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Descrizione del modulo "Impatto dei cambiamenti climatici sulla gestione delle risorse idriche (TA.P02.031.001)"
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- Descrizione del modulo "Impatto dei cambiamenti climatici sulla gestione delle risorse idriche (TA.P02.031.001)" (literal)
- Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
- Nell'ampio panorama scientifico rivolto allo studio dei cambiamenti climatici, uno dei principali fabbisogni riconosciuti è quello di tradurre gli scenari climatici in potenziali impatti sui fattori che determino la vita delle popolazioni e quindi tra questi la disponibiità di risorse idriche di buona qualità per il soddisfacimento dei diversi usi individuali e collettivi.
I risultati della ricerca consentiranno di individuare strategie di adattamento opportune a livello nazionale e locale, per far fronte agli impatti che è previsto si verificheranno sulle risorse idriche come conseguenza dell'ipotizzato cambiamento del clima. In tal modo si farà fronte alla necessità, sempre più sentita, da parte della popolazione, di disporre di acqua di buona qualità in quantità sufficiente ai bisogni delle diverse utenze. (literal)
- Tematiche di ricerca
- L'alterazione del ciclo idrologico e la riduzione delle risorse idriche sono tra gli effetti più allarmanti dei cambiamenti climatici. L'affidabilità delle previsioni idrologiche è condizionata dall'affidabilità dei modelli climatici aventi una risoluzione spazio-temporale non adatta alla variabilità propria degli stessi processi.
Le ricerche che si intendono sviluppare riguardano le seguenti tematiche:
l'implementazione di modelli rappresentativi dei principali fenomeni che determinano il bilancio idrico ed energetico a diverse scale;
la valutazione degli effetti di cambiamenti climatici su fenomeni di trasporto solido e di contaminanti;
lo sviluppo di metodi di analisi di serie idrologiche;
lo sviluppo di metodi di downscaling delle variabili atmosferiche per l'applicazione di modelli di impatto alla scala di bacino;
Lo sviluppo di metodi di valutazione della vulnerabilità di sistemi idrici in relazione a scenari di cambiamento climatico
Tali ricerche saranno sviluppate nei seguenti progetti: AdB Puglia, CNR-CNRS Libano, Dipartimento della Protezione Civile nazionale (WP4), SECLI (Regione Umbria); e di quelli conclusi: CIRC (literal)
- Competenze
- Le competenze del gruppo di lavoro sono in buon parte indirizzate alla modellistica matematica dei processi idrologici coadiuvata dall'expertise avanzato nella gestione di database territoriali di supporto allo sviluppo dei modelli idrologici e idrogeologici e all'analisi di dati idro-climatici (Portoghese, Romano, Preziosi, Loporto, Garnier, Petrangeli, Palmisano).
Altre competenze del gruppo sono rivolte all'analisi di serie storiche idrologiche finalizzata allo studio dei periodi siccitosi, alla correlazione fra variabili, allo sviluppo ed interpretazione di indici climatici sintetici, al downscaling statistico degli output dei modelli climatici, alla generazione Monte Carlo di serie climatiche (Portoghese, Romano, Preziosi).
Sono inoltre presenti nel gruppo elevate competenze relative al settore delle scienze ambientali per lo studio degli impatti delle attività agricole come fonti diffuse di inquinamento e di perdita di suolo (Loporto, Garnier).
Altra competenza, infine, è quella indirizzata allo studio della dimensione sociale della gestione sostenibile delle risorse idriche mediante lo sviluppo di modelli di analisi dei processi decisionali (Giordano). (literal)
- Potenziale impiego per processi produttivi
- Date le tematiche di ricerca trattate, si ritiene che le possibili ricadute dei risultati attesi potranno riguardare, in senso lato, la gestione del servizio idrico integrato, essendo gli enti e le aziende ad essa preposti interessati alla elaborazione di bilanci idrici ed idrologici. È, di fatti, attuale la problematica della proiezione delle disponibilità idriche alla luce dei possibili cambiamenti climatici. Anche la gestione delle risorse idriche per usi irrigui è una delle tematiche fortemente connesse ai processi produttivi che assume valenza strategica tanto a livello nazionale quanto internazionale. L'elaborazione di scenari futuri di disponibilità e di domanda idrica nei settori dell'agricoltura rappresenta un passaggio essenziale per l'individuazione di politiche di adattamento che mirino ad aumentare l'affidabilità degli attuali sistemi idrici.
