Climatologia delle temperature ed eventi estremi estivi a ... - CNR
Climatologia delle temperature ed eventi estremi estivi a ... - CNR
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<strong>Climatologia</strong> <strong>delle</strong> <strong>temperature</strong> <strong>ed</strong> <strong>eventi</strong><br />
<strong>estremi</strong> <strong>estivi</strong> a scala nazionale e regionale<br />
G. Bartolini 2 , M. Morabito 2 , T. Torrigiani 2 , M. Petralli 2 , L. Cecchi 2 ,<br />
S. Orlandini 2 , M. Baldi 1 , D. Grifoni 1 , G. Dalu 1 , M. Pasqui 1 , G. Maracchi 1<br />
1<br />
Istituto di Biometeorologia, <strong>CNR</strong>, Firenze, Italia<br />
2<br />
Centro Interdipartimentale di Bioclimatologia, Università di Firenze, Italia<br />
giorgio.bartolini@unifi.it<br />
SOMMARIO: Diversi studi indicano che negli ultimi anni si è verificato un aumento degli <strong>eventi</strong> <strong>estremi</strong> di<br />
temperatura in periodo estivo con possibili gravi ripercussioni sulla salute umana: l’estate 2003 ne è l’esempio<br />
più eclatante. Sono stati analizzati gli episodi di ondate di calore sull’Italia e le estati più calde e<br />
la loro correlazione con la posizione <strong>ed</strong> intensità dei due rami della corrente a getto. Sono stati quindi analizzati<br />
i trend e alcuni indici climatici <strong>estremi</strong> in estate nel periodo 1955-2004 in Toscana. I risultati<br />
mostrano un generale aumento degli <strong>eventi</strong> <strong>estremi</strong> e <strong>delle</strong> <strong>temperature</strong>, soprattutto nei valori massimi, sia<br />
a livello di bacino che di regione, <strong>ed</strong> un aumento della variabilità interannuale. A livello locale la presenza<br />
nella regione di moltissimi “sottoclimi” pone problemi di gestione importanti da qui l’esigenza di un<br />
monitoraggio climatico e degli <strong>eventi</strong> <strong>estremi</strong>.<br />
1IL PROBLEMA SCIENTIFICO<br />
Pur se le ondate di calore (HW, Heat-waves)<br />
sono una caratteristica familiare <strong>delle</strong> estati del<br />
M<strong>ed</strong>iterraneo (Colacino e Conte, 1995), tuttavia<br />
negli ultimi 50 anni tutto il Bacino <strong>ed</strong> il Sud<br />
Europa sono stati caratterizzati non solo da<br />
periodi <strong>estivi</strong> di caldo anomalo (HS, Hot Spells),<br />
ma anche dall’occorrenza di lunghe HW. In<br />
aggiunta, ricerche recenti hanno sottolineato<br />
come a livello mondiale <strong>ed</strong> europeo si stia assistendo,<br />
insieme ad un aumento <strong>delle</strong> <strong>temperature</strong>,<br />
proprio ad un aumento degli <strong>eventi</strong> <strong>estremi</strong><br />
(Beniston e Stephenson, 2004; Vose et al.,<br />
2005). È esperienza comune che gli <strong>eventi</strong> <strong>estremi</strong><br />
di temperatura del periodo estivo hanno gravi<br />
ripercussioni sulla salute umana (Haines et al.,<br />
2006; Morabito et al., 2005): non molto lontano<br />
nel tempo è l’esempio eclatante, soprattutto per<br />
le vittime che ha provocato, dell’ondata di calore<br />
del 2003 che ha interessato tutta l’Europa<br />
Occidentale. In una regione come la Toscana,<br />
densamente popolata, gli effetti più negativi di<br />
questa ondata di calore si sono risentiti nelle<br />
zone settentrionali e costiere dove gli <strong>estremi</strong> di<br />
temperatura si verificano più raramente.<br />
L’analisi dell’occorrenza di tali <strong>eventi</strong> <strong>estremi</strong><br />
sul territorio nazionale e la loro correlazione con<br />
la circolazione atmosferica a grande scala, assieme<br />
al monitoraggio climatico del territorio<br />
regionale rappresentano il punto di partenza per<br />
migliorare l’assistenza sanitaria in termini di<br />
costi, prevenzione e sviluppo di programmi di<br />
sorveglianza per i soggetti più a rischio. Questo<br />
