Gli acquiferi carbonatici costituiscono importanti risorse idriche sotterranee in Italia, in Europa e nel mondo. Per diverse regioni dell’Italia meridionale, essi rappresentano la principale risorsa per l’approvvigionamento potabile e termo-minerale, essendo sede di un volume idrico medio annuo stimato in circa 4.100×106 m3/a (Celico, 1983; Celico et alii, 2011; Allocca et alii, 2007). La gran parte delle sorgenti basali e delle falde idriche in rete dei rilievi carbonatici dell’Appennino meridionale sono, infatti, captate per alimentare le grandi aree metropolitane, tramite diversi sistemi acquedottistici come l’Acquedotto del Peschiera, l’Acquedotto della Campania Occidentale e l’Acquedotto Pugliese. Il tasso di utilizzazione della risorsa idrica sotterranea per i comparti potabile, irriguo e industriale appare variabile da regione a regione (Allocca et alii, 2007) e, in taluni casi, come la Campania, le disponibilità idriche sotterranee residue, connesse con il regime idrologico naturale delle sorgenti e falde, sono scarse o comunque limitate (Allocca et alii, 2009). Recenti studi idrogeologici hanno evidenziato per un ampio settore dell’Italia meridionale una complessa variabilità ciclica pluriennale delle precipitazioni totali annue e delle temperature dell’aria, correlabile con fenomeni atmosferici riconducibili alla circolazione delle masse d’aria umida provenienti dall’Oceano Atlantico (De Vita e Fabbrocino, 2005; 2007). Tali fluttuazioni pluriennali delle precipitazioni sono influenzate dalle variazioni del gradiente barometrico esistente tra l’anticiclone delle Azzorre e la depressione dell’Islanda, noto in letteratura come Oscillazione del Nord Atlantico (NAO). Una delle principali problematiche idrogeologiche derivanti dai mutamenti climatici è rappresentato dalla variabilità, da annuale a pluriennale, della ricarica degli acquiferi, che influenza fortemente la disponibilità delle risorse per i diversi sistemi acquedottistici e la salvaguardia degli equilibri quali-quantitativi dei corpi idrici sotterranei e superficiali prevista dall’attuale normativa comunitaria e nazionale (Direttiva 2000/60/CE, Direttiva 2006/118/CE e D.L. 30/2009). Nel presente lavoro è stata analizzata la variabilità della ricarica degli acquiferi carbonatici dell’Appennino meridionale, alla luce degli effetti indotti dalla variabilità climatica pluriennale sulla ricarica degli acquiferi, attraverso il calcolo del bilancio idrologico in ambiente GIS e l’applicazione di tecniche geostatistiche, basate sull’utilizzo di lunghe serie storiche di dati di precipitazioni e di temperatura (circa 90 anni). Il database meteoclimatico implementato si riferisce al periodo 1926÷2010 e a stazioni ricadenti nell’area dell’ex S.I.M.N. - Compartimento di Napoli. Per la base-dati pluviometrica sono stati utilizzati in totale 15.502 dati di pioggia (pioggia totale annua) su 465 stazioni pluviometriche, mentre per il data-set termometrico, la serie storica è costituita da 4.053 osservazioni (temperatura media annua), per un totale di 232 stazioni. Differenti tecniche e metodologie sono state impiegate per l’analisi dei dati idrologici, tra cui la cross-correlazione ed alcuni testi di significatività della correlazione. In particolare, per l’analisi degli effetti della variabilità climatica sulla ricarica degli acquiferi carbonatici, sono state elaborate, mediante la tecnica del kriging, mappe numeriche (raster) di pioggia totale annua, di temperatura media annua dell’aria e, successivamente, di evapotraspirazione reale medio-annua calcolata mediante la formula empirica di Turc (Turc, 1954). Dall’overlay di carte numeriche di precipitazione totale annua, di evapotraspirazione reale annua e di precipitazioni efficaci si è ottenuto, per ogni anno, il valore di infiltrazione efficace per ogni singolo acquifero carbonatico, mediante l’utilizzo dei coefficienti di infiltrazione potenziale (Boni et al., 1982; Celico, 1983; Allocca et alii, 2007; 2009). I principali risultati ottenuti dall’analisi integrata dei dati meteo-climatici e idrogeologici sono così elencati. 1. La distribuzione areale delle piogge totali annue evidenzia un “effetto altitudine” e un “effetto continentalità”, con valori di pioggia progressivamente crescenti con la quota delle stazioni pluviometriche e decrescenti all’allontanarsi dalla linea di costa, verso l’interno. 2. I dati termometrici delle diverse stazioni mostrano un forte legame con la quota, sia a scala annuale sia considerando il valore medio di lungo periodo. 3. La serie storica delle precipitazioni evidenzia altresì un decremento dei quantitativi di pioggia totali annui per l’ultimo trentennio 1980÷2010, pari a circa il 10% del valore medio dell’intero periodo 1921÷2010; viceversa, la temperatura media annua mostra un aumento, per l’ultimo trentennio, pari a 0,05 °C, rispetto al valore medio del’intero periodo 1926÷2010. 4. L’andamento temporale dell’infiltrazione efficace (ricarica annuale) mostra una spiccata ciclicità interannuale, fortemente correlata con la variazione delle precipitazioni e dell’indice NAO.

