Uno studio condotto nell'ambito di una tesi di laurea svolta da Naima Vela e seguita dal sottoscritto in collaborazione con il Prof. Seon-Ki Park della Ewha Womans University di Seul, una delle più prestigiose università coreane, fa parte di una ricerca a grande respiro ancora in corso. I primi risultati mostrano come gli effetti del riscaldamento climatico a fine secolo nell'area alpina si riflettano sui valori delle variabili più significative all'interfaccia tra atmosfera e suolo. I risultati più significativi riguardano il vistoso aumento dell'evapotraspirazione nella stagione estiva, a cui non fa da contraltare un'altrettanto significativa diminuzione dell'energia turbolenta che riscalda lo strato limite. Degno di nota appare anche l'anticipo della data di fusione del manto nevoso invernale, manto che tende a ridursi in modo estremamente significativo a fine secolo a causa dell'incremento termico. 

Soltanto negli ultimi anni la comunità scientifica ha riconosciuto che i processi fisici all'interfaccia dell'atmosfera con la superficie terrestre sono una componente chiave del sistema climatico. Infatti, valori leggermente diversi relativi ad alcuni parametri, come ad esempio l'umidità e la temperatura del suolo, posono influire sulla stabilità dello strato limite e, in generale, dell'intera troposfera. La stabilità atmosferica influisce in modo fondamentale sui fenomeni convettivi che regolano la formazione di qualche tipo di nubi e precipitazioni. In generale, il suolo agisce in due modi sul sistema climatico. Da un lato, la ripartizione della radiazione netta in flusso di calore sensibile e latente in atmosfera, e flusso di calore conduttivo nel suolo. Dall'altro, la ridistribuzione dell'acqua precipitata in evapotraspirazione, runoff (termine inglese che significa acqua di scorrimento, cioé, in prima approssimazione, i fiumi) superficiale o sotterraneo e drenaggio gravitazionale regola l'immagazzinamento dell'acqua nel sottosuolo, cioé l'umidità del terreno. In questo contesto, il flusso di calore latente, che è proporzionale all'evapotraspirazione, è una variabile chiave che collega il bilancio energetico a quello idrologico.

Nonostante l'importanza delle variabili fisiche sopra ricordate (temperatura ed umidità del suolo, o flussi turbolenti di calore), soltanto in pochi casi sono state effettuate campagne di misure sperimentali estensive a loro dedicate. Questa carenza di dati rende molto difficile valutare i bilanci energetico ed idrologico a grande scala e su tempi lunghi, cioé a livello climatico. Per evitare questo problema di mancanza di dati, è stata recentemente proposta una metodologia secondo la quale alcuni parametri rilevanti nello strato limite superficiale (vale a dire l'interfaccia tra atmosfera e suolo) vengono stimati alla mesoscala usando un modello come surrogato delle osservazioni mancanti. Questa tecnica, chiamata CLIPS (CLImatologia dei Parametri Superficiali; è stata usata ad esempio in questo lavoro), si basa sui risultati di un modello fidato di tipo SVATs (Soil Vegetation Atmosphere Transfer scheme), guidato da osservazioni meteorologiche tradizionali (temperatura, pressione, umidità, precipitazione, intensità del vento, radiazione solare) oppure dalle uscite di un modello climatico (si veda ad esempio Cassardo et al., 2009).

L'obiettivo di questo studio è di valutare le componenti dei bilanci energetico ed idrologico nella zona Alpina e di valutare gli effetti del cambiamento climatico su tali valori. Sono stati presi in considerazione tre periodi di 30 anni, al fine di rendere possibile una analisi climatologica del risultato. Il primo, 1961-1990, è quello comunemente usato in molti studi climatici di confronto tra clima presente e futuro. Gli altri due sono gli ultimi trent'anni del 21° secolo (2071-2100), e si riferiscono agli scenari di emissione noti come A2 e B2, che sono tra quelli menzionati nel IV rapporto dell'IPCC (ricordiamo qui che lo scenario A2 assume la resilienza regionale e un forte adattamento, mentre quello B2 assume ancora l'adattamento, ma una resilienza di tipo locale; le concentrazioni di biossido di carbonio sono superiori per l'A2 che per il B2).