studio ha, quindi, un duplice scopo: 1) analizzare<br />
gli episodi di ondate di calore sull’Italia e le<br />
estati più calde e studiarne la correlazione con la<br />
circolazione a grande scala e la corrente a getto;<br />
2) analizzare il trend <strong>delle</strong> <strong>temperature</strong> e quello<br />
di alcuni indici climatici <strong>estremi</strong> nel periodo<br />
estivo (1955-2004), e studiare come le diverse<br />
aree del territorio regionale “rispondono” al<br />
cambiamento climatico in atto.<br />
2 ATTIVITÀ DI RICERCA<br />
2.1 <strong>Climatologia</strong> <strong>delle</strong> HW e circolazione a<br />
grande scala<br />
Allo scopo di individuare se vi siano state<br />
variazioni a lungo termine della frequenza e/o<br />
233
Clima e cambiamenti climatici: le attività di ricerca del <strong>CNR</strong><br />
dell’intensità <strong>delle</strong> HW, e per supportare l’ipotesi<br />
che le HW siano un fenomeno legato alla<br />
circolazione a scala regionale, sono state esaminate<br />
le ultime 50 estati nel bacino del<br />
M<strong>ed</strong>iterraneo. L’analisi statistica degli <strong>eventi</strong><br />
caldi in termini di durata <strong>ed</strong> intensità è stata<br />
svolta sui dati giornalieri di temperatura da stazione.<br />
Le rianalisi ERA40 dell’ECMWF sono<br />
state utilizzate per quantificare l’estensione e il<br />
significato <strong>delle</strong> anomalie che determinano e/o<br />
caratterizzano gli episodi di HW in<br />
M<strong>ed</strong>iterraneo. Tali episodi sono stati individuati<br />
in base alla definizione di Klein Tank e<br />
Konnen (2003) per cui si ha un’ondata di calore<br />
(mese caldo) quando la temperatura giornaliera<br />
(m<strong>ed</strong>ia mensile) supera il 90° percentile<br />
per 6 o più giorni, avendo come periodo di riferimento<br />
il 1961-1990 (Baldi et al., 2006).<br />
2.2 Studio sulla Toscana: Indici climatici analizzati<br />
e serie storiche disponibili<br />
Sono stati scelti tre indici climatici di temperatura<br />
per il periodo estivo (giugno-luglioagosto)<br />
e due indici climatici <strong>estremi</strong>:<br />
1. escursione termica giornaliera m<strong>ed</strong>ia<br />
(DTR)<br />
2. m<strong>ed</strong>ia <strong>delle</strong> <strong>temperature</strong> massime (TMax)<br />
3. m<strong>ed</strong>ia <strong>delle</strong> <strong>temperature</strong> minime (TMin)<br />
4. numero di giorni con temperatura massima<br />
superiore al 90° percentile (TMax90)<br />
5. massimo numero dei giorni consecutivi<br />
con temperatura superiore al 90° percentile<br />
(CTMax90)<br />
Il database climatico utilizzato è composto da<br />
dati giornalieri di temperatura minima e massima<br />
del periodo 1955-2004 relativi a 41 stazioni<br />
meteorologiche, distribuite uniformemente<br />
in Toscana e collocate fuori dai centri urbani.<br />
Le serie climatiche sono state sottoposte a controllo<br />
e sono stati eliminati gli outliers.<br />
Gli indici di temperatura estrema possono<br />
essere definiti anche basandosi su soglie arbitrarie<br />
<strong>ed</strong> assolute, ma queste sono applicabili<br />
solo ad aree e climi specifici. Anche in questo<br />
caso, quindi, è stato scelto di usare il 90° percentile<br />
come espressione di anomalia rispetto<br />
al periodo climatico 1961-1990 (Klein Tank e<br />
Konnen, 2003).<br />
Figura 1: Stazioni meteorologiche divise per aree.<br />
2.2.1 Studio sulla Toscana: Metodologia impiegata<br />
Allo scopo di verificare i diversi pattern di<br />
cambiamento climatico sul territorio <strong>ed</strong> in<br />
modo da poter, in un secondo momento, confrontare<br />
i risultati tra le diverse zone la<br />
Regione è stata suddivisa in 6 zone (Fig. 1).<br />
Queste aree sono state definite in base all’<br />
altitudine e a caratteristiche climatiche omogenee<br />
