I cambiamenti climatici sulla regione Alpina

I cambiamenti climatici sulla
regione Alpina: Osservazioni
e proiezioni future
Filippo Giorgi
Abdus Salam ICTP, Trieste
Trento, 2 Febbraio 2007
Il clima cambia su una vasta
gamma di scale spaziali che
interagiscono fra di loro
Globale
Continentale
Regionale
I cambiamenti climatici
nel ventesimo secolo
L’EFFETTO SERRA
I gas serra assorbono l’energia infrarossa emessa
dalla superficie terrestre e in questo modo
riscaldano l’atmosfera e la superficie della Terra
Variazioni della
concentrazione di gas
serra in atmosfera
CO2 concentration at
Mauna Loa (Hawaii)
CO2
CH4
N2O
Le concentrazioni di gas serra sono molto
piu’ alte che negli ultimi 650000 anni
N2O
CO2
CH4
L’aumento di gas serra in atmosfera
e’ dovuto alle attivita’ umane
IPCC – 2007
Le concentrazioni globali di anidride carbonica,
metano e ossido di azoto sono aumentate
marcatamente a causa delle attivita’ umane
dal 1750 a oggi e sono di gran lunga superiori
ai valori pre-industriali determinati da carotaggi
di ghiaccio che coprono molte migliaia di anni.
Gli aumenti di anidride carbonica sono dovuti
per la maggior parte ai combustibili fossili e all’
uso del territorio (land-use), mentre quelli di
metano e ossido di azoto sono dovuti per la
maggior parte alle attivita’ agricole.
Aumento della temperatura globale
Period
Rate
50 0.128±
±0.026
100 0.074±
±0.018
Years °/decade
Ricostruzione della variazione di temperatura
dell’emisfero nord negli ultimi 2000 anni
Variazione di temperatura superficiale
sui continenti (rosso) e sugli oceani (blu)
Diminuzione di copertura nevosa
e ghiacci marini
Diminuzone della
copertura nevosa
Diminuzione dei
ghiacci marini
Scioglimento dei ghiacciai
Alps
Innalzamento del
livello del mare
Altri cambiamenti osservati
-> Spostamento verso i poli delle perturbazioni
-> Maggiore intensita’ dei cicloni tropicali ed extratropicali
-> Aumento di temperature estreme ed eventi siccitosi
-> Aumento della intensita’ delle precipitazioni
Scala regionale: Variazione di
temperatura per il periodo 1979-2003
Aumento della temperatura
sull’arco Alpino (1760-2000)
Da
Auer et al. 2006
Esempi di ghiacciai alpini
Pizzo Bernina, 1978
Pizzo Bernina, 2003
Monviso 1987
Monviso 1989
Esempi di ghiacciai alpini
Pizzo Palú - 1978
Esempi di ghiacciai alpini
Pizzo Palú - 1998
Esempi di ghiacciai alpini
Pizzo Palú - 2003
Variazione dei ghiacciai delle Alpi Italiane
Percentuale di ghiacciai in avanzata (blu), stazionari (verde) e in ritiro
(rosso) nelle Alpi italiane (a) e nei tre settori in cui sono suddivise (b,
c, d), nel periodo 1980-1999 (in parentesi è riportato il numero di
ghiacciai che costituisce il campione). La percentuale di ghiacciai in
avanzata scende dal 66% nel 1980 al 4% nel 1999, mentre quella dei
ritiri sale dal 12% all'
89%. La diminuzione del numero di ghiacciai in
avanzata si manifesta dapprima nel settore Triveneto e
successivamente in quelli Lombardo e Piemontese-Valdostano
(elaborazione M. Santilli).
Variazione dei ghiacciai Alpini
Kaser et al. GRL (2006)
IPCC – 2007
Il riscaldamento del clima
e’ inequivocabile, come comprovato
dall’aumento della temperatura media
globale dell’atmosfera e degli oceani,
dallo scioglimento di neve e
ghiacci e dall’aumento del
livello globale medio del mare.
Il riscaldamento globale e’
dovuto alle attivita’
umane (effetto serra)?
Fattori
umani
Aerosol
atmosferico
Gas Serra
Attivita’
vulcanica
Il clima terrestre
puo’ cambiare per cause
naturali o cause legate
alle attivita’ umane
Uso del territorio
Fattori
naturali
Variazioni della
attivita’ solare
Variabilita’
Naturale (El Nino)
Processo di identificazione
dell’”impronta” umana
• other GHGs
• aerosols
• volcanic
• solar
• natural internal
Modelli climatici
All Forcings
Natural Forcings
Identificazione
dell’”impronta”
umana sul
riscaldamento
globale
Identificazione dell’”impronta” umana
sul riscaldamento regionale
Solid line= Observed
Pink = With GHG
Blue = Without GHG
IPCC – 2007
E’ “molto probabile (90-95%)” che
l’aumento della concentrazione
di gas serra dovuto alle attivita’
umane abbia causato la
maggior parte del riscaldamento
globale osservato dalla
meta’ del 20mo secolo.
