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Meteorologia e climatologia, influenza dei fattori ambientali sulle specie
Cergnago, 19 gennaio 2013
Daniele Paganelli Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente
Università di Pavia
GUIDA NATURALISTICA La Lomellina, agricoltura e natura come conoscenza
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ARGOMENTI
Climatologia
Cambiamenti climatici
Effetti su fauna e flora
Riscaldamento globale
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Tempo atmosferico
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Tempo atmosferico Clima
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La climatologia (dal greco κλίμα klima, ovvero "regione, zona", e λογία logìa) è la scienza che si occupa dello studio delle condizioni medie del tempo meteorologico in un periodo di tempo di almeno
30 anni (Climate Prediction Center).
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Climatologia descrittiva
Paleoclimatologia
Climatologia storica 8
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Dendrocronologia
Bioclimatologia
Climatologia applicata
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Fattori che determinano il clima
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Fattori geografici: - distribuzione delle terre e dei mari - distanza dal mare - correnti marine - orientamento delle masse continentali e dei sistemi montuosi - rilievi ed esposizione topografica - laghi - caratteristiche del suolo - vegetazione - uomo come agente modificatore
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Dalla combinazione dei fattori: tipi e varietà di meteo e di clima
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Clima della Terra: freddo e secco ai poli e umido all’equatore
Per caratterizzare il clima è importante conoscere la quantità di precipitazioni
ma soprattutto la loro distribuzione nel corso
dell’anno
Organismi che vivono in regioni con forti variazioni stagionali regolano i loro cicli biologici in base ad esse
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GLI ELEMENTI DEL CLIMA
• radiazione solare
• temperatura dell'aria
• precipitazioni
• umidità dell'aria
• pressione atmosferica
• venti
• CO2
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Irradianza: quantità di energia raggiante proveniente dal sole ricevuta dall’unità di superficie nell’unità di tempo
Variazioni stagionali
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Luglio ‘11 Febbraio ‘12
Maggio ‘12 Giugno ‘12
Radiazione solare
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Variazioni latitudinali di
irradianza
Variazioni di luce: la durata della illuminazione
giornaliera è alla base della vita delle piante e degli
animali 16
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Temperatura Valori elevati influenzano i processi biologici e gli ecosistemi
(es. evapotraspirazione)
Valori minimi influenzano i limiti di tolleranza degli organismi
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Acqua meteorica
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Rilevamento delle precipitazioni in tempo reale: il Radar meteorologico
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Umidità
Umidità assoluta: contenuto di vapore acqueo in atmosfera
Umidità relativa è quella misurata dagli igrometri e viene espressa come % di vapore acqueo nell’aria rispetto alla saturazione nelle stesse condizioni di temperatura e pressione.
Umidità relativa al 100% =
precipitazioni
Organismi di ambienti aridi hanno vari adattamenti per ridurre la perdita d’acqua.
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MACROCLIMA: rappresentazione climatica
generale
MESOCLIMA: indica una tendenza
MICROCLIMA: usato per il singolo sito
Informazioni sull’ecologia degli organismi da studiare 21
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A = clima tropicale piovoso B = clima asciutto C = clima temperato D = clima subartico E = clima polare
Classificazioni climatiche
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Regione mediterranea costiera Piovosità scarsa (500-600 mm/y) e mal distribuita, alta ETo(1100 mm/y), importanza dell’irrigazione.
Senza irrigazione: vite, olivo, mandorlo, cereali autunno-vernini, leguminose da granella.
In irriguo agrumi, uva da tavola, orticole precoci.
Regione mediterranea interna
Piovosità scarsa (600-700 mm/y) e mal distribuita, alta ETo(1000 mm/y), temp. minime fino a -10°C, importanza dell’irrigazione. Senza: vite, olivo, mandorlo, cereali autunno-vernini, leguminose da granella. In irriguo fruttiferi, colture orticole, barbabietola da zucchero, girasole, sorgo.
