Il clima futuro in Italia: analisi delle proiezioni dei modelli regionali

La conoscenza delle variazioni climatiche sul territorio italiano, in corso e previste, è il presupposto fondamentale della valutazione degli impatti e della strategia di adattamento ai cambiamenti climatici. Mentre la conoscenza del clima presente e passato e delle variazioni in corso si fonda sulla osservazione delle variabili climatiche e sull’applicazione di metodi e modelli statistici di riconoscimento e stima delle tendenze in corso, la conoscenza del clima futuro si basa sulle proiezioni dei modelli climatici. Secondo la definizione della World Meteorological Organization (WMO)1, le proiezioni climatiche forniscono la probabilità con cui determinate variazioni del clima possono verificarsi nei prossimi decenni, in relazione a diverse possibili evoluzioni dello sviluppo socio-economico globale. Tali condizioni (scenari) comportano, in particolare, diversi andamenti delle emissioni di gas climalteranti in atmosfera. A tale proposito, l’Intergovernmental Panel for Climate Change (IPCC) ha recentemente ridefinito gli scenari futuri a scala globale (Representative Concentration Pathways – RCP) [1], allo scopo di fornire informazioni sulla probabile evoluzione delle diverse componenti della forzante radiativa (emissioni di gas serra, inquinanti e uso del suolo), da utilizzare come input per i modelli climatici. Gli scenari RCP sostituiscono i precedenti scenari pubblicati dall’IPCC nello Special Report on Emission Scenarios (SRES) [2] e utilizzati nei rapporti TAR [3] e AR4 [4]. I quattro nuovi RCP includono uno scenario di mitigazione, che stima un valore molto basso della forzante radiativa al 2100 (2.6 W/m2 - RCP2.6), due scenari intermedi (4.5 W/m2 - RCP4.5 e 6 W/m2- RCP6) e uno scenario caratterizzato da un’elevata emissione e da un elevato valore della forzante radiativa (8.5 W/m2 - RCP8.5). Proprio l’IPCC ha introdotto una definizione più specifica del termine “proiezione climatica”, riferendola alla stima delle variazioni del clima futuro che viene fornita dai modelli climatici2. Questi ultimi possono essere classificati in due categorie che contraddistinguono la diversa scala spaziale delle simulazioni del clima futuro. I modelli globali di circolazione generale atmosfera- oceano (AOGCM), basati su principi fisici ben definiti, sono in grado di riprodurre le caratteristiche medie osservate del clima recente e passato, ad una risoluzione orizzontale compresa fra 250 and 600 km [5] e costituiscono lo strumento principale per studiare l’evoluzione del sistema climatico globale nel XXI secolo. Questi modelli tuttavia risultano poco adeguati a valutare i cambiamenti climatici su scala regionale. Il termine “regionale” va inteso qui come traduzione dall’inglese “regional” che, come da definizione dell’IPCC, indica aree geografiche di estensione compresa all’incirca tra 104 e 107 km2. A scala regionale il clima è fortemente influenzato da fattori locali, come la conformazione del territorio ed in particolare l’orografia, che sono rappresentati solo approssimativamente all’interno degli AOGCM. Inoltre molti processi fisici che si verificano ad una scala inferiore rispetto alla risoluzione degli AOGCM, non vengono appropriatamente da questi schematizzati [6]. I “Regional Climate Models” (RCM) rispondono quindi alla necessità di fornire una migliore rappresentazione dei fenomeni a scala regionale e locale. Tali modelli, innestandosi su un modello globale da cui vengono acquisite le condizioni iniziali e al contorno, producono le proiezioni climatiche su una specifica area di interesse, ad una risoluzione più elevata (fino a una massima risoluzione orizzontale di 10-50 km). Lo scopo di questo lavoro è, attraverso l’analisi e il confronto tra le proiezioni climatiche più aggiornate prodotte da diversi modelli, esporre in sintesi gli elementi di conoscenza e le incertezze che riguardano le proiezioni del clima futuro in Italia. Analogamente a quanto avviene per la valutazione del clima passato e presente, quando si traduce in indici e indicatori climatici una grande mole di dati osservativi, si intende qui estrarre dai molteplici risultati prodotti dai modelli climatici gli elementi di
