0 - Idra16

Impatto del regime idrologico sulla connettività
fluviale: il caso dei salmoni Atlantici
G. Lazzaro1, C. Soulsby2, D. Tetzlaff2 e G. Botter1
XXXVCONVEGNONAZIONALEDIIDRAULICA
ECOSTRUZIONIIDRAULICHE
Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile ed Ambientale (ICEA),
Università degli studi di Padova, Italia.
2 School of Geosciences, University of Aberdeen, Aberdeen, Scotland, UK
1
Bologna,14-16Settembre2016
09-0011
RISULTATI
INTRODUZIONE
<< Una comunità ecologica varia e ben radicata in una rete fluviale si
manifesta se gli habitat richiesti nel ciclo di vita di ogni specie sono
presenti ma anche se sono fisicamente connessi tra loro >>
Calibrazione dei parametri Monte-Carlo Markov-Chain (MCMC) ottenuta
massimizzando il Kling-Gupta Efficiency (KGE):
[Schlosser,1995]
VARIABILITÀ NATURALE DELLE
PORTATE (CVQ)
𝑄∗ = 0.17𝑚N /𝑠
σ = 0.01𝑚N /𝑠
𝜇C = 0.37
𝜇R = 0.23
λ = 0.24
PROBABILITÀ DI PASSAGGIO 𝒇E VARIABILE
1983
𝒇E = 𝟎. 𝟐𝟐
1995
𝒇E = 𝟎. 𝟗𝟕
Stessa f(q) ma deflussi
osservati diversi.
Probabilità di passaggio
molto diversa negli anni.
CONNETTIVITÀ IDROLOGICA
VARIABILE TRA HABITAT FLUVIALI
CASO STUDIO
I salmoni Atlantici nascono in acqua dolce ma trascorrono la loro vita
nell’Oceano, per poi ritornare al torrente di nascita per riprodursi.
La traversa fluviale sul torrente Girnock Burn (Scotland, UK) monitora dal
1967 il numero annuale di salmoni giovani (smolts) che in primavera
migrano verso il mare, e di salmoni adulti (spawners) che in autunno
tornano al torrente di origine per la riproduzione.
TRAVERSA sul GIRNOCK BURN
KGE=0.65
MIGRAZIONE ANNUALE DEI
SALMONI GIOVANI (SMOLTS)
10000
Emigrants
RITORNO DEI SALMONI ADULTI
Grazie a 𝒇E, diversi picchi negativi (es: 1978, 1983) e positivi (es: 1988,
1995) del dataset di ritorni al Girnock Burn sono ben rappresentati.
8000
6000
4000
2000
0
1965
1970
1975
1980
1985
1990
2000
2005
2010
2015
KGE1974-84 = 0.49
MIGRAZIONE ANNUALE DEI
SALMONI ADULTI (SPAWNERS)
200
Immigrants
1995
150
100
50
0
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
Year
METODI
KGE1993-97 = 0.83
PROBABILITÀ DI PASSAGGIO 𝒇E COSTANTE
Le performance del modello peggiorano se 𝒇E viene considerata costante e
indipendente dal regime idrologico osservato. Negli anni 1974-84 e
1993-97 questo trend è ancora più marcato.
MODELLAZIONE DEL RITORNO DEI SALMONI ADULTI
KGE=0.61
KGE1974-84 = 0.20
OUTPUT fus salmoni adulti che tornano ogni anno per la riproduzione
ds
INPUT f salmoni giovani emigrati negli anni precedenti
TASSO DI SOPRAVVIVENZA NELL’OCEANO
MORTALITÀ
totale
0
#𝑠𝑎𝑙𝑚𝑜𝑛𝑖𝑠𝑜𝑝𝑟𝑎𝑣𝑣𝑖𝑠𝑠𝑢𝑡𝑖(𝑎𝑛𝑛𝑜𝑘)
𝜇 𝑘 =
= 6…
#𝑠𝑎𝑙𝑚𝑜𝑛𝑖𝑒𝑚𝑖𝑔𝑟𝑎𝑡𝑖(𝑎𝑛𝑛𝑜𝑘)
1 SOPRAVVIVENZA totale
+2 parametri: tasso di sopravvivenza nel primo (µ0) e ultimo (µF) anno della
simulazione. Trend lineare tra µ0 e µF per gli anni intermedi.
TEMPO TRA EMIGRAZIONE E RITORNO
pd(t =1y)=0
pd (t =2y)=l
pd (t =3y)=1- l
pd (t =4y)=0
…
Il numero di anni tra emigrazione e ritorno (t) è una
variabile aleatoria con distribuzione invariante
nel tempo.
+1 parametro: probabilità che t=2 anni (l).
PROBABILITÀ DI PASSAGGIO
B
KGE1993-97 = 0.36
CONCLUSIONI
Questo nuovo modello eco-idrologico semplice e parsimonioso (5 parametri) ha
consentito una valutazione numerica del ruolo che la connettività idrologica
riveste nella dinamica inter-annuale dei movimenti migratori dei salmoni Atlantici.
La portata minima nel torrente Girnock Burn che permette il ritorno degli adulti
(Q*=0.17 m3/s) coincide con quanto trovato in precedenti studi.
Il tasso di sopravvivenza dei salmoni nell’oceano Atlantico decresce tra il primo
(µ0=0.37 nel 1972) e l’ultimo anno della simulazione (µF=0.23 nel 2011).
SVILUPPI FUTURI
Il modello, per come è costruito, ben si presta ad essere applicato a regioni diverse
rispetto a quella considerata, aggiungendo (rimuovendo) fattori rilevanti (trascurabili).
Un simile approccio verrà inoltre adoperato per la descrizione di altre fasi del ciclo di
vita dei salmoni Atlantici. Ad esempio per la modellazione delle uscite dal
Girnock Burn una volta che gli ingressi stagionali sono noti.
Infine, questo lavoro pone le basi per lo sviluppo e l’applicazione di modelli ecoidrologici a scala di bacino che possano essere applicati anche in presenza di
regolazione antropica dei deflussi.
𝑓 ̅ 𝑡 = < 𝑓 𝑞 𝑝>,@ 𝑞 𝑑𝑞
C
𝑓 𝑞 : funzione di passaggio
𝑝>,@ 𝑞 : regime dei deflussi autunnale (anno t)
+2 parametri: Q*, s
CONTATTI
Gianluca Lazzaro
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