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Cambiamenti climatici Appunti scolastici Premium

Appunti di Cambiamenti climatici basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Bindi dell’università degli Studi di Firenze - Unifi, facoltà di Agraria, Corso di laurea magistrale in biotecnologie per la gestione ambientale e l'agricoltura sostenibile. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Cambiamenti climatici docente Prof. M. Bindi

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ESTRATTO DOCUMENTO

Tutto ciò potrà portare a variazioni estreme delle temperature che si concretizzeranno con: un aumento

delle giornate calde a discapito di giornate fredde e gelate; un aumento delle giornate senza pioggia

consecutive, un aumento di 0.1°C del mare e degli oceani, un aumento degli uragani…inoltre le correnti

fredde dell’aria, in Europa, arriveranno sempre più a sud andando a contatto con quelle calde, questo

comporterà un crollo della temperatura portando alla condensa dell’acqua con la conseguenza di enormi

piogge; infine, sempre a livello europeo, avremo un aumento esoso delle piogge a Nord contrapposto ad

una estrema riduzione al sud. Inoltre l’aumento della temperatura comporterà lo scioglimento dei ghiacciai

e ciò causerà l’aumento del livello del mare. A sua volta l’aumento del libello del mare comporterà:

• Perdita delle zone coltivabili a causa della sommersione.

• Aumento del cuneo (aumento del contenuto dei sali nel suolo e difficoltà della coltivazione).

• Aumento dell’umidità che porterebbe ad aumentare l’evapotraspirazione con la conseguenza di

estati più lunghe e calde.

È chiaro che la sostituzione delle produzioni agricole locali con nuove produzioni “multinazionali” accentua i

problemi derivati dai cambiamenti climatici.

Nel 2100 è previsto una diminuzione media delle precipitazioni del 19.4%.

COME REAGISCONO I SITEMI SOCIALI, ECONOMICI, AGRICOLI E AMBIENTALI AI CAMBIAMENTI

CLIMATICI?

La risposta dei vari sistemi è diversa: in alcuni casi risulta più rilevante ed in altri meno. Come si evince dal

grafico, le piante e più in generale foreste ed ecosistemi naturali sono fortemente colpiti dai cambiamenti

climatici, ciò avviene in ragione del fatto che i vegetali non hanno la possibilità di muoversi ma solo di

adattarsi. Ovviamente sistemi quali la finanza o l’azienda manifatturiera non risentono dei cambiamenti

climatici, mentre già a cominciare dalle “costruzioni” e i “trasporti” si nota qualche interazione.

Nel grafico l’agricoltura è divisa in nord Europa e in sud Europa. Se la temperatura aumentasse infatti, al

nord infatti si avrebbero degli effetti positivi: aumenterebbe la radiazione solare e di conseguenza si

amplierebbero le zone coltivabili. Di contro al sud si raggiungerebbero temperatura eccessivamente elevate

ed il bacino mediterraneo rischierebbe la desertificazione. Anche i “momenti ricreativi” (vacanze o cose

simili) potrebbero essere maggiormente sfruttabili al nord Europa se si verificasse l’innalzamento della

temperatura.

Anche il

settore delle

assicurazioni

potrebbe

essere

influenzato

negativamente

dall’aumento

delle

temperature,

infatti

ridurrebbe la

capacità di

essere di

assicurare il

cliente nei

confronti di

taluni eventi

meteorici.

Infine, anche suoli ed ecosistemi verrebbero influenzati negativamente in quanto la sostanza organica

verrebbe persa in tempi brevissimi.

Nel grafico sottostante, vengono rappresentate le modifiche dei sistemi fisici e biologici che si stanno

verificando a causa dei cambiamenti climatici. Si può notare che per quanto riguarda l’Europa, i

cambiamenti climatici impattino prevalentemente sui “physical system” (ghiacciai, neve, ghiaccio…) e sui

“biological system” (ecosistemi marini e terrestri). Ovviamente quando si ha a che fare con questo tipo di

analisi bisogna sempre tendere conto dell’attendibilità per questa ragione nel grafico sono presenti dei

“mattoncini” che indicano il grado di affidabilità della misurazione.