Il modello climatico regionale usato è stato il RegCM3 (sviluppato presso l'ICTP di Trieste), mentre lo SVATs utilizzato è stato UTOPIA. In particolare, sono stati usati i dati relativi alla simulazione di RegCM3 descritta sul rapporto finale del progetto PRUDENCE, che possiede una delle maggiori risoluzioni esistenti. Il dominio scelto in questo studio è l'area rettangolare compresa tra i meridiani 5°E e 18°E ed i paralleli 43°N e 48°N, ed include gran parte della regione Alpina e la pianura padana. Come noto, le Alpi rappresentano un ambiente critico che sta già rispondendo in maniera maggiore al riscaldamento climatico in atto. Su tale area sono compresi 720 punti griglia su terra, con una distanza media tra essi di circa 20 km. Su ciascuno di questi punti griglia sono state condotte le simulazioni con UTOPIA in relazione a tre periodi di 30 anni ciascuno: il clima presente (CO), il clima futuro secondo lo scenario A2 e secondo quello B2.

Codici di copertura del suolo nel grigliato utilizzato in questo studio (il significato dei codici numerici è visualizzato a fianco)

1.  Crop/Mixed farming   2.  Low grass   3.  Evergreen needle leaf tree   4.  Deciduous needle leaf tree   5.  Deciduous broad leaf tree   6.  Evergreen broad leaf tree   7.  Tall grass   8.  Desert   9.  Tundra 10.  Irrigated crop 11.  Semi desert 12.  Ice cap/glacier 13.  Bog or mash 14.  Inland water 15.  Ocean 16.  Evergreen shrub 17.  Deciduous shrub 18.  Mixed woodland 19.  Settlement 20.  Dense settlement 21.  Po valley (very short grass) 22.  Vineyard 23.  Siberia

I risultati delle simulazioni relativi alle componenti del bilancio energetico superficiale mostrano che, in generale, i flussi di calore latente risultano sensibilmente maggiori nelle estati del clima futuro, specialmente per quanto riguarda lo scenario A2. Le differenze riscontrate nei mesi più caldi (dalla terza decade di giugno a metà agosto) risultano statisticamente significative. Al contrario, non vi è una tendenza univoca per il flusso di calore sensibile, che mostra variazioni diverse a seconda del tipo di vegetazione, ed in media non statisticamente significative. A questo proposito, si ricorda che il flusso di calore latente è legato all'evapotraspirazione, e quindi un suo aumento significa in pratica un maggior quantitativo di vapore acqueo immesso in atmosfera, mentre il flusso di calore sensibile rappresenta il trasferimento diretto, ad opera della turbolenza, di calore dal suolo verso l'atmosfera. In alcuni casi, appare evidente, in particolare nel clima futuro A2, la presenza di un minimo nella radiazione netta (cioé il flusso netto di energia che arriva sulla superficie terrestre a tutte le lunghezze d'onda) a metà luglio, che si ripercuote anche sul flusso di calore latente, ad indicare probabilmente un periodo con maggiori precipitazioni, come effetto diretto della maggiore evapotraspirazione. Negli altri casi, il vistoso aumento di questo parametro si ripercuote sui valori di umidità del suolo (non mostrati), che scendono al di sotto del punto di appassimento per periodi più lunghi mantenendo valori molto bassi nei mesi più caldi e rendendo necessaria quindi una maggiore irrigazione dei terreni coltivati.

Radiazione netta (RNSLPM), flusso di calore sensibile (HALSPM), flusso di calore latente (FALSPM) e flusso di calore per conduzione verso il sottosuolo (QGTOT) mediato decade per decade sui 30 anni di clima presente (1961-90) e sui punti griglia di codice 1 (crop/mixed farming).	Come nel grafico a sinistra ma relativo ai 30 anni di clima futuro secondo lo scenario A2 (2071-2100).	Come nel grafico a sinistra ma relativo ai 30 anni di clima futuro secondo lo scenario B2 (2071-2100).
Radiazione netta (RNSLPM), flusso di calore sensibile (HALSPM), flusso di calore latente (FALSPM) e flusso di calore per conduzione verso il sottosuolo (QGTOT) mediato decade per decade sui 30 anni di clima presente (1961-90) e sui punti griglia di codice 2 (short grass) posti ad un'altitudine superiore a 1500 m s.l.m..	Come nel grafico a sinistra ma relativo ai 30 anni di clima futuro secondo lo scenario A2 (2071-2100).	Come nel grafico a sinistra ma relativo ai 30 anni di clima futuro secondo lo scenario B2 (2071-2100).