Inoltre, la complessità dei sistemi di approvvigionamento e distribuzione presenti richiede sempre di più lo sviluppo di modelli rappresentativi tanto della parte idrologica quanto di quella di gestione degli stessi sistemi, al fine di valutare l'affidabilità delle opere. (literal)
- Tecnologie
- Nel presente modulo si farà ampio ricorso all'uso di modelli matematici per la simulazione dei processi idrologici a scala sia di bacino che locale. Detti modelli saranno in parte sviluppati all'interno del gruppo mediante codici numerici originali. Saranno inoltre impiegati modelli ampiamente accreditati nel settore idrologico e idrogeologico quali il modello SWAT, negli specifici casi di studio dei progetti afferenti (anche mediante lo sviluppo di modifiche al codice base) e il modello MODFLOW. L'implementazione di database geografici per l'archiviazione ottimale, l'analisi e la modellazione di bacini idrografici e di infrastrutture idrauliche di approvvigionamento e trasporto dei volumi idrici sarà realizzata mediante lo specifico sviluppo di applicazioni compatibili con desktop-GIS.
Specifici codici di downscaling delle variabili climatiche prodotte dai modelli climatici saranno sviluppati mediante l'uso delle serie storiche disponibili nelle aree di studio considerate.
Altra categoria di modelli matematici sviluppati nel modulo è relativa alla simulazione di processi decisionali complessi relativi alla gestione delle risorse idriche (System Dynamic Modelling). (literal)
- Obiettivi
- Gli obiettivi del modulo, in linea con i progetti in corso, sono:
- valutazione di scenari climatici ottenuti mediante modelli climatici rispetto alle serie storiche disponibili alla scala di bacino (CNRs_Libano, SECLI);
- analisi dei possibili impatti sui corpi idrici conseguenti ai cambiamenti climatici e delle relative strategie di adattamento (CNRs_Libano, CLIMATEWATER, SECLI);
- individuazione delle lacune presenti negli strumenti normativi europei in materia di acque (Water Framework Directive, Drinking Water Directive, Flood Directive, COM (2007) 414 final) (CLIMATEWATER);
- valutazione degli impatti delle variazioni dei regimi pluviali sulle risorse idriche sotterranee, con riferimento a bacini idrogeologici (CNRs_Libano, SECLI);
- valutazione degli impatti del cambiamento climatico su sistemi idrici complessi (DPC-WP4). (literal)
- Stato dell'arte
- Il quadro di conoscenze scientifiche sugli impatti a medio e lungo periodo sul ciclo idrologico e le risorse idriche, conseguenti ai cambiamenti climatici, non si può considerare sufficiente. Esiste l'esigenza di studi accurati mediante opportuni modelli di simulazione degli impatti idrologici dei cambiamenti climatici, alla scala caratteristica della gestione delle risorse. Detti studi, da un lato devono garantire una descrizione appropriata dei processi idrologici mediante lo sviluppo di scenari climatici attendibili, dall'altro possono contribuire al miglioramento degli stessi modelli climatici grazie ad una descrizione più consistente dei meccanismi di bilancio idrico della superficie terrestre.
Accanto alle incertezze sulla disponibilità idrica, esiste una grande difficoltà di previsione della domanda. L'aumento dell'affidabilità delle proiezioni dei fabbisogni idrici è fondamentale per l'elaborazione dei bilanci futuri, specie quando riferiti ai fabbisogni irrigui di regioni già soggette a stress idrico. Le possibili future implicazioni sul ciclo idrologico e la gestione delle risorse idriche sono argomento quindi oggetto della ricerca proposta. (literal)
- Tecniche di indagine
- Lo sviluppo e l'impiego di modelli di simulazione idrologica sarà affrontato attraverso la rappresentazione dei principali processi idrologici: bilancio idrico del suolo grazie alla caratterizzazione dei parametri idrologici relativi, evapotraspirazione reale mediante rappresentazione parametrica delle coperture vegetali, ricarica della falda, deflusso di acque sotterranee e superficiali e interazione tra di esse, processi di dilavamento del suolo e dei nutrienti.
Tra le altre tecniche di indagine:
- utilizzo di banche dati di letteratura sui parametri del suolo e degli effetti delle attività agricole nei bacini idrografici;
- sviluppo di modelli di bilancio delle reti idriche (connessioni risorsa-utenza);
- utilizzo di metodi probabilistici in grado di rappresentare i fenomeni idrologici con particolare attenzione ai processi di pioggia all'interno dei modelli climatici e all'impatto sui regimi di deflusso dei corpi idrici superficiali e sotterranei;
Saranno utilizzati modelli decisionali in grado di simulare i comportamenti dei decisori preposti alle gestione delle risorse idriche, al fine di valutare la loro capacità di adattamento agli impatti dovuti ai cambiamenti climatici. (literal)
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