Le variazioni del clima incidono in maniera diversa a seconda della zona in cui ci troviamo: ad esempio

l’effetto sulla modifica degli ecosistemi marini, che è molto incisivo in Europa, non è altrettanto evidente in

Asia In sostanza i cambiamenti climatici possono portare a variazioni negative in alcune zone, a

variazioni pressoché nulla in altre ed a variazioni positive in altre ancora.

SVILUPPO indica l’aumento della differenziazione cellulare, si manifesta con modifiche strutturali

dell’organismo, è l’insieme di quelle modifiche che dalla fase embrionale portano a quella di maturazione.

Lo sviluppo può essere determinato o indeterminato. Lo sviluppo è altamente influenzato dalla

temperatura e dal fotoperiodismo.

CRESCITA indica l’aumento della biomassa. Un organismo cresce quando aumenta il suo volume ma non

necessariamente il suo grado di differenziazione. Quindi la crescita aumenta il numero e la dimensione

delle cellule senza aumentare il grado di differenziazione. Sulla crescita incidono 4 fattori: radiazione,

temperatura, precipitazioni, % di CO2. Più alta la temperatura e più alta è la divisone cellulare, mentre le

piogge incidono sulla quantità di radiazione assimilata (apertura stomatica) non riguardando direttamente

la divisione ma piuttosto sulla dimensione. Quantità maggiori di CO2 aumentano la quantità di sostanza che

viene fotosintetizzata, per cui per le piante è positiva una grande abbondanza di questa sostanza, tuttavia

un’eccessiva apertura degli stomi comporterebbe il blocco della traspirazione.

❖ 

Piante C3 sono generalmente piante che hanno il loro habitat nei climi temperati. Si chiamano a

C3 poiché il primo composto organico della fotosintesi è una catena carboniosa a 3 atomi

di carbonio, la 3-fosfo gliceraldeide o gliceraldeide 3-fosfato che esce dal ciclo di Calvin. Le piante a

C3 sono fotosinteticamente attive di giorno, mentre di notte chiudono gli stomi e diventano

consumatrici di ossigeno. Il processo, a differenza delle piante a ciclo C4, avviene all'interno di

un'unica cellula e, a differenza delle piante CAM, senza la necessità di scompartimenti. Le piante C3

fotosintetizzano efficientemente solo a temperature moderate (la massima efficienza si ha a 20 °C)

poiché, essendo gli stomi aperti di giorno, una temperatura eccessiva induce un aumento della

traspirazione di acqua dalle foglie. Alle attuali concentrazioni di CO2 le piante C3 sono meno

efficienti delle C4, ma se la concentrazione di CO2 aumentasse, esse sarebbero sicuramente le

migliori dal punto di vista della resa. (piante C3 = orzo, avena, riso)

❖ 

Piante C4 questo tipo di piante non utilizza il ciclo di Calvin per fissare la CO2, ma ha sviluppato

una via alternativa che consente di risparmiare acqua durante il processo di fissazione. Le C4 quindi

sono piante decisamente più efficienti alle nostre concentrazioni di CO2 in quanto non si verifica

nemmeno la competizione tra O2 e CO2. Paradossalmente se la concentrazione di CO2 continuasse

ad aumentare le C4 non ne risentirebbero (e quindi non muterebbero la loro efficienza) mentre le

C3 implementerebbero più o meno notevolmente la loro efficienza andando a diventare più

produttive delle C4. (piante C4 = mais).

Quindi per quello che abbiamo visto finora: maggiore è la presenza di CO2 e maggiore saranno le quantità

prodotte. Bisogna però tenere a mente che la quantità è sempre legata alla qualità! La qualità è valutata in

base alla presenza di azoto (N) e quindi in base alla presenza di proteine; un’elevata attività fotosintetica

invece aumenta notevolmente la presenza di carbonio (C) a discapito proprio di N.