A livello locale, le variazioni più significative si osservano nella ripartizione dei flussi relative ai mesi primaverili di Aprile e Maggio in alcune aree di alta quota: si nota, in particolare, un anticipo nella crescita dei valori di tali flussi, che indica chiaramente una ripresa dell'attività vegetativa e del riscaldamento del suolo anticipati rispetto al clima presente, in alcuni casi anche di 20-30 giorni. Questo è da mettere chiaramente in relazione alla durata della copertura nevosa stagionale al suolo, che risulta ridotta in modo significativo in tale stagione. Per il resto, spiccano i valori inferiori del flusso di calore sensibile nella pianura padana orientale e soprattutto quelli nettamente superiori del flusso di calore latente nelle stesse zone.

Flusso di calore latente mediato su tutti i mesi di gennaio dei 30 anni di clima presente (1961-90).	Come nel grafico a sinistra ma relativo ai 30 anni di clima futuro secondo lo scenario A2 (2071-2100).	Come nel grafico a sinistra ma relativo ai 30 anni di clima futuro secondo lo scenario B2 (2071-2100).
Flusso di calore latente mediato su tutti i mesi di aprile dei 30 anni di clima presente (1961-90).	Come nel grafico a sinistra ma relativo ai 30 anni di clima futuro secondo lo scenario A2 (2071-2100).	Come nel grafico a sinistra ma relativo ai 30 anni di clima futuro secondo lo scenario B2 (2071-2100).
Flusso di calore latentemediato su tutti i mesi di luglio dei 30 anni di clima presente (1961-90).	Come nel grafico a sinistra ma relativo ai 30 anni di clima futuro secondo lo scenario A2 (2071-2100).	Come nel grafico a sinistra ma relativo ai 30 anni di clima futuro secondo lo scenario B2 (2071-2100).
Flusso di calore latente mediato su tutti i mesi di ottobre dei 30 anni di clima presente (1961-90).	Come nel grafico a sinistra ma relativo ai 30 anni di clima futuro secondo lo scenario A2 (2071-2100).	Come nel grafico a sinistra ma relativo ai 30 anni di clima futuro secondo lo scenario B2 (2071-2100).

Un'analisi correlata della temperatura del suolo e della copertura nevosa mostra chiaramente che le differenze maggiori si riscontrano ad opera dell'anticipo della fusione delle nevi invernali, mentre le differenze nel periodo autunnale corrispondente all'inizio delle nevicate sono meno evidenti, pur se presenti. In particolare, si nota come, secondo lo scenario A2, la copertura nevosa sull'arco alpino sparirebbe a fine secolo. Questo risultato va ovviamente analizzato tenendo conto della risoluzione considerata in questo studio (20 x 20 km²); in particolare, si può notare come, a tale risoluzione, nessun punto griglia risulta appartenere alla classe ghiacciaio, neppure per quanto riguarda il clima presente (il che significa affermare che, a grande scala, nessun ghiacciaio si estende per 400 km² sul grigliato considerato.

Temperatura dei primi 5 cm di suolo (figure a sinistra) ed altezza della neve (figure di destra) mediate su tutti i mesi di luglio relativi al trentennio considerato: rispettivamente, clima futuro secondo lo scenario A2 (in alto), B2 (al centro) e clima presente (in basso). Si ricorda che il grigliato considerato ha una risoluzione di 20 km circa.

Questi dati rappresentano una prima tornata di risultati relativi all'applicazione di questa tecnica, a cui faranno seguito analisi più approfondite, ma possono essere considerati di per sé già notevolmente significativi. In particolare, l'incremento vistoso dell'evapotraspirazione e la corrispondente diminuzione di umidità nei mesi estivi per entrambi gli scenari del clima futuro (A2 e B2) rappresentano un segnale chiaro che non potrà non essere tenuto in considerazione nella pianificazione delle attività agricole in un prossimo futuro. D'altra parte, l'anticipo della fase di fusione delle nevi invernali, pur se reso più evidente dalla risoluzione dei dati a disposizione, mostra in modo inequivocabile che, in un prossimo futuro, in entrambi gli scenari A2 e B2, gli ecosistemi alpini anche in alta quota dovranno fare i conti con un panorama estivo in cui la neve sarà visibile sempre di più in fotografia più che sul campo.