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I CLIMI D’ITALIA L’estensione in latitudine dell’Italia determina l’esistenza di due tipologie climatiche:
SUD: clima subtropicale mediterraneo
NORD: clima temperato continentale
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I CLIMI D’ITALIA In base alla temperatura si riconoscono varie tipologie climatiche:
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I CLIMI D’ITALIA In base alle precipitazione medie annue:
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I CLIMI D’ITALIA In base alla vegetazione:
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Regione alpina Precipitazione spesso nevose molto abbondanti (>1200 mm/y) e ben distribuite. Temperature medie annue basse (6-15 °C). Prevalentemente boschiva e foraggera, colture seminative come segale, patata, frumento.
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Regione padana settentrionale Clima continentale con piogge abbondanti (900-1000 mm/y) autunnali e primaverili. Le colture possibili sono molte: cereali autunno-vernini, prati polifiti, vite, fruttiferi, colture estive diverse, mais (anche non irriguo).
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Regione peninsulare interna e padana meridionale Inverni rigidi, piovosità 700-900 mm/y e meglio distribuita. Comprende zone collinari interne e pianure settentrionali. Senza irrigazione vite, cereali autunnali, medica, colture da rinnovo e da seme. In irriguo fruttiferi (pomacee, drupacee), mais, orticole.
Regione appenninica Regione molto eterogenea con piovosità mal distribuita, e forti escursioni termiche annue. Prevalentemente boschiva e foraggera, seminativi annuali quasi scomparsi.
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Clima della Pianura Padana Clima sub-continentale, dove l'influenza mitigatrice del Mar Mediterraneo non fa sentire in modo evidente i suoi effetti.
Ciò è controbilanciato dalla funzione protettiva svolta dall'arco alpino che arresta ed altera le masse d'aria di origine artica che giungono da Nord, mitigandole e dando spesso avvio ad un tipico vento di caduta, caldo e secco, denominato fohen.
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Clima della Pianura Padana Il clima è caratterizzato da un'ampia escursione termica annuale con temperature medie basse in inverno (0º/4 °C) ed alte in estate
La caratteristica conformazione "a conca" della pianura padana fa sì che sia in inverno che in estate vi sia un notevole ristagno dell'aria con effetti diversi nelle due stagioni.
La piovosità è concentrata principalmente nei mesi primaverili ed autunnali, ma nelle estati calde e umide sono frequenti i temporali, soprattutto a nord del Po.
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Rappresentazioni del clima: OMBROTERMOGRAMMI (o diagramma climatico)
Example for a climatic diagram as used in this
report. (from Lieth et al. 1999)
1 = country name, station location and elevation,
station name;
2 = the length of the observation period for
temperature and precipitation respectively;
3 = annual average of temperature and annual
precipitation sum;
4 (red) = temperature curve;
5 (blue) = precipitation time series;
6 = indication of frost periods;
7 = mean daily max. temperature for the warmest
month;
8 = mean daily min. temperature for the coldest
month.
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Pavia
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Il BIO-CLIMA: le fasce fitogeografiche
2100 m asl
2500 m asl
Foto: S. Orsenigo
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livello piena eccezionale piena abituale media annuale
media estiva
magra spinta
Acqua, massi, ciottoli
Ghiaie
Zona a vegetazione acquatica
Zona a graminacee riparie
Ghiaie, sabbie, limi Sabbie e limi
Sabbie e limi
Detriti
Zona a legno duro
Zona forestale
Alghe, muschi, altre idrofite
Ranunculetum fluitantis
Elofite
cespugli: Salice Fusaggine Viburno
Salici arborei
Ontani Frassino Acero
Faggio
Phalaridietum Petasitetum
Salici- viburnetum
Salicetum Alnetum Aceri- fraxinetum
Fagetum
Zona a legno tenero
Es. di successione vegetazionale riparia
F. Doubs ( Rodano), Giura franco-svizzero
Successione riparia e concetto di climax
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I Biomi Vasta area geografica che si estende su più continenti, caratterizzata da particolare
macroclima e popolata da caratteristiche comunità
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Riscaldamento globale
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Il cambiamento climatico è un fenomeno naturale del sistema terrestre che oscilla ciclicamente ogni 41000
anni determinando variazioni climatiche
Attualmente siamo in una fase INTERGLACIALE, ben lontani da una
glaciazione
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L’effetto serra ha permesso lo sviluppo della vita sul pianeta
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L’uomo e l’effetto serra
Velocizza il naturale processo con conseguenze sui sistemi ecologici
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Dopo la rivoluzione industriale il bilancio di CO2 non è più in equilibrio: negli ultimi 100 anni è stato registrato un incremento del 30% di CO2 in atmosfera.