Se un prodotto è ricco di C ma povero di N, vorrà dire che avrò bisogno di quantità maggiori per soddisfare

la richiesta energetica dei consumatori; in altre parole: abbassare il valore qualitativo di un alimento fa sì

che le richieste dell’alimento siano superiori. Senza contare che un apporto proteico inferiore nella dieta di

animali da pascolo comporta una digestione più lunga e dunque maggiori emissioni di CH4.

La fenologia è la scienza che si occupa della classificazione e registrazione degli eventi rilevanti nello

sviluppo degli organismi. La fenologia vegetale in particolare si occupa della definizione delle fasi di

sviluppo (o fasi fenologiche) delle piante in particolari scale fenologiche e della registrazione delle date in

cui esse si verificano nei diversi ambienti. Se le piante oggetto di osservazione sono coltivate siamo nel

campo della fenologia agraria. Lo sviluppo della pianta rappresenta un bioindicatore in quanto essa può

svilupparsi più o meno velocemente in base alle condizioni climatiche. La fenologia climatica si basa quindi

su quella vegetale. Elaborazioni su lungo periodo possono però essere falsate da agenti esterni quali:

innalzamento della temperatura, esposizione, incidenza di malattie, presenza di CO2…infatti, questi ed altri

fattori, possono incidere sulla lunghezza del ciclo e sulla resa. 

Il grafico indica come ad un aumento di circa 0.5/1°C quasi tutti gli “ambiti” rientrino nel “coping range”

rappresenta l’entità di disturbo che una comunità o ecosistema può sopportare senza subire danni. Già ad

un aumento compreso tra gli 0.5 e i 3°C si nota come tutti gli “ambiti” arrivino alla soglia massima di

“adapting capcity” capacità di adattamento. Ciò dimostra che ogni sistema presenta una certa attitudine

di risposta nei confronti dei cambiamenti esterni; è chiaro che se la temperatura dovesse aumentare di tre

o più gradi si entrerebbe allora nella fase di “vulnerability” vulnerabilità. I sistemi subiscono danni

irreversibili poiché le modifiche ambientali sono o troppe o troppo repentine e dunque essi non riescono ad

adattarsi. Ci sono dunque dei livelli soglia oltre i quali i sistemi andranno incontro ad “estinzione” e non

sarà più possibile rigenerare il sistema di partenza.

Tra i sistemi più sensibili vale la pena citare quello marino: infatti un aumento di anche solo 0.5°C sarebbe

scaturito da una quantità enorme di energia vista la vastità dell’Oceano.

Auspicabile sarebbe l’aumento di temperatura entro e non oltre i 2°C come si vede dal grafico infatti la

maggior parte dei sistemi rientrerebbe in questo modo tra le fasi di gestibile e adattabile. Ovviamente se

vogliamo anche solo sperare di raggiungere un aumento massimo di 2 gradi, dobbiamo iniziare fin da subito

a diminuire

DRASTICAMENTE le

emissioni.

In un’altra

rappresentazione, è

stata proposta invece di

una divisione in “ambiti”,

una divisione in

continenti sempre messi

a confronto con le

temperature; lo scopo è

quello di vedere come in

funzione del luogo i

cambiamenti influenzino

l’area in questione. Ad

esempio nelle piccole

isole il principale

problema sarà

l’innalzamento dell’acqua vista la loro scarsa superficie, nelle regioni polari si tiene conto dello scioglimento

dei ghiacci. In altri ambienti i sistemi si complicano visto che non interessa solo un certo elemento: in

America infatti ci sono varie problematiche…da ciò ne deriva che tra una zona e l’altra avremo strategie

applicate in modo diverso al fine di rispondere nella migliore maniera alle problematiche tipiche di quel

luogo.

Per quello che abbiamo detto fino ad ora, un settore come l’agricoltura avrà risvolti decisamente diversi in

base all’area geografica nella quale ci troviamo. Basti pensare all’olivo, esso oggi viene coltivato in zone

dove prima era impossibile (stessa cosa per la vite) al Nord un aumento della temperatura sarebbe tutto

sommato un fattore positivo perché consentirebbe di coltivare tantissime specie mesofile e termofile.

