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Clima: cambiamenti nel tempo e impatto in agricoltura

Dal Convegno ‘Nuove resilienze metropolitane dalle patologie ed emergenze dell’acqua’ – Mondohonline, 22 marzo 2018

Cambiamenti climatici e risorse idriche per l’agricoltura – di Luigi Mariani (*)

 

Inquadramento storico del problema

Il clima del pianeta è in continuo mutamento per effetto di fattori naturali di tipo astronomico, geografico, oceanico, ecc. (Pinna, 2016). A tale variabilità naturale si sovrappone l’effetto antropico attraverso fenomeni quali i cambiamenti di uso del suolo e l’emissione in atmosfera di gas ad effetto serra (anidride carbonica, metano, ecc.).

In particolare negli ultimi 2 milioni di anni (quaternario) il clima del pianeta (in precedenza molto più caldo – figura 1) ha presentato caratteristiche oscillazioni con alternanza di lunghe fasi glaciali (le ultime delle quali sono le glaciazioni di Mindel, Riss e Wurm) e di più brevi fasi interglaciali, nell’ultima delle quali (Olocene) stiamo oggi vivendo.

Gli ultimi 4 interglaciali precedenti al nostro hanno goduto di temperature a tal punto superiori a quelle attuali da portare al totale scioglimento della calotta glaciale groenlandese (Mc Gregor et al., 2015) e a un livello del mare di 5-8 metri superiore a quello attuale (Antonioli e Silenzi, 2007) il che ci dimostra la potenza con cui si esprimeva la variabilità naturale in epoche in cui l’effetto antropico era irrilevante. Durante l’Olocene, dopo una fase molto calda fra 8000 e 5000 anni orsono e nel corso della quale è probabile che si sia avuta la quasi totale scomparsa dei ghiacciai alpini (Hormes et al., 2001; Goehring et al., 2011), le temperature hanno iniziato a calare con una discesa che, seppur temporaneamente interrotta da alcune fasi più calde (optimum miceneo, romano e medioevale), le ha portate a raggiungere il loro livello più basso nella Piccola Era Glaciale – PEG (1250-1850), epoca durante la quale le cronache narrano di gravissime difficoltà di approvvigionamento alimentare e di sopravvivenza per le popolazioni alpine e delle alte latitudini (Behringer, 2013).

Dopo il 1850 le temperature hanno ripreso a salire portandoci alla fase attuale di riscaldamento nella quale un contributo antropico significativo è rintracciabile soprattutto nell’incremento delle temperature globali registratosi dal 1977 ad oggi. In tal senso è utile segnalare che Ziskin & Shaviv (2012), applicando un Energy Balance Model hanno stimato che il 60% del trend crescente delle temperature osservato nel XX secolo è di origine antropica ed il 40% di origine solare.
Se osserviamo gli andamenti delle temperature europee dal 1655 al 2017 raffigurati in figura 2 (Mariani e Zavatti, 2017) troviamo riscontro a quanto detto in precedenza. Inoltre tale diagramma ci dà modo di evidenziare alcuni tratti caratteristici.

Anzitutto il periodo indagato è suddivisibile in tre fasi climatiche omogenee individuate grazie all’analisi di discontinuità e che vanno rispettivamente dal 1655 al 1709, dal 1710 al 1942 e dal 1943 ad oggi. Si noti poi che il 2017, con +1.38°C rispetto alla media 1961-90, si colloca al sesto posto fra i più caldi dal 1655 a oggi. Inoltre fra i 30 anni più caldi dal 1655, 6 ricadono nel XVIII secolo (1779, 1775, 1773, 1727, 1723, 1722), 11 nel XX (2000, 1999, 1997, 1995, 1994, 1992, 1990, 1989, 1949, 1934) e ben 14 nel XXI secolo. Peraltro la frequenza di anni caldi del XVIII secolo, alternati ad anni molto freddi, indusse lo storico del clima Emmanuel Leroy Ladurie ad intitolare Canicules et glaciers un testo del 2004 in cui affrontava il tema della PEG. Analizzando poi i 30 anni più freddi dal 1655 ad oggi si evidenzia che 10 ricadono nel XVII secolo (1674, 1675, 1684, 1688, 1691, 1692, 1694, 1695, 1697, 1698), 9 nel XVIII (1702, 1707, 1708, 1709, 1740, 1784, 1785, 1786, 1799), 11 nel XIX (1805, 1809, 1812, 1814, 1816, 1829, 1838, 1855, 1871, 1879, 1888) mentre nessuno è presente in XX (solo al 34° posto troviamo il 1940 ed al 39° il 1956) e XXI secolo. Anno più freddo in assoluto è stato il 1740 mentre solo al 19° posto si colloca il 1816, il famoso “anno senza estate”.