prec<strong>ed</strong>entemente indagate. Per valutare<br />
il trend ciascun indice è stato sottoposto, per<br />
l’intera serie, a regressione lineare <strong>ed</strong> al test<br />
non parametrico di Mann-Kendall. È stata<br />
calcolata, inoltre, per ciascun indice, la deviazione<br />
standard mobile su periodi di dieci anni<br />
allo scopo di valutare anche i pattern di variabilità<br />
interannuale. Quest’ultima è molto<br />
importante perché fornisce informazioni sulla<br />
variabilità di condizioni che ci sono tra un’estate<br />
e l’altra.<br />
3 RISULTATI RILEVANTI<br />
3.1 HW <strong>ed</strong> HS nel Bacino M<strong>ed</strong>iterraneo.<br />
Dall’analisi della distribuzione per ciascun<br />
mese estivo <strong>delle</strong> HW (Baldi et al., 2006)<br />
risulta che oltre il 50% degli <strong>eventi</strong> si verifica<br />
in giugno <strong>ed</strong> agosto. La distribuzione decennale<br />
degli <strong>eventi</strong> mostra un aumento nella<br />
decade 1991-2000 del numero di casi in agosto.<br />
È stata poi esaminata la posizione dei due<br />
rami della corrente a getto sul M<strong>ed</strong>iterraneo e<br />
la Scandinavia nel caso di anomalia positiva<br />
di temperatura in estate. La Figura 2 mostra<br />
234
Ricostruzione dei climi del passato<br />
Figura 2: (a) Anomalie di T850 (isolinee) e del vento<br />
zonale a 300hPa (ombreggiato) (differenza fra i mesi<br />
<strong>estivi</strong> caldi e fr<strong>ed</strong>di). (b) Correlazione della T850 e del<br />
geopotenziale a 300hPa in luglio <strong>ed</strong> agosto.<br />
che nel caso di HS la differenza fra caso fr<strong>ed</strong>do<br />
e caldo del vento zonale a 300hPa a nord<br />
<strong>delle</strong> Alpi, è associata con l’anomalia di temperatura<br />
sul M<strong>ed</strong>iterraneo di circa 2-3°C e che<br />
T850 e Geo300 sono correlati al 70-80%. Alti<br />
valori di geopotenziale in quota favoriscono<br />
subsidenza e quindi un riscaldamento adiabatico<br />
della troposfera (Fig. 2).<br />
Analogamente al caso <strong>delle</strong> HS, anche durante<br />
le HW i due rami del getto sono a distanza minima<br />
fra loro (Fig. 3) <strong>ed</strong> il getto “M<strong>ed</strong>iterraneo” si<br />
divide in due parti. In questa configurazione, che<br />
ha una persistenza da 1 a 3 settimane, si forma<br />
un’area anticiclonica che induce subsidenza e<br />
riscaldamento adiabatico della troposfera.<br />
Ora, poiché la correlazione fra la temperatura<br />
osservata al suolo in Italia <strong>ed</strong> il campo di temperatura<br />
a 850hPa nel M<strong>ed</strong>iterraneo supera il<br />
60%, possiamo dire che le HW in Italia sono<br />
il sintomo a scala nazionale di episodi di HS<br />
che interessano l’intero bacino M<strong>ed</strong>iterraneo.<br />
3.2 Trend a scala regionale: la Toscana<br />
Nelle sei aree in cui è stata suddivisa la<br />
Regione si è osservato, nel periodo estivo<br />
1955-2004, un aumento <strong>delle</strong> TMax, <strong>delle</strong><br />
TMin <strong>ed</strong> un aumento degli indici climatici<br />
<strong>estremi</strong> TMax90 e CTMax90. La DTR presenta<br />
trend diversi a seconda della zona, nonostante<br />
la maggior parte <strong>delle</strong> stazioni meteorologiche<br />
presenti un trend positivo.<br />
Considerando la totalità <strong>delle</strong> stazioni è stato<br />
notato un aumento maggiore <strong>delle</strong> TMax<br />
(+ 0.42 °C / decade) (Fig. 4) rispetto alle<br />
TMin (+ 0.38 °C / decade), e quindi un leggero<br />
aumento dell’escursione termica m<strong>ed</strong>ia. La<br />
Figura 3: Giorni di HW nei mesi di agosto nel decennio<br />
1991–2000: (a) Geopotenziale (isolinee) e vento zonale<br />
(ombreggiato) a 300hPa; (b) vorticità relativa (isolinee<br />
1×10 -5 1/s) e vento zonale a 300hPa (ombreggiato).<br />
