Riscaldamento delle acque profonde nei laghi italiani: un ... - CNR

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Clima e cambiamenti climatici: le attività di ricerca del CNR punto un programma (LIMNOX), che ha permesso di determinare la distribuzione metro per metro dalla superficie al fondo del contenuto di calore, nonché della stabilità e del lavoro del vento anche negli altri laghi profondi della zona pre-alpina (Orta, Como, Iseo e Garda) dove sono già evidenti sintomi di variabilità legati ai mutamenti climatici. Inoltre attraverso un modello matematico CFD (Computational Fluid Dynamics) si è eseguita una simulazione dell’idrodinamica lacustre a partire dallo scambio energetico entro il lago e con l’atmosfera (Ambrosetti et al., 2006). 3 RISULTATI Valutate le quantità energetiche in gioco nei processi di stratificazione e destratificazione termica, nonché le profondità di mescolamento invernale (determinanti per identificare gli strati di lago potenzialmente interessati al ricambio idrico), si è visto che negli ultimi 50 anni e, in particolare, a partire dalla metà degli anni ottanta è aumentata sensibilmente la stabilità della massa d’acqua e si sono ridotte le profondità raggiunte dal mescolamento convettivo invernale proprio nel momento in cui nel lago viene a formarsi la cosiddetta “massa d’acqua nuova”. All’incremento del lavoro necessario alla piena circolazione delle acque, per l’aumento di temperatura entro tutta la colonna d’acqua, si è affiancato un minore effetto destabilizzante invernale esercitato dall’azione delle forze esterne. È quindi venuta a mancare l’energia cinetica necessaria al processo di destratificazione che è progressivamente diminuita nell’ultimo ventennio. Le profondità di mescolamento verticale (Fig. 1), essenzialmente dovute ai movimenti convettivi innescati durante la fase di raffreddamento sono state valutate nel Lago Maggiore per il periodo 1951-2007 sulla base della distribuzione verticale della temperatura dell’acqua, delle concentrazioni di ossigeno disciolto, di nitrati e silicati utilizzati come traccianti; è stata anche messa a punto una formulazione che individua le forze meteorologiche che intervengono nel processo e cioè Figura 1. Profondità di mescolamento verticale delle acque del Lago Maggiore per moti convettivi alla fine dell’inverno limnologico nel periodo 1963-2007. la quantità giornaliera di vento filato, la differenza fra le temperature medie giornaliere dell’acqua superficiale e dell’aria e la radiazione solare attraverso un parametro M. (Ambrosetti e Barbanti, 1999). Come si può osservare in Figura 1 ad un ciclo di 7 anni riscontrabile sino al 1970 è succeduto un periodo di 36 anni nel quale lo strato mescolato invernale per moti convettivi non ha superato i 200 metri di profondità. Da sottolineare il fatto che la piena circolazione del 1956 è avvenuta con una temperatura dell’acqua su tutta la colonna di 5,8 °C, mentre nel 1963 è stata di 5,9 °C e nel 1970 di 6,0 °C; il processo è avvenuto nel 2006 a 6,22°C. Con l’uso della stepwise multiple regression si è potuto verificare che il parziale mescolamento degli anni dal 1970 al 1980 fu dovuto principalmente ad una diminuzione di vento filato sulla superficie del lago mentre nella seconda fase (1987-2006) esso è invece da accreditare ad un incremento della temperatura dell’aria rispetto a quella dell’acqua superficiale. E’ una prima constatazione del fatto che nel corso di questi ultimi 50 anni si è verificato un notevole accumulo di calore entro tutta la massa d’acqua del Lago Maggiore negli anni dal 1963 al 2006: il suo andamento mostra la presenza di un evidente ciclo stagionale molto netto ed un trend generale in ascesa (Fig. 2). Sulla base delle profondità raggiunte dal mescolamento verticale al termine dell’anno limnologico, del bilancio termico annuo, nonché della distribuzione lungo la verticale del contenuto calorico e del rapporto tra il logaritmo 602
Impatti dei cambiamenti climatici Figura 2. Andamento del contenuto totale di calore nelle acque del Lago Maggiore nel periodo 1963 2006. Figura 3: Andamento della memoria climatica contenuta nei Laghi profondi italiani, Maggiore (strato compreso mediamente tra 150-370m), Garda (180-350m) e Orta (75-143m). I valori del Lago d’Orta sono riferiti all’asse di destra. del coefficienti di mescolamento verticale (K z ) e il logaritmo della frequenza di galleggiamento di Brunt-Vaisala (N 2 ) nel periodo Aprile-Agosto, si sono valutate le profondità di scambio percentuale del calore annuo all’interno della massa d’acqua dei laghi profondi (Ambrosetti e Barbanti, 1999) Attraverso questa procedura si è potuto isolare nella parte di lago sotto il livello ove K z e N 2 si equivalgono, uno strato che è stato denominato ipolimino profondo e che ha la possibilità di mantenere una sorta di “memoria climatica”. L’andamento del suo contenuto energetico mostra variazioni che si adeguano ad una scala dei tempi comparabile con quella delle variazioni climatiche permettendo così di conoscere la risposta degli ecosistemi lacustri ai mutamenti del clima e di stabilire che tipo di legame ci sia tra climate forcing e la risposta del lago (Ambrosetti e Barbanti, 1999; Ambrosetti e Sala, 2006). L’ andamento del contenuto energetico di questo strato nei Laghi Maggiore (z max =370m), Garda (z max =350m) e Orta (z max =143m) dal 1963 al 2006, rappresentato in Figura 3, è in continua ascesa e mostra delle variazioni energetiche che si adeguano ad una scala dei tempi più lunga di quella stagionale e comparabile alle ricorrenze di eventi meteorologici importanti. Dal confronto dell’evoluzione temporale delle “memorie climatiche” nei tre bacini considerati risulta un andamento pressoché identico, con un generale trend crescente e con variazioni, positive e/o negative, che si manifestano contemporaneamente e che corrispondono a particolari eventi idrometeorologici. Particolarmente evidenti sono quelle del 1981, 1991 e 2005, i primi due causati da eccezionali eventi idrologici mentre nel 2005 da un inverno eccezionalmente freddo. Le memorie climatiche dei laghi profondi sud alpini italiani, così come la loro idrodinamica, hanno quindi andamenti paralleli, il che significa che gli stessi eventi meteorologici si sono manifestati con le stesse modalità su tutti i corpi lacustri sud alpini e quindi è da ipotizzare una loro azione su scala regionale. Ma gli stessi trend sono stati riconosciuti oltre che nelle memorie climatiche dei laghi di Como (z max =410 m) e Iseo (z max = 251 m), sempre appartenenti al distretto lacustre dell’Italia settentrionale, anche nelle serie storiche di temperatura nelle acque profonde in laghi posti al centro Italia, a nord delle Alpi, nell’i- 603
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