Cosa possiamo
aspettarci per il futuro?
Scenari futuri di emissioni e
concentrazioni di gas serra
Emissioni di CO2
Concentrazioni di CO2
A2
A2
A1B
B1
A1B
B1
Piu’ di 20 laboratori in tutto il mondo
hanno prodotto simulazioni del clima
futuro con modelli climatici globali
per vari scenari di emissione.
Le proiezioni di cambiamenti climatici
oggi disponibili sono basate su
diverse centinaia di simulazioni, il
che consente di valutare piu’
accuratamente che in passato le
incertezze in queste proiezioni.
IPCC – 2007: Proiezioni di
cambiamento di temperatura globale
Innalzamento del livello del mare (cm) nel
periodo 2099-2100 rispetto al periodo 1980-1999
per diversi scenari di emissione
Scenario
Model range
B1
19 - 37
A1T
22 - 44
B2
21 - 42
A1B
23 - 47
A2
25 - 50
A1FI
28 - 58
Proiezioni di cambiamenti di precipitazione
Ora focalizziamo
sull’Europa e
sull’arco Alpino
Cambiamento di pressione superficiale
nella regione del Mediterraneo
2071-2100, Scenario A1B, 20 GCMs
Inverno
Primavera
Estate
Autunno
Cambiamento di precipitazione
nella regione del Mediterraneo
2071-2100, Scenario A1B, 20 GCMs
Inverno
Primavera
Estate
Autunno
Cambiamento di temperatura
nella regione del Mediterraneo
2071-2100, Scenario A1B, 20 GCMs
Inverno
Primavera
Estate
Autunno
Analisi dei cambiamenti climatici
su diverse regioni del Mediterraneo
FMED
ALPS
NMED
SMED
WMED
CMED
EMED
Cambiamento di precipitazione e
temperatura sull’area del Mediterraneo
in funzione del tempo
Scenario A1B, 20 modelli
Temperature change
-5
2001-2020
2021-2040
2041-2060
2061-2080
2081-2100
-10
-15
-20
-25
-30
Temperature change (C)
Precipitation Change (%)
0
Precipitation change
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
2001-2020
2021-2040
2041-2060
2061-2080
2081-2100
DJF
MAM
JJA
SON
DJF
MAM
JJA
SON
INV
PRI
EST
AUT
INV
PRI
EST
AUT
Cambiamento di precipitazione e
temperatura sull’area del Mediterraneo
per diversi scenari
20 Modelli, (2081-2100) – (1961-1980)
Precipitation change
6
-5
-10
B1
A1B
A2
-15
-20
-25
-30
Temperature change (C)
Precipitation change (%)
0
Temperature change
5
4
B1
A1B
A2
3
2
1
0
-35
DJF
MAM
JJA
SON
DJF
MAM
JJA
SON
INV
PRI
EST
AUT
INV
PRI
EST
AUT
Cambiamento di precipitazione e temperatura su
diverse regioni del Mediterraneo
Scenario A1B, 20 Modelli, (2081
-2100) – (1961-1980)
10
-5
-10
-15
NORTH
SOUTH
-20
-25
-30
-35
T em p eratu re ch an g e (C)
-40
Precipitation change (%)
0
5
0
-5
-10
-15
-20
WEST
CENTRAL
EAST
ALPS
-25
-30
-35
-40
6
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
NORTH
SOUTH
Temperature change (C)
Precipitation change (%)
5
5
4
WEST
CENTRAL
EAST
ALPS
3
2
1
0
DJF
INV
MAM
PRI
JJA
EST
SON
AUT
DJF
INV
MAM
PRI
JJA
EST
SON
AUT
Il caso speciale del
cambiamento del clima
estivo sull’Europa
Il caso dell’estate 2003 in Europa
By NASA/GSFC ORBIMAGE
•Images from satellite show
that Europe during August
2003 was cloud free
•The haze over the western
part is likely a combination of
dust, air pollution and smoke
from wild fires, resulting from
heat and lack of rain
By R. Stockli and R.Simmons, NASA
•Differences in daily time ts collected in
JJA 2001 and JJA 2003 by MODIS on
NASA’s Terra satellite.