tendenza all’aumento dell’escursione termica<br />
m<strong>ed</strong>ia è stata più evidente nelle zone di collina<br />
interna (+ 0.25 °C/ decade). Le zone di collina<br />
interna (Fig. 4) e quelle di pianura costiera<br />
hanno mostrato il massimo aumento per<br />
quanto riguarda la Tmax (+ 0.50 °C /decade).<br />
In montagna è stato notato, invece, il minore<br />
aumento (+ 0.3 °C / decade).<br />
Per la TMin le zone collina costiera <strong>ed</strong> isole,<br />
la pianura interna e la montagna hanno<br />
mostrato il massimo aumento mentre quelle<br />
di collina interna hanno fatto emergere<br />
aumenti minori. L’indice TMax90 ha mostrato<br />
aumenti maggiori nelle zone costiere di<br />
pianura <strong>ed</strong> in quelle interne collinari con trend<br />
positivi di circa +4 giorni/ decade In montagna<br />
si è registrato l’aumento minore. L’indice<br />
CTmax90 ha presentato pattern simili; le aree,<br />
con il maggiore aumento sono state quelle di<br />
collina costiera e le isole, quelle di pianura<br />
costiera meridionale e quelle collinari interne.<br />
Le aree di montagna hanno mostrato l’aumento<br />
minore. La variabilità interannuale ha<br />
mostrato un deciso aumento su tutta la<br />
Regione per quanto riguarda i due indici<br />
TMax90 e CTMax90 <strong>ed</strong> una diminuzione per<br />
Figura 4: Trend di temperatura m<strong>ed</strong>ia <strong>delle</strong> massime in<br />
Toscana (*** = significatività > del 99.9 %).<br />
235
Clima e cambiamenti climatici: le attività di ricerca del <strong>CNR</strong><br />
il DTR. La variabilità interannuale degli altri<br />
2 indici (TMax, TMin,) ha presentato risultati<br />
fra di loro discordanti a seconda <strong>delle</strong> aree<br />
prese in considerazione.<br />
4 CONCLUSIONI E PROSPETTIVE FUTURE<br />
Lo studio mostra un trend positivo sia a scala<br />
di bacino che di regione nella frequenza <strong>ed</strong><br />
intensità degli <strong>eventi</strong> <strong>estremi</strong> in estate con differenze<br />
significative, a scala regionale, fra le<br />
diverse zone. Nelle ultime decadi in Europa<br />
centro-settentrionale Vose et al., (2005) notano<br />
un generale maggior aumento <strong>delle</strong> minime<br />
rispetto alle massime, mentre i risultati di<br />
questo studio indicano una tendenza, in estate,<br />
all’aumento dell’escursione termica concordando<br />
con quelli di altre ricerche secondo<br />
le quali in Italia, specialmente nel nord, stanno<br />
aumentando le massime più che le minime<br />
(Brunetti et al., 2000; Kumar et al., 2005). Lo<br />
studio a scala regionale rappresenta uno dei<br />
primi tentativi di ricerca su come le diverse<br />
aree del territorio regionale stiano “rispondendo”<br />
al cambiamento climatico degli ultimi<br />
anni. Il prossimo passo, verso una ulteriore<br />
conoscenza del cambiamento climatico a<br />
livello regionale potrebbe essere quello di<br />
analizzare il trend <strong>delle</strong> <strong>temperature</strong> in altre<br />
stagioni e nei singoli mesi. Lo studio a scala<br />
di bacino rappresenta il punto di partenza non<br />
solo per capire i meccanismi alla base <strong>delle</strong><br />
HW, ma anche per la messa a punto di un<br />
sistema previsionale specifico.<br />
5 RICONOSCIMENTI<br />
La ricerca è stata in parte finanziata dal<br />
Progetto ‘Effetti dei cambiamenti climatici<br />
sugli ecosistemi costieri: la Tenuta<br />
Presidenziale di Castelporziano come caso di<br />
studio’, dell’Accademia <strong>delle</strong> Scienze. Il lavoro<br />
a scala regionale è stato svolto nell’ambito<br />
del progetto MeteoSalute finanziato dal<br />
Servizio Sanitario Regionale della Toscana.<br />
6 BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE<br />
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