Uno sguardo complessivo alla serie storica europea 1655-2017 indica la presenza di una sensibilissima variabilità interannuale, con anni freddi che si alternano ad anni caldi, il che si traduce nel classico andamento a “dente di sega”. Tale variabilità è presente nell’intera serie e consente di contestare in modo immediato l’affermazione secondo cui il clima europeo prima dell’era dell’Anthropogenic Global Warming (AGW) fosse un clima più stabile. Giova altresì dire che la grande variabilità interannuale è frutto della circolazione generale e delle strutture di blocco responsabili dell’afflusso verso la nostra area di masse d’aria con caratteristiche peculiari (aria artica, polare e subtropicale nelle loro forme marittime e continentali).

Si osserva inoltre la presenza di una ciclicità pluriennale con cicli di durata media di 60-70 anni, messa in luce in figura 2a dall’interpolante a media mobile (linea nera). Tale ciclicità è effetto dei cicli caratteristici delle temperature dell’Oceano Atlantico e dell’intensità delle grandi correnti occidentali, maestoso fiume d’aria che scorre alle medie latitudini. La potenza di tale ciclicità pluriennale è notevolissima. Ad esempio dagli anni 50 agli anni 70 del XX secolo essa ha dato luogo al calo delle temperature europee, riportatesi su valori al di sotto della media dell’intera serie che è di -0.28°C di scostamento rispetto alla media 1961-1990 (figura 2b – linea verde).

 

Figura 2b – Change analysis eseguita con il metodo di Bai e Perron. In tal modo si individuano tre fasi climatiche omogenee separate da 2 breakpoints, il primo dei quali ha come anno più probabile il 1709 e il secondo il 1942. Si osservi inoltre che Il breakpoint più antico ricade con un 99% di probabilità negli anni compresi fra 1666 e 1755 mentre il secondo ricade con un 99% di probabilità negli anni compresi fra 1926 e 1956. In blu è la media dei tre sottoperiodi omogenei e in verde la media dell’intera serie.

 

Se ci riferiamo al periodo 1961-2017 possiamo rilevare che a livello europeo le temperature del sottoperiodo che va dal 1991 al 2017 sono di +1,0°C superiori a quelle del 1961-1990 (tabella 1).

Tale fenomeno trova perfetto riscontro a livello padano–alpino (come dimostrano i dati per l’area rurale circostante Milano riportati in tabella 1) ove le temperature più elevate sono all’origine di minori livelli di innevamento e di un sensibile arretramento delle masse glaciali alpine. Da rilevare inoltre un incremento sensibile nella frequenza delle ondate di caldo, tanto è vero che nell’area rurale prossima a Milano il numero medio di giorni annui con temperature superiori a 33°C è passato da 2.8 giorni del 1951-2000 a 11.4 giorni del 2001-2016 mentre il numero medio di giorni annui con temperature superiori a 35°C è passato da 0.3 giorni del 1951-2000 ai 2.7 giorni del 2001-2016 (Mariani, 2017).

Abbiamo fin qui parlato di temperature. Per quanto attiene invece alle precipitazioni, le stesse si mantengono su valori grossomodo stazionari a livello di valori medi annui (figura 4 e tabella 3). In particolare si noti che la tabella 3, riferita a 12 stazioni italiane con serie storiche lunghe, evidenzia la sostanziale stazionarietà delle precipitazioni del trentennio 1961-90 e del periodo 1991-2017 rispetto all’intera serie.

Figura 4 – Precipitazioni totali annue per tre stazioni storiche dell’area italiana

La stessa intensità (mm per evento) non manifesta incrementi rilevanti, come emerge dai diagrammi in figura 5, che illustrano l’intensità in mm per giorno piovoso nel periodo 1973-2017 per le tre macroaree dell’Italia del Nord, del Centro e del Sud dedotti dai dati delle 202 stazioni pluviometriche afferenti alla rete GSOD.

Tali valutazioni sono confermate dall’analisi statistica sulla significatività dei trend svolta con il test Z di Mann Kendall eseguito con il pacchetto statistico Makesens 1_0 (Salmi et al., 2002) (tabella 2).

