Coefficienti di Deflusso Fluviale in Umbria

L’osservazione del trend climatico e le modifiche previste per i prossimi decenni mostrano che i cambiamenti delle temperature e delle precipitazioni in Europa variano da regione a regione, con un aumento delle temperature in tutto il continente, un incremento delle precipitazioni nella parte Nord e una decrescita a Sud, in accordo con i risultati riscontrati già dal Quinto Rapporto di Valutazione dell’IPCC (Kovats et al., 2014) e sostanzialmente confermato nel Sesto (Bednar-Friedl et al., 2022). Gli studi mettono in evidenza che è previsto un significativo incremento delle temperature massime, dei periodi siccitosi e degli eventi meteorici estremi, con variazioni da regione a regione all’interno dell’Europa stessa. I deflussi fluviali hanno subito una riduzione nel Sud Europa e nelle regioni dell’Est, mentre nel Nord è stato riscontrato un incremento (Stahl et al., 2010; Wilson et al., 2010). Un aumento della portata massima negli ultimi cinquant’anni è stato osservato in parte della Germania (Petrow et al., 2007), nel bacino del fiume Mosa (Tu et al., 2005), in parte dell’Europa Centrale (Villarini et al., 2011), in Russia (Semenov, 2011) e nel Nord-Est della Francia (Renard et al., 2008), mentre una decrescita è stata riscontrata in Repubblica Ceca (Yiou et al., 2006) e una situazione di stazionarietà interessa un’altra parte della Germania (Bormann et al., 2011) e alcuni paesi nordici (Wilson et al., 2010). Si prospetta che i cambiamenti climatici influenzeranno notevolmente e in maniera differenziata i sistemi idrologici dei bacini idrografici (Settele et al., 2014). Infatti, è previsto che la ricorrenza delle portate con attuale tempo di ritorno di 100 anni sia destinata a crescere nell’Europa continentale, mentre si dovrebbe ridurre in alcune regioni del Nord e Sud Europa entro il 2100 (Dankers e Feyen, 2008; Rojas et al., 2012). I risultati delle simulazioni effettuate da diversi studi sul cambiamento climatico a livello regionale e globale prevedono un incremento della durata e dell’intensità dei periodi siccitosi nell’Europa Centrale e nella parte Sud (Gao e Giorgi, 2008; Tsanis et al., 2011). Anche nelle regioni in cui le precipitazioni sembra siano in aumento, i periodi siccitosi potrebbero diventare più severi come risultato della crescente evapotraspirazione (Wong et al., 2011). L’analisi della tendenza degli eventi meteorici estremi e delle portate, in alcuni bacini, mette in evidenza un maggior rischio di fenomeni alluvionali a scala regionale e molti territori mostrano un incremento delle precipitazioni intense (Seneviratne et al., 2012). Globalmente, i costi associati ai danni prodotti dagli eventi di piena sono aumentati a partire dal 1970, sebbene tale incremento sia in parte dovuto ad una maggiore esposizione delle popolazioni e dei beni a tali fenomeni (Handmer et al., 2012; Visser et al., 2014; Hoegh-Guldberg et al., 2018; Merz et al., 2021). La validità di queste evidenze risulta però in molti casi limitata dalla disponibilità di lunghe serie storiche di dati all’interno dei bacini idrografici. In aggiunta, nell’analisi elle variazioni termo-idro-pluviometriche risulta molto difficile distinguere il ruolo svolto dal cambiamento climatico e dall’attività antropica. Come detto, in Europa i deflussi fluviali hanno subito una decrescita nella parte meridionale e orientale del continente e sono, in generale, aumentati nelle restanti regioni (Stahl et al., 2012), in particolare nelle zone settentrionali (Wilson et al., 2010). In Nord America un incremento dei deflussi fluviali è stato osservato nel bacino del fiume Mississippi, mentre in Cina è stata riscontrata una decrescita consistente nel fiume Giallo, con una riduzione delle precipitazioni del 12% in estate e autunno, mentre il fiume Yangtze mostra un leggero incremento dei deflussi prodotto da un aumento delle piogge monsoniche (Piao et al., 2010). È importante tenere in considerazione il fatto che tali tendenze possono essere influenzate