Effetti della “heat wave” dell’estate 2003
Cambiamento nella circolazione
estiva sull’Europa
Osservazioni passate
Proiezione futura, Scenario B2
(1976-2000) meno (1951-1975) (2071-2100) minus (1961-1990)
(∆ metri)
(∆ meters)
Cambiamento della precipitazione
estiva sull’Europa
Osservazioni passate
(1976-2000) meno (1951-1975)
Proiezione futura, Scenario B2
(2071-2100) meno (1961-1990)
(%)
(%)
Cambiamento di eventi estremi
estivi. Scenario B2
Lunghezza di eventi siccitosi
(2071-2100) meno (1961-1990)
Precipitazione massima su 5-giorni
(2071-2100) meno (1961-1990)
(∆ Days)
(% change)
Distribuzione delle precipitazioni
Presente
Estati piu’
secche
Futuro
Piu’ eventi
siccitosi
σref
σB2
Piu’ eventi
alluvionali
µB2
µref
Cambiamento della temperatura
estiva sull’Europa
Osservazioni passate
(1976-2000) meno (1951-1975)
Proiezione futura, Scenario B2
(2071-2100) meno (1961-1990)
(C)
(C)
Cambiamento in temperatura media e
variabilita’ interannuale. Scenario B2
Media
Variabilita’ interannuale
(2071-2100) meno (1961-1990)
(2071-2100) meno (1961-1990)
(C)
(C)
Schär et al. (2004)
Esempio da un altro modello:
Numero di eventi per anno con precipitazione
superiore a 25 mm/giorno, Scenario A2
2071-2100 meno 1961-1990
Simulazione di copertura nevosa
1961-1990
Simulazione di copertura nevosa
2071-2100, Scenario A2
Conclusioni:
Cambiamenti climatici osservati
durante il ventesimo secolo
• Osservazioni di record storici mostrano che il
clima globale ed il clima sulle Alpi sono
cambiati durante il ventesimo secolo
– Riscaldamento di atmosfera ed oceani
– Diminuzione di ghiacciai e copertura nevosa
• Questi cambiamenti mostrano una forte
evidenza dell’impronta delle attivita’ umane
(effetto serra), specialmente a partire dalla
meta’ del ventesimo secolo
Conclusioni: Cambiamenti climatici
per il ventunesimo secolo
• Proiezioni di cambiamenti climatici per il
ventunesimo secolo mostrano forti segnali sul
Mediterraneo e le Alpi, la cui intensita’ dipende dagli
scenari di emissione ed aumenta con il tempo
– Forte riscaldamento, specialmente nella stagione estiva
– Diminuzione di precipitazione sul Mediterraneo (molto
pronunciata in estate) eccetto nella stagione invernale
sulle Alpi, dove i modelli indicano un aumento di
precipitazione
– Forte diminuzione di ghiacciai e copertura nevosa
– Aumento di eventi siccitosi e di eventi di precipitazione
intensa
– Aumento di ondate di caldo
– Aumento della variabilita’ interannuale, specialmente nella
stagione estiva
Possibili effetti da considerare
per la regione Alpina
•
•
•
•
Risorse idriche e loro gestione
Effetti sull’agricoltura
Patologie legate al caldo estivo
Aumento di inquinamento estivo (ozono)
legato a temperature piu’ alte e riduzione
di precipitazone
• Riduzione di ghiacciai e copertura nevosa
• Problemi nell’industria del turismo (per
esempio legata agli sport invernali)
• Adattamento di ecosistemi naturali (in
particolare montani)
Il cuore del dibattito post-Kyoto: Stabilizzare
le concentrazioni di gas serra a livelli che
non rappresentino una minaccia per la
societa’ e per gli ecositemi naturali
L’area del Mediterraneo e’ una delle regioni
piu’ sensibili ai cambiamenti climatici
Questo e’ un problema che non possiamo ignorare
Climate change Hot-Spots
Da Giorgi, GRL, 2006
GRAZIE
I cambiamenti climatici a scala
regionale possono essere studiati anche
con modelli regionali ad alta risoluzione
spaziale che consentono di rappresentare
meglio la fisiografia dell’Europa.
Cambiamento di temperatura e precipitazione
Scenario A2
Temperatura
Precipitazione
Aumento
Inverno
Inverno
Diminuzione
Estate
Estate
Il riscaldamento globale puo’ continuare per
molti secoli anche dopo la stabilizzazione
delle concentrazioni di gas serra
L’evoluzione del clima terrestre
viene simulata con modelli
matematici del clima che
includono fattori naturali e umani.