Ovviamente nelle zone del nostro pianeta che già oggi hanno temperature medie decisamente alte, un

ulteriore innalzamento porterebbe a desertificazione e carestie.

Questo ulteriore schema rappresenta gli impatti futuri sulla disponibilità d’acqua riferendo al ruscellamento

(runoff changes) passando da rosso per la minor disponibilità arrivando alla maggiore disponibilità in verde.

Oltre a prendere diversi riferimenti negli anni ci sono anche diverse sigle che corrispondono ai diversi centri

che hanno studiato il fenomeno rappresentandolo. In un modello in Spagna si pensa ad un aumento

mentre nell’altro no per cui non si può avere grande affidabilità. Dal punto di vista scientifico quindi non si

può avere validità vista la risposta così diversa. Nel lungo periodo è ancora più tragica la cosa visto che uno

studio da un danno molto più grande nelle perdite idriche, mentre nell’altro la cosa è più lieve. È molto

difficile tramutare questi studi quindi in strategia vista la difficile scelta che ci si pone di fronte ma avendo

molte ipotesi davanti, cercando quelle più coerenti, posso avere un quadro generale davanti piuttosto

vasto. Il numero grandi di ipotesi può permetterci di avere una media di un numero molto cospicuo come

avviene negli studi statistici, aumentando il numero di ipotesi future ci faranno un quadro più chiaro.

Ovviamente, se prendiamo come riferimento la siccità, non sarà necessario fare troppe ipotesi in quanto il

range di possibilità sarà più limitato avendo ipotesi molto simili tra di loro. È fondamentale valutare

l’attendibilità di ogni parametro preso come riferimento, come in una qualsiasi sperimentazione.

STRUMENTI DI STUDIO

Gli strumenti di studio che ci consentono di fare valutazioni sui cambiamenti climatici sono suddivisibili in

tre categorie: 

1. Scenari climatici futuri studiano come il clima stia cambiando, com’è cambiato e come

cambierà, permettendoci di fare previsioni riguardo il tempo atmosferico e il clima in generale.

Quando queste previsioni vengono proposte nel lungo periodo, generalmente vengono usate come

una base che andiamo a variare a seconda della situazione che si vuole analizzare, spesso utilizzano

strumenti di calcolo molto complessi basati sulla fisica dell’atmosfera.

2. Incremento concentrazione CO applicato allo studio degli ecosistemi vegetali e non solo per

2,

l’analisi dell’anidride carbonica ma anche per tutti i gas serra e per lo sviluppo e la crescita della

pianta, benché il primo (sviluppo) sia legato quasi esclusivamente alla temperatura mentre

l’aumento della biomassa (crescita) è legato maggiormente alla concentrazione di CO2. Più la

pianta cresce e maggiore è la quantità di CO2 che può essere sequestrata che a sua volta permette

la crescita della pianta. Un terzo fattore è la qualità che viene spesso accostato a crescita e

sviluppo.

3. Questi due strumenti si accomunano ad un terzo strumento che prende il nome di “modello di

simulazione dei principali processi bio fisici” che ci permette di valutare sia la variazione climatica

sia la concentrazione di CO2.

Scenari climatici futuri In questi modelli vengono espressi sotto forma di equazione, i principali processi

fisici del sistema terra-acqua-aria.

Sono ipotesi su cosa avverrà in futuro, vengono espresse sotto forma di equazione i principali processi fisici

del sistema terra-acqua-aria.

Il primo problema da affrontare con questi strumenti è l’essere in grado di descrivere questi processi

attraverso calcoli matematici, per cui la conoscenza è la base. Inoltre è fondamentale la capacità di calcolo,

infatti l’assenza di strumenti informatici in grado di fare calcoli così complessi riduce la correttezza della

proiezione. Anche immagazzinare informazioni non è banale, ci vuole un alto numero di dispositivi per fare

in modo che tutti i dati necessari vengano registrati. Ovviamente tutto questo è legato all’avanzare della

tecnologia basti pensare all’innovazione portata dei satelliti.