anche da altri fattori, che interagiscono con la generazione dei deflussi fluviali, quali il cambio d’uso del suolo, le pratiche di irrigazione e l’urbanizzazione (Jones, 2011). Significativi andamenti decrescenti si riscontrano, invece, alle basse e medie latitudini, a causa del riscaldamento globale, in particolare nell’Africa Occidentale, nel Sud Europa, nella parte Orientale e Meridionale del continente asiatico, nella parte Est dell’Australia, negli Stati Uniti Occidentali e nelle zone settentrionali del Sud America (Dai, 2013), mettendo a rischio la disponibilità della risorsa idrica in ognuno di questi territori. In generale, quindi, in Europa si prevedono due contrapposte tendenze, un aumento del rischio di inondazioni nella parte Nord e un incremento dello sfruttamento delle risorse idriche nella parte più a Sud. Gli effetti attesi all’interno di un bacino idrografico dipendono dalla sensibilità dello stesso al cambiamento delle caratteristiche climatiche e alla variazione prevista dell’intensità e della distribuzione stagionale delle precipitazioni, delle temperature e dell’evaporazione (Jiménez Cisneros et al., 2014). In aggiunta al cambiamento climatico il futuro dei sistemi idrografici e, quindi, della risorsa idrica sarà fortemente influenzato dai cambiamenti demografici, socioeconomici e tecnologici, così come dalle modifiche dello stile di vita e quindi del benessere. Ci si aspetta che i cambiamenti nell’uso e copertura del suolo influenzino fortemente, in futuro, i sistemi idrografici delle diverse regioni. Ad esempio, la crescente urbanizzazione può aumentare il rischio di inondazioni e ridurre la ricarica delle falde, con una diminuzione della risorsa idrica sotterranea. Risulta particolarmente importante il futuro sfruttamento del suolo a scopo agricolo e specialmente l’irrigazione, a cui è attribuito una rilevante percentuale del consumo globale di acqua dolce e che influenza gravemente la quantità di risorsa idrica disponibile per l’uomo e gli ecosistemi. A causa della crescita demografica ed economica, ma anche del cambiamento climatico, l’utilizzo di acqua dolce a scopo irriguo potrebbe aumentare significativamente in futuro, così come potrebbe aumentare il quantitativo di acqua estratta dalle falde sotterranee a questo scopo, a causa della crescente variabilità della risorsa idrica superficiale dovuta anch’essa al cambiamento climatico (Taylor et al., 2013). Alla luce di queste considerazioni, il presente rapporto si pone l’obiettivo di analizzare l’interazione tra la generazione dei deflussi fluviali, il cambio d’uso del suolo e il cambiamento climatico nei territori della Regione Umbria, selezionando bacini di differente estensione e con diverse caratteristiche. Analizzando i dati di pioggia e di portata disponibili per i bacini di interesse è possibile determinare il coefficiente di deflusso, definito come il rapporto tra i volumi defluiti attraverso la sezione di chiusura e quelli affluiti, che sono costituiti dalle precipitazioni avvenute sulla superficie del bacino idrografico sotteso dalla stessa sezione; il coefficiente di deflusso permette quindi di conoscere le perdite avvenute all’interno di un bacino ed esaminando i valori assunti da questa grandezza possono essere valutate le variazioni subite dal regime degli afflussi-deflussi nel corso del tempo. In sintesi, in questo volume si perseguono i seguenti obiettivi: (i) analizzare dati di portata e pluviometrici al fine di identificare i bacini idrografici della regione Umbria in cui sono presenti consistenti serie storiche e che dunque sono i più rappresentativi; (ii) determinare gli afflussi pluviometrici medi e i coefficienti di deflusso per i bacini selezionati al punto precedente; (iii) determinare l’andamento temporale dei coefficienti di deflusso, individuando eventuali trend attraverso l’uso dei più comuni test statistici; (iv) analizzare la correlazione tra i coefficienti di deflusso e i principali fattori che potenzialmente concorrono alla loro variazione.