conoscenza e di incertezza più significativi sull’evoluzione del clima futuro in Italia. In questo modo, si vuole anche contribuire a gettare un ponte tra la comunità scientifica che sviluppa e applica i modelli climatici e alcune categorie di utenti finali (decisori politici, stakeholders). Per i nostri scopi, in considerazione della scala spaziale, è quindi opportuno e vantaggioso prendere in esame i risultati degli RCM. A tale proposito, la fonte più importante e aggiornata di proiezioni modellistiche sull’area del Mediterraneo e quindi sull’Italia è costituita da Med-CORDEX 3 , un’iniziativa proposta dalla comunità scientifica che studia il clima del Mediterraneo. Med-CORDEX costituisce una parte del più ampio esperimento CORDEX (Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment4 [7] ed è supportato dai programmi internazionali HyMeX (HYdrological cycle in Mediterranean EXperiment5 ) e MedCLIVAR (Mediterranean CLImate VARiability and Predictability6). Le proiezioni fornite da Med-CORDEX si basano sui nuovi scenari di emissione RCP4.5 e RCP8.5 e utilizzano modelli RCM ad alta risoluzione. Ai nostri fini, dall’insieme degli output dei modelli disponibili, sono state estratte e analizzate le proiezioni di temperatura (minima, massima e media) e precipitazione fino al 2100 di quattro modelli, negli scenari di emissione RCP4.5 e RCP8.5. Per ciascuna variabile presa in considerazione, sono stati selezionati i dati che ricoprono l’intero territorio nazionale. Per tre orizzonti temporali, rappresentati da periodi di 30 anni (2021-2050, 2041- 2060 e 2061-2090), sono stati calcolati sia i valori medi che gli indici rappresentativi degli estremi di temperatura e precipitazione. Proprio la conoscenza degli estremi meteoclimatici e delle loro variazioni è infatti particolarmente rilevante nella definizione delle strategie di adattamento ai cambiamenti climatici, a causa degli impatti che essi producono sull’ambiente e sulla società in genere. Le variazioni climatiche future sono state valutate in termini di differenze tra il valore di una variabile o di un indice su un trentennio e il valore corrispondente nel periodo climatologico di riferimento 1971-2000. I valori di riferimento variano ovviamente da modello a modello e vengono prodotti eseguendo i modelli in modalità “hindcast”, cioè effettuando simulazioni riferite a periodi passati. Per gli obiettivi di questo lavoro, attraverso le differenze rispetto ai valori di riferimento, è possibile analizzare e mettere a confronto i segnali climatici evidenziati dai modelli, indipendentemente dall’abilità di ciascun modello nel riprodurre i valori assoluti di una certa variabile nell’area geografica di interesse. Stabiliti l’obiettivo generale e, a grandi linee, la metodologia di analisi, vanno chiariti i limiti da tenere presente nell’interpretazione e nell’utilizzo dei risultati qui presentati. In particolare, il numero limitato (quattro) dei modelli di cui è stato possibile analizzare le proiezioni, non consente di definire con esattezza gli intervalli di variabilità e quindi l’incertezza delle previsioni di un certo indice. Inoltre, non rientra negli scopi e nelle possibilità di questo lavoro stabilire una gerarchia tra i modelli o entrare nel merito della loro qualità o del loro skill nel riprodurre il clima passato e presente. I risultati dei modelli vengono considerati obiettivamente, solo come fonti che rappresentano lo stato dell’arte delle proiezioni a scala regionale. Infine, si sottolinea che l’analisi delle proiezioni climatiche è qui focalizzata solo sull’Italia, rispetto alla scala più estesa alla quale sono rivolte le simulazioni modellistiche prodotte nell’ambito di Med-CORDEX.