IPCC Il Gruppo intergovernativo sul cambiamento climatico (Intergovernmental Panel on Climate

Change - IPCC) è il foro scientifico formato nel 1988 da due organismi delle Nazioni Unite: l'Organizzazione

meteorologica mondiale (WMO) ed il Programma delle Nazioni Unite per l'Ambiente (UNEP) allo scopo di

studiare il riscaldamento globale.

Esso è organizzato in tre gruppi di lavoro:

• il gruppo di lavoro I si occupa delle basi scientifiche dei

cambiamenti climatici. WG1 (working group)

• il gruppo di lavoro II si occupa degli impatti dei cambiamenti

climatici sui sistemi naturali e umani, delle opzioni di

Evoluzione dei GCM

adattamento e della loro vulnerabilità. WG2

• il gruppo di lavoro III si occupa della mitigazione dei cambiamenti

climatici, cioè della riduzione delle emissioni di gas a effetto

serra. WG3 I

rapporti di valutazione = AR (assestement

report) periodicamente diffusi dall'IPCC sono

alla base di accordi mondiali quali

la Convenzione quadro delle Nazioni Unite

sui cambiamenti climatici e il Protocollo di

Kyōto che l'attua. Oltre agli AR, esistono

anche i SR (report scientifici) basati su

supporti di risultati scientifici per le

dichiarazioni che vengono fornite. Poi c’è il

TP (technical report) che cerca di riportare

le oltre 1000 pagine dell’AR in circa 180;

infine abbiamo l’SPM (summary for

policymakers) un’estrema sintesi dei

precedenti report che, in circa 20 pagine,

porta ad una semplificazione sia del linguaggio sia dei contenuti pur mantenendo il supporto scientifico. Al

termine del lavoro di ogni WG, viene eseguita una revisione ( al termine di WG1 seguirà FOD: first order

draft, e via dicendo) portata avanti da revisori esterni così che i loro giudizi siano quanto più imparziali

possibile.

Per arrivare alla fine dell’intero processo ci vogliono circa 2 anni.

Il lessico* di questi report è fondamentale perché bisogna sottolineare il fatto che stiamo parlando di

supposizioni e non di certezze (si parla sempre di PREVISIONI). Il compito di questi report è quindi quello di

confrontare tutti i dati del passato con quelli attuali al fine di provare ad ottenere delle “rivelazioni” sul

futuro. Ovviamente la certezza con la quale si possono fare queste previsioni dipende da una serie di

variabili, tra queste la risoluzione gioca sicuramente un ruolo importante.

Risoluzione l’aumento della risoluzione consente di proporre modelli sempre più precisi e dettagliati, si

può andare a descrivere un numero maggiore di eventi e riuscire a descriverli meglio. L’immagine qui di

fianco mostra come nel tempo si sia riusciti ad ottenere mappature sempre più dettagliate (ad oggi si

riescono ad avere risoluzioni anche di 30 X 30 Km).

*nel senso che parlare di “molto probabile” o di “plausibile”, in questi casi è molto differente. Si deve far

molta attenzione! Un evento che si verificherà “quasi sicuramente” non ha la stessa valenza di uno che

potrebbe verificare con “discreta probabilità”.

È importante avere un’alta risoluzione perché molti avvenimenti avvengono su scale che richiedono molto

dettaglio. Ci sono una serie di fenomeni, come ad esempio le alluvioni su strada, o comunque tutti quei

fenomeni che avvengono su scala locale. Ovviamente per prevedere fenomeni di questo tipo ha la necessità

di avere un’altissima risoluzione.

I GCM (global climate models) non si basano solo sul

fattore spazio ma anche sul tempo. Inizialmente i dati che

si ottenevano erano molto sporadici…si parla di dati ogni

anno, mese, settimana…ad oggi la stragrande maggioranza

dei dati che otteniamo ha una cadenza per lo meno

giornaliera. 

Parametri continui e discontinui I parametri

discontinui vengono espressi come somma quotidiana,

quelli continui tramite la massima, la minima e la media.