Cambiamento della variabilita’ interannuale della
precipitazione (2080-2099, 20 modelli, scenari A1B-A2-B1)
ALA
WNA
CAM
NEU
GRL
ENA
NEE
NAS
CAS
MED
EAS
SAH
CNA
WAF
EAF
EQF
AMZ
WS >10%
WS 00-10%
DS >10%
DS 00-10%
WS < -10%
DS 00- -10%
CSA
SSA
TIB
SQF
SAF
SEA
NAU
SAU
Cambiamento della variabilita’ interannuale della
temperatura (2080-2099, 20 modelli, scenari A1B-A2-B1)
GRL
ALA
WNA
CAM
NEU
ENA
NEE
MED
CAS
CS >10%
CNA
WAF
EAF
CSA
WS < -10%
CS < -10%
CS 00- -10%
SSA
SQF
SAF
EAS
SAS
EQF
AMZ
CS 00-10%
WS < -10%
TIB
SAH
WS >10%
WS 00-10%
NAS
SEA
NAU
SAU
Mean precipitation change, A2-Reference
Observed precipitation (mm/day)
Frei & Schär data
Simulated precipitation (mm/day)
Precipitation change (%)
A2 Scenario
Surface air temperature change (C)
A2 Scenario
Maximum 5-day precipitation
change (%). A2 Scenario
Maximum dry spell length change (%)
A2 Scenario
Variazione della temperatura superficiale
globale negli ultimi 145 anni
The human influence on global climate
(IPCC 2001)
There is new and
stronger evidence
that most of the
warming observed
over the last 50
years is
attributable to
human activities
The human influence on global climate
(Since IPCC 2001)
All forcings
Natural forcings
Proiezoni di cambiamento
di temperatura globale
REA ensemble average regional temperature
and precipitation changes for the 21st century
A1B Base Scenario
AR4, 20 models
Proiezioni di cambiamenti di temperatura
Recent European Summer Climate
Trends and Extremes
• Summer precipitation over much of Europe and the
Mediterranean Basin has shown a decreasing trend in
recent decades
• The intensity of summer precipitation events has shown
predominant increases throughout Europe
• The western European summer drought of 2003 is
considered one of the severest on record.
– Heat related casualties in France, Italy, the Netherlands, Portugal,
the United Kingdom, and Spain reached nearly 20,000.
– Many countries are experiencing their worst harvest since World
War II.
• In contrast, during 2002, many European countries
experienced one of their wettest summers on record.
– Weather systems brought widespread heavy rainfall to central
Europe, causing severe flooding along all the major rivers.
– The Elbe River reached its highest level in over 500 years of
record
Minimum and maximum values of temperature (DT) and
precipitation (DP) change (2071-2100 minus 1961-1990)
in the set of 12 PRUDENCE GCM and RCMs, A2 scenario
WINTER
SUMMER
DT= 1.9, 3.5
DT= 1.6, 3.3
DP= 0.18, 1.07
DP= 0.05, -0.08
DT= 1.4, 3.5
DT= 2.1, 4.4
DP= 0.26, 1.48
DP= -0.14, -1.18
DT= 2.1, 4.3
DT= 3.8, 8.6
DP= 0.18, 1.26
DP= -0.44, -1.15
DT= 2.4, 4.1
DT= 4.1, 7.6
DP= 0.01, 0.04
DP= -0.13, -0.80
DT= 2.4, 4.9
DT= 3.0, 6.9
DP= 0.14, 1.02
DP= -0.07, -1.15
DT= 2.6, 5.0
DT= 3.9, 8.4
DP= -0.08, 1.16
DP= -0.18, -1.81
DT= 2.7, 4.2
DT= 3.9, 6.8
DP= -0.08, -0.36
DP= -0.08, -0.86
DT= 3.4, 6.0
DT= 3.1, 6.9
DP= 0.02, 0.63
DP= 0.14, -0.94
Evidenze del riscaldamento globale
Aumento della
temperatura globale
Innalzamento del
livello del mare
Diminuzone della
copertura nevosa
Glacier length variations in the year 2006
advancing,
retreating,
stationary
Riscaldamento globale (°C) in 2099-2100 rispetto
a 1980-1999 per diversi scenari di emissione
Scenario
Best Estimate 5-95% Range
2000 Comm.
0.6
0.3 - 0.9
B1
1.8
1.1 - 2.9
A1T
2.4
1.4 - 3.8
B2
2.4
1.4 - 3.8
A1B
2.8
1.7 - 4.4
A2
3.4
2.0 - 5.4
A1FI
4.0
2.4 – 6.4
Proiezioni di cambiamenti di eventi estremi
Cambiamento di pressione superficiale
Scenario A2
Diminuzione
Inverno
Aumento
Estate
Anomalie di temperatura durante
l’estate del 2003 in Europa
Schär et al. (2004)
Il riscaldamento sulle Alpi aumenta
in funzione della elevazione
Anomalie di temperatura osservate in
funzione dell’elevazione (stazioni svizzere)
Aumento della temperatura degli
oceani e del Mar Mediterraneo
Effetti antropogenici e naturali
1750-2005