Da tale analisi emerge che i trend per il periodo 1973-99 sono significativi solo per il Sud e per l’Italia nel suo complesso e non significativi per Nord e Centro. Non significativi sono inoltre tutti i trend per il periodo 2000-2017. In sintesi tali dati smentiscono gli allarmi relativi a incrementi “parossitici” delle intensità delle precipitazioni sull’area italiana. A risultati analoghi era peraltro giunto un mio lavoro scientifico riferito all’intero areale mediterraneo (Mariani e Parisi, 2013) e alla Lombardia (Parisi, Mariani e Cola, 2014). Preciso per completezza d’informazione che i lavori citati sono tutti riferiti a serie giornaliere. Dati diversi si potrebbero forse ottenere lavorando su serie precipitative orarie, le quali tuttavia presentano spesso forti limiti in termini di lunghezza e continuità della serie.

In sintesi dunque i dati presentati evidenziano che negli ultimi 50 anni il cambiamento climatico per l’area italiana si è caratterizzato per:

– aumento delle temperature medie annue di circa 1°C
– aumento della frequenza nelle ondate di caldo
– stazionarietà delle precipitazioni totali
– modesti incrementi nelle intensità medie giornaliere delle precipitazioni.

A ciò va aggiunto che al momento le evidenze di trend in crescita negli eventi estremi (tornado, cicloni tropicali, grandi alluvioni, ecc.) sono modeste come evidenzia lo stesso IPCC nella sua monografia sugli eventi estremi uscita nel 2012. Daltronde il miglior indicatore delle benignità sostanziale del clima attuale per l’agricoltura è dato dal trend delle rese ettariali medie globali dal 1961 al 2013 per le 4 colture responsabili di oltre il 60% dell’approvvigionamento di cibo a livello globale (mais, riso, frumento e soia).

Figura 7 – Rese ettariali del mais in Italia dal 1921 al 2009 (fonte: ISTAT)


Si noti il trend gradualmente crescente che non sarebbe possibile in presenza di cambiamenti climatici distruttivi. Inoltre a livello italiano un clima meno favorevole all’agricoltura non si concilierebbe con il trend decrescente dei rimborsi delle compagnie assicuratrici in agricoltura espressi in % rispetto ai premi versati dagli assicurati (figura 7).
 
 
Le conseguenze per l’agricoltura

L’aumento di 1°C delle temperature medie annue si traduce in:

– un modesto incremento dei consumi evapotraspirativi delle colture: da stime eseguite con il modello di Hargreaves e Samani i consumi evapotraspirativi medi annui della coltura di riferimento salgono da 1020 a 1039 mm (+2,8% pari a circa mezza irrigazione di aumento)

– un allungamento della stagione di crescita per le colture estive (periodo compreso fra ultima gelata primaverile e prima gelata autunnale) stimabile in 15-25 giorni, il che comporta il vantaggio di poter usufruire di varietà a ciclo più lungo e dunque più produttive

– un anticipo nella fenologia delle colture stimabile in 1-2 settimane, il che presenta svariati vantaggi (es. raccolta anticipata dei cereali vernini – frumento, orzo, ecc. – con possibilità di seminare in anticipo la coltura estiva successiva; raccolta anticipata per vite, melo, pero e cereali estivi con maggiori probabilità di sfuggire alla fase piovosa autunnale).

Si noti che parallelamente alla variabilità del clima si è assistito ad un sensibile miglioramento nelle agrotecniche e nella genetica (es: mais ibridi sempre più performanti) che almeno fino agli anni ’90 ha dato luogo ad incrementi produttivi considerevoli nelle grandi colture. Al riguardo in figura 6 sono riportati gli andamenti produttivi del mais in Italia dal 1921 al 2009 (fonte: ISTAT).
 

 
Figura 6 – Rese delle 4 colture che nutrono il mondo. Si noti il trend crescente che non sarebbe possibile in presenza di cambiamenti climatici distruttivi. Più nello specifico è triplicata per il frumento (da 1.24 a 3.26 t/ha = +200% = +3.8% l’anno), quasi triplicata per il mais (da 1.9 a 5.5 t/ha =+183% = +3.5% l’anno), più che raddoppiata per il Riso (da 1.9 a 4.5 t/ha =+140% = +2.6% l’anno) e più che raddoppiata Soia (da 1.2 a 2.5 t/ha =+119%=+2.3% l’anno)
 