Misurare un solo valore giornaliero non ci permette infatti di analizzare alcune caratteristiche dei fenomeni

(per esempio la quantità di pioggia caduta). Aumentare la risoluzione temporale (quindi il numero di

misure) ci consente di evitare fenomeni di sottostima. Ovviamente un’alta risoluzione non è sempre

necessaria, la risoluzione dipende dal fenomeno che stiamo analizzando.

Coi satelliti (geostatici o orbitanti) possiamo vedere come si muovono i corpi nuvolosi, ed è l’altezza che

definisce il tempo con cui esso ritorna sullo stesso posto: più alta è la quota e minore è il numero di giorni

che il satellite impiega a tornare su una stessa zona. Se il satellite si trova ad una quota maggiore, maggiore

sarà il cono dell’immagine, ma minore sarà la definizione. Quando parliamo di

satelliti geostatici, ci

riferiamo a satelliti che si

muovono alla stessa

velocità di rotazione

della Terra, essi quindi

hanno una risoluzione

temporale molto alta

perché l’immagine che

registrano è sempre la

stessa (si trovano sempre

in corrispondenza della

stessa zona), spesso però

si trovano ad una quota

molto alta e dunque la

risoluzione spaziale è,

per contro,

tendenzialmente molto

bassa.

Quando parliamo invece di satelliti orbitanti, ci riferiamo a satelliti che “orbitano” intorno alla Terra ad una

velocità prestabilita, essi quindi sottendono la stessa zona soltanto dopo precisi intervalli di tempo: hanno

quindi una bassa risoluzione temporale (la stessa zona verrà sottesa soltanto dopo un giro completo del

satellite intorno al globo). I satelliti orbitanti tendono a passare molto vicini alla superficie terrestre e

dunque, possiedono un’alta risoluzione si parla anche di risoluzioni 1 X 1 m.

Se abbiamo la necessità di analizzare un bosco, sappiamo che esso rimane più o meno costante nel tempo,

quindi non sarà necessario avvalersi di un satellite geostatico; è chiaro che il discorso cambia con un

seminativo: in questo caso il fattore tempo è fondamentale per l’ottenere informazioni visive, quindi sarà

più opportuno fare scelte diverse.

Il problema è: come faccio a passare da bassa ad alta risoluzione?

La risposta è: tramite le tecniche di downscaling

Il downscaling è una procedura per dedurre informazioni ad alta risoluzione a partire da variabili a bassa

risoluzione. I modelli climatici globali (GCM) utilizzati per gli studi sul clima e le proiezioni climatiche,

vengono eseguiti con una risoluzione spaziale grossolana (nel 2012, tipicamente dell'ordine di 50 x 50 km)

di conseguenza, non possono essere utilizzati per studi di impatto locale. Per superare questo problema,

sono stati sviluppati metodi di downscaling al fine di ottenere condizioni climatiche su scala locale, a partire

da variabili atmosferiche su scala regionale fornite da GCM. Esistono due forme principali di downscaling.

GCM = global climate model

RCM = regional climate model

LAM = limited area models 

DYNAMIC DOWNSCALING basato sul RCM, modello simile al GCM ma con risoluzione maggiore. Essendo

di tipo dinamico, non si possono fare considerazioni sul futuro ma soltanto constatazioni sul presente. Non

si può assumere che le relazioni di oggi siano utilizzabili tra 20-30. Risoluzione non molto elevata, max: 20 X

20 km. Riutilizzo dell’output del GCM (ad es. pressione atmosferica al suolo, vento, temperatura, umidità)

attraverso un RCM, con imputazione di equazioni e dati locali specifici, al fine di simulare il clima su scala

regionale. 