1999-2000 sono state prodotte 8.5 Gt di CO2
1 Gt = al peso di 14.000.000 di persone
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Deforestazione
Le foreste assorbono CO2 con la fotosintesi ma quando viene bruciata biomassa si libera la CO2 in atmosfera
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Negli ultimi 100 anni la T media è aumentata
Pianeta: +0,7°C Alpi: +2°C
Gas Serra e il Clima IPCC (Intergovermental Panel on Climate Change) sostiene che
MOLTO PROBABILMENTE l’aumento della temperatura della Terra sia dovuto alla concentrazione dei gas serra (CO2, CH4, CFC, O3)
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Le previsioni meno pessimistiche indicano che entro il 2070-2100 la temperatura aumenterà tra 1,8°C e 6.4°C
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Uragano Katrina Agosto 2005
Effetto serra
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Gli effetti del cambiamento climatico
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Il cambiamento climatico e i fiumi Tropicalizzazione del clima = periodi siccitosi / brevi periodi di pioggia intensa
Fenomeno naturale = Fiumare
- Riduzione delle piogge - Artificializzazione - Captazioni idriche
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Gli organismi dei fiumi perenni hanno caratteristiche che li rendono sensibili alle alterazioni idrologiche
- Dimensioni medio-grandi - Cicli vitali lunghi
- Dispersione acquatica - Utilizzo di rifugi iporreici
- Mancanza di stadi quiescenti
Comunità povera e banalizzata: pochi
gruppi estremamente tolleranti e con
elevata capacità di dispersione
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Specie ittiche termofile
Barbus barbus
Gobio gobio
Leucociscus cephalus Buisson et al., 2008
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Specie ittiche termofile
Barbus barbus
Gobio gobio
Leucociscus cephalus
Specie ittiche stenoterme fredde
Cottus gobio
Salmo (trutta) trutta
Buisson et al., 2008
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Fiumi in piena: fenomeno naturale
Le comunità biologiche hanno
evoluto meccanismi per superare questi fenomeni naturali
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Fiumi in piena: fenomeno naturale che può provocare danni all’uomo
Le comunità biologiche hanno
evoluto meccanismi per superare questi fenomeni naturali
>> Erosione >> Sedimento trasportato Distruzione microhabitat
Alterazioni delle comunità
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Come risponderanno le piante? - Adattamento ? - Migrazione ? - Estinzione ?
Perdita di biodiversità molto elevata, fino al 60% delle specie delle catene montuose attorno al bacino del Mediterraneo (Thuiller et al., 2005)
La migrazione è già in corso (Parolo & Rossi, 2008; Grabherr et al., 1994)
Thuiller et al. 2005. PNAS, Vol 102
Gli effetti del cambiamento climatico
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La risposta al cambiamento climatico sarà specie-specifica.
E’ comunque possibile prevedere variazioni all’interno delle comunità vegetali in alta quota.
Climate warming could shift the timing of seed germination in alpine plants Mondoni A., Rossi G., Orsenigo S., Probert R.
Annals of Botany, 2012 in press
Per chi fosse interessato ad approfondire
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… nel prossimo incontro parleremo di:
Temperatura
Acqua Luce
Interazione
con gli organismi
Fattori limitanti e valenza ecologica
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Meteorologia e climatologia, influenza dei fattori ambientali sulle specie
Daniele Paganelli Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente
Università di Pavia Via S. Epifanio 14, 27100 Pavia
E-mail: [email protected]
GUIDA NATURALISTICA La Lomellina, agricoltura e natura come conoscenza