Si noti l’enorme incremento produttivo: dalle 1.7 t/ha della decade 1921-30 alle 2.7 del 1951-60 alle 9.2 del 2000-2009. In sostanza negli anni più recenti si produce il 340% di quanto si produceva nella decade 1951-60, il che ha comportato un incremento analogo dei consumi irrigui (stanet la costanza del rapporto fra consumi idrici e produzione), per cui dove si facevano 1-2 irrigazioni se ne fanno oggi 6-8. Peraltro dal diagramma si nota anche la stasi nelle produttività del mais in atto dal 1995 e che non ha precedenti dal 1945. Tale stasi non è dovuta tanto al cambiamento climatico quanto alla scelta (a mio avviso sciagurata) di rinunciare all’uso di sementi OGM, con conseguente arretratezza tecnologica che .si traduce nel fatto che gli Stati Uniti, una volta sede di una maiscoltura estensiva e a basse rese, presentano oggi rese superiori a quelle italiane ed europee.
 
Tale fenomeno non dev’essere sottaciuto a minimizzato in quanto la scarsa produttività del mais e della soia ci costringe oggi ad importare il 35% dei mangimi con cui produciamo quelli che con il vino sono i nostri maggiori prodotti da esportazione (i due grana e i due prosciutti crudi), e i mangimi che importiamo sono i gran parte OGM, in perfetta analogia a quanto accade nel settore energetico per il nucleare.

Riflessi sull’agricoltura della nuova fase climatica in atto e scenari futuri

L’agricoltura irrigua è oggi fondamentale in termini di sicurezza alimentare globale in quanto occupa il 25% degli arativi ma è responsabile del 40% della produzione agricola globale. Pertanto non possiamo oggi permetterci di ridurre le superfici irrigue ma anzi dovremmo incrementarle con lo scopo di aumentare e stabilizzare le rese delle diverse colture (mais, riso, frumento, soia, ecc.).
 
Anzitutto credo utile segnalare che l’arretramento delle masse glaciali, qualora proseguisse in futuro, potrebbe mettere a repentaglio l’approvvigionamento idrico a scopi irrigui specie per quei fiumi (es. Dora Baltea, Sesia) che ricevono acqua direttamente dai ghiacciai senza l’intermediazione dei laghi prealpini. Meno problematica dovrebbe invece rivelarsi la questione nel caso in cui il sistema irriguo è rifornito dai grandi laghi prealpini (come nel caso della Lombardia) i quali di norma ricaricano le loro riserve anche durante il periodo estivo in virtù della buona piovosità dell’area alpina interna, la quale presenta un caratteristico massimo pluviometrico estivo.
 
Un eventuale incremento futuro del rischio climatico di siccità estiva in ambito padano potrebbe spingere ad estendere le colture di cereali vernini (in primis frumento, orzo e triticale) da
supportare se del caso con irrigazioni di soccorso. Al contempo potrebbero espandersi colture estive più parsimoniose in termini di consumi idrici rispetto al mais e al riso in coltura sommersa (penso a riso in coltura non sommersa, sorgo, girasole e soia). E’ questa una strada che porterebbe comunque a sensibili cali di resa rispetto a quelli offerti dal mais.
 
L’altra soluzione può essere quella di spostarsi verso sistemi irrigui più efficienti (microirrigazione, grandi ali piovane) e su questo parlerà il professor Maggiore. In complesso comunque è a mio avviso fondamentale per la nostra agricoltura riagganciare il treno dell’innovazione tecnologica nei settori delle genetica e delle tecniche colturali, innovazione che oggi si declina in agricoltura conservativa, agricoltura di precisione, difesa integrata delle colture e ricorso alle tecniche più evolute di miglioramento genetico.

Conclusioni

Abbiamo visto che il cambiamento climatico non è fin qui all’origine di problemi produttivi consistenti per la nostra agricoltura e più in generale per l’agricoltura mondiale e che la limitazione nelle risorse idriche che si manifesta in pianura padana è soprattutto da attribuire al rilevantissimo incremento di produttività registrato dagli anni 50 ad oggi. Tale vincolo può essere oggi superato grazie all’innovazione nelle tecniche irrigue e più in generale nelle tecniche colturali e nella genetica. L’innovazione è peraltro la miglior ricetta anche per disporre di un’agricoltura più resiliente rispetto ai cambiamenti climatici futuri e per dare ancora una volta ragione al professor Emmanuel Leroy Ladurie, secondo il quale la storia della civiltà umana è da un certo punto di vista la storia della lotta fin qui vittoriosa contro la dittatura del clima (Vasak, 2010).

 

(*) Università degli studi di Milano – DISAA; Società Agraria di Lombardia; Museo Lombardo di Storia dell’Agricoltura 

Link alla video-registrazione dell’intervento

 

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