STATISTICAL DOWNSCALING dove viene stabilita una relazione statistica tra le osservazioni sulle variabili

a larga scala (come la pressione superficiale atmosferica), e una variabile locale (come la velocità del vento)

in un particolare sito. La relazione viene successivamente utilizzata sui dati GCM per ottenere le variabili

locali dall'output GCM. In altre parole, lo Statistical Downscaling stabilisce relazioni empiriche tra variabili

climatiche atmosferiche e/o locali, attuali e/o storiche; una volta trovate e verificate queste relazioni si

utilizzano i GCM per generare previsioni sulla variazione del clima locale. Il tutto è basato sul presupposto

che le relazioni empiriche non cambino in futuro. Permette di trovare relazioni empiriche tra caratteristiche

climatiche locali e caratteristiche atmosferiche su larga scala sfruttando dati storici. Un pregio non da poco

di questo metodo è che sono meno costosi rispetto ai RCM.

Il downscaling statistico si articola in 3 diverse forme:

1. REGRESSION MODELS (modelli regressivi) forniscono un grafico cartesiano in cui si può notare

una corrispondenza tra i dati raccolti a livello locale, e quelli forniti invece dal “pixel” del GCM. Sulle

ascisse avrò i valori del GCM, mentre sulle ordinate quelli relativi alla mia area di studio.

Otterrò dunque una regressione lineare in cui ad ogni valore di X corrisponderà un certo valore di Y.

Questa relazione fa sì che io possa “aumentare la risoluzione” e quindi trovare una corrispondenza

tra i valori su larga scala e quelli su scala locale.

Quando si applicano questi modelli per le previsioni meteorologiche ci si deve accertare che le

relazioni valide oggi restino valide anche in futuro, altrimenti si ricadrebbe in un downscaling

dinamico. Con questo metodo si stabilisce un legame statistico fra le variabili a grande scala (dette

predittori) e quelle che si desidera descrivere a scala locale (predittandi) al fine di produrre

realizzazioni ad alta risoluzione di queste ultime

2. WEATHER TYPING OR CLASSIFICATION con questo metodo si va a suddividere in classi le

variazioni climatiche che si verificano sia a livello locale che regionale. i dati meteorologici delle

stazioni sono statisticamente correlate ad uno schema di classificazione meteorologica. In altre

parole si definiscono delle “categorie climatiche” che sono valide a livello regionale, poi basandosi

sui dati locali, si va a vedere quanto i primi differiscano dai secondi. In questo modo si possono fare

delle previsioni riguardo a come varierà il clima nel prossimo futuro.

3. STOCHASTIC WEATHER GENERATORS (WG) in questo caso si stabilisce un legame statistico

(stocastico = statistico) fra le variabili a grande scala (dette predittori) e quelle che si desidera

descrivere a scala locale (predittandi) al fine di produrre realizzazioni ad alta risoluzione di queste

ultime. 

ARRICCHIMENTO E RISPOSTA ALLA CO2

Prima di tutto c’è da sottolineare la differenza tra piante forestali, poliennali ed annuali. Ovviamente studi

ed analisi su piante a ciclo annuale sarebbero molto più facili rispetto ad analisi su piante forestali o

comunque poliennali; questo perché le piante forestali hanno un’evoluzione di crescita che è molto

complessa e risulterebbe assai arduo valutare le risposte a stimoli quali: arricchimento della CO2

nell’ambiente.

Tuttavia, è possibile fare esperimenti su piante forestali, se si ha l’accortezza di mettere in atto alcune

strategie:

• Branch bag (camere fogliari): sono strutture di piccolo volume che vengono fatte aderire alla foglia

e sono riempite di aria ad una certa concentrazione di anidride carbonica. Questi involucri

funzionano facendo sì che la concentrazione di CO2 venga mantenuta a livelli costanti e diversi per

far sì che si possa valutare la risposta stomatica.

Maggiore è la quantità di CO2, e maggiore è la

quantità fotosintesi eseguita. Queste misure sono

però molto specifiche, nel senso che valutano la

risposta a livello locale (su una piccola porzione di

foglie o addirittura su una foglia singola), per avere

misure più ampie si deve utilizzare altri strumenti.

