepin et al. 2015 Nature Climate Change
Huss et al. 2017 Earth's Future
Seddon et al 2016, Nature Climate Change
Rete di monitoraggio
Permafrost di versante, in parete e rock glaciers
APD - Alpine Permafrost database
www.alpine-permafrostdata.eu
Permafrost in parete
Vetta del Cervino - 4450 m slm temperatura roccia
versante nord
versante sud
1) Monitoraggio permafrost di versante (ALT)
Permafrost di versante
Cime Bianche: Max Active Layer Tickness nei due boreholes
Sintesi risultati
Sito di Cime Bianche (3100 m slm) 2008-2017
- Temperature del permafrost: ~ -1°C al di sotto dei 8/10 m
- Riscaldamento del permafrost: 0.02-0.05°C/anno
- Aumento profondità dello strato attivo (strato che ogni anno > 0°C)
Monitoraggio rock glaciers
indicatori di permafrost e impatto CC / idrologia: quantità e qualità H2O / rischio (si muovono!)
Collaborazione con ARPA Piemonte
progetto Interregg PrevRiskHauteMontagne
Altre attività ARPA Piemonte
Monitoraggio spostamenti
metodi topografici e fotogrammetria da drone
- Stazioni di monitoraggio del permafrost
- Gestione del rischio frana sul M. Rocciamelone
- Interazioni permafrost - opere turistiche in alta quota: effetto degradazione del permafrost sulla stabilità delle opere (seggiovia Passo dei Salati)
- Monitoraggio sorgenti connesse al permafrost
Concentrazione metalli pesanti in acque di fusione da rock glaciers
misura degli spostamenti annuali ad alta precisione (~ 5 cm)
Rock glacier Vei del Bouc (Cn)
Rock glacier del Monte Granero (To)
- Neve: aumento della variabilità interannuale della quantità di acqua disponibile nella neve (SWE) -> fondamentale avere uno strumento per il monitoraggio a livello regionale
- Ghiacciai in forte declino: riduzione areale 8-10% (2005-2017) e riduzione volume 15-25% (2008-2017)
- Permafrost: temperatura del permafrost in aumento (1°c/10anni), elevata variabilità interannuale dello strato attivo
- Ecosistemi: anticipo della stagione vegetativa (rischio gelate tardive), elevata variabilità interannuale del land sink di CO2 e trend di "rinverdimento" dei popolamenti forestali
ECOSISTEMI
Il Ciclo Globale del Carbonio (CO2)
Attività
global carbon project 2017
1) approccio integrato (misure/modelli/remote sensing ) necessario per monitoraggio degli impatti a livello puntuale e a livello regionale
2) partecipazione a progetti di ricerca/cooperazione europei e nazionali (Interregg, FESR, LIFE, FP7, H2020, CNR, PRIN) fondi per strumenti/personale + collaborazioni
3) collaborazioni con sistema agenziale, enti regionali, centri di ricerca ed università nazionali ed internazionali
Il ruolo degli ecosistemi terrestri (land sink) nel ciclo della CO2
Le Quéré et al.: Global Carbon Budget 2016
1) monitoraggio integrato di fenologia e ciclo CO2 in ecosistemi importanti per VdA: pascolo abbandonato e foresta di larice
2) creazione rete di osservazione
3) attività sperimentali in ambito agricolo
- misura del sequestro di CO2 degli ecosistemi alpini
- monitoraggio dei fattori che lo influenzano: clima e fenologia
- fenologia: il più efficace indicatore di impatti CC sui sistemi biologici
fenologia del larice
Ecosistemi indagati
anticipo della primavera e allungamento della stagione
fenologia: ciclo vitale delle piante
Land sink CO2
osservazioni di campo, immagini webcam, dati satellitari
Servizi ecosistemici
variabilità interannuale causata da variabilità climatica/eventi estremi e fenologia
Abbandono del pascolo
Resistenza/Resilienza a CC e climate extremes (es siccità)
Rete di osservazione webcam e NDVI
Parchi Regionali e Nazionali (IT-FR) e centri di ricerca
variabilità spaziale degli impatti CC e extremes / ruolo biodiversità
upscaling con img satellitari
"Rinverdimento" delle foreste in VdA: trend (2000-2016) MODIS NDVI 250m
Ricolonizzazione / Aumento della densità delle foreste / Innalzamento della tree-line / Inverni più brevi
attività sperimentali in ambito agricolo
pascoli: impatto siccità estiva 2015
meleto: gelata tardiva Aprile 2017 -> riduzione 30/40%
vite: maturazione grappoli / produzione polifenoli
info: Edoardo Cremonese, ARPA Valle d'Aosta, e.cremonese at arpa.vda.it