All’interno della branch bag si hanno condizioni

controllate, per cui è sempre molto difficile

riprodurre i risultati nell’ambiente naturale. Branch Bag

▪ Camere di crescita: le piante sono in vaso dunque si possono controllare praticamente tutti i fattori

ambientali e biologici. Di contro si ha una

crescita “ridotta” nel senso che le radici

potranno svilupparsi solo all’interno del vaso,

un numero ridotto di campioni, ed inoltre si

potrebbero verificare fenomeni di

competizione. La camera di crescita è uno

strumento ancora molto utilizzato perché ci

permette di capire la variazione

comportamentale della pianta variando un

solo un parametro.

▪ Camere a cielo aperto (OTC = open top chamber): sono ambienti privi della parte superiore,

assimilabili alle camere di crescita ma

senza il soffitto. Non sono totalmente

controllate ma

interagiscono

in buona parte

con l’esterno,

ottenendo

una

condizione

semi naturale.

▪ Arricchimento a pieno campo (FACE): le piante vengono studiate in pieno campo. Questa tecnica

permette di studiare la risposta delle piante in modo molto naturale e consente di avere un’ampia

disponibilità di campionamento, di

contro il controllo ed il mantenimento

della CO2 risulta molto difficoltoso.

Riassumendo

❖ Per osservare lo sviluppo di una pianta spesso ci possiamo basare su: misure distruttive, che recano

un “danno” alla pianta ma ci consentono di sapere precisamente cosa avviene al suo interno. C’è da

tenere conto però che spesso i campioni a disposizione sono limitati quindi non si può fare un

eccessivo numero di queste raccolte dati. Le misure non distruttive, consentono di lasciare

completamente integro il campione ma forniscono informazioni meno dettagliate sulla fisiologia

della pianta.

❖ Le piante possiedono un meccanismo di adattabilità che consente loro di adattarsi ai cambiamenti

climatici (entro un certo range), molto spesso questo fenomeno permette la sopravvivenza

dell’individuo ma va a ridurre la capacità fotosintetica.

❖ In natura ci sono alcuni luoghi dove la concentrazione di CO2 è più elevata: zone termali, ecc…Ci

sono zone che raggiungono anche 2000-3000 ppm di CO2. Le piante migliorano la loro efficienza

fino ad acclimatarsi e raggiungere una stabilità.

Questa serie di grafici mostra alcune situazioni che potrebbero verificarsi all’aumentare della CO2:

Il Grafico 1, fatto nel 2000, paragona 350

ppm di CO2, con 500 ppm

rappresentando quindi una variazione tra

questi due valori con incremento di 150

ppm. Su X abbiamo da 0 a 100% di

aumento della quantità fotosintetizzata.

La risposta della pianta all’aumentare

della CO2, dipende anche dalla presenza

di N e H2O e, come si nota, ogni specie

ha una particolare risposta. Se

prendiamo in considerazione il frumento

(wheat) la fotosintesi aumenta del 20%

se sono in condizioni ottimali (ossia con

un’ampia disposizione di N e H2O);

mentre l’aumento sarà solo del 10% se la

Grafico 1 disponibilità di N risulta ridotta. Le barre

orizzontali che si notano soprattutto con il sorgo (sorghum), indicano che il valore che può variare da un

minimo ad un massimo (in sostanza rappresentano l’incertezza del risultato finale). Il sorgo, pianta C4 con

alta efficienza fotosintetica (poiché non esegue fotorespirazione), risponde in modo più incerto rispetto alle

altre piante (C3).

Nel Grafico 2 invece viene valutato il rendimento della coltura (Aricultural Yield); esso con un aumento di

CO2, tende sempre ad aumentare. Come abbiamo già avuto modo di vedere, un aumento della quantità

non è necessariamente legato ad un mantenimento della qualità, quindi il fatto che ad un aumento della

CO2 aumenti la biomassa non deve né sorprenderci né rallegrarci.

Grafico 2


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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in biotecnologie per la gestione ambientale e l'agricoltura sostenibile
SSD:
Docente: Bindi Marco
Università: Firenze - Unifi
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Bravaro_70 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Cambiamenti climatici e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Firenze - Unifi o del prof Bindi Marco.

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