La variabilità climatica in Italia meridionale e gli effetti sulla ricarica degli acquiferi carbonatici

ALLOCCA, VINCENZO;DE VITA, PANTALEONE;MANNA, FERDINANDO
2012

Abstract

Gli acquiferi carbonatici costituiscono importanti risorse idriche sotterranee in Italia, in Europa e nel mondo. Per diverse regioni dell’Italia meridionale, essi rappresentano la principale risorsa per l’approvvigionamento potabile e termo-minerale, essendo sede di un volume idrico medio annuo stimato in circa 4.100×106 m3/a (Celico, 1983; Celico et alii, 2011; Allocca et alii, 2007). La gran parte delle sorgenti basali e delle falde idriche in rete dei rilievi carbonatici dell’Appennino meridionale sono, infatti, captate per alimentare le grandi aree metropolitane, tramite diversi sistemi acquedottistici come l’Acquedotto del Peschiera, l’Acquedotto della Campania Occidentale e l’Acquedotto Pugliese. Il tasso di utilizzazione della risorsa idrica sotterranea per i comparti potabile, irriguo e industriale appare variabile da regione a regione (Allocca et alii, 2007) e, in taluni casi, come la Campania, le disponibilità idriche sotterranee residue, connesse con il regime idrologico naturale delle sorgenti e falde, sono scarse o comunque limitate (Allocca et alii, 2009). Recenti studi idrogeologici hanno evidenziato per un ampio settore dell’Italia meridionale una complessa variabilità ciclica pluriennale delle precipitazioni totali annue e delle temperature dell’aria, correlabile con fenomeni atmosferici riconducibili alla circolazione delle masse d’aria umida provenienti dall’Oceano Atlantico (De Vita e Fabbrocino, 2005; 2007). Tali fluttuazioni pluriennali delle precipitazioni sono influenzate dalle variazioni del gradiente barometrico esistente tra l’anticiclone delle Azzorre e la depressione dell’Islanda, noto in letteratura come Oscillazione del Nord Atlantico (NAO). Una delle principali problematiche idrogeologiche derivanti dai mutamenti climatici è rappresentato dalla variabilità, da annuale a pluriennale, della ricarica degli acquiferi, che influenza fortemente la disponibilità delle risorse per i diversi sistemi acquedottistici e la salvaguardia degli equilibri quali-quantitativi dei corpi idrici sotterranei e superficiali prevista dall’attuale normativa comunitaria e nazionale (Direttiva 2000/60/CE, Direttiva 2006/118/CE e D.L. 30/2009). Nel presente lavoro è stata analizzata la variabilità della ricarica degli acquiferi carbonatici dell’Appennino meridionale, alla luce degli effetti indotti dalla variabilità climatica pluriennale sulla ricarica degli acquiferi, attraverso il calcolo del bilancio idrologico in ambiente GIS e l’applicazione di tecniche geostatistiche, basate sull’utilizzo di lunghe serie storiche di dati di precipitazioni e di temperatura (circa 90 anni). Il database meteoclimatico implementato si riferisce al periodo 1926÷2010 e a stazioni ricadenti nell’area dell’ex S.I.M.N. - Compartimento di Napoli. Per la base-dati pluviometrica sono stati utilizzati in totale 15.502 dati di pioggia (pioggia totale annua) su 465 stazioni pluviometriche, mentre per il data-set termometrico, la serie storica è costituita da 4.053 osservazioni (temperatura media annua), per un totale di 232 stazioni. Differenti tecniche e metodologie sono state impiegate per l’analisi dei dati idrologici, tra cui la cross-correlazione ed alcuni testi di significatività della correlazione. In particolare, per l’analisi degli effetti della variabilità climatica sulla ricarica degli acquiferi carbonatici, sono state elaborate, mediante la tecnica del kriging, mappe numeriche (raster) di pioggia totale annua, di temperatura media annua dell’aria e, successivamente, di evapotraspirazione reale medio-annua calcolata mediante la formula empirica di Turc (Turc, 1954). Dall’overlay di carte numeriche di precipitazione totale annua, di evapotraspirazione reale annua e di precipitazioni efficaci si è ottenuto, per ogni anno, il valore di infiltrazione efficace per ogni singolo acquifero carbonatico, mediante l’utilizzo dei coefficienti di infiltrazione potenziale (Boni et al., 1982; Celico, 1983; Allocca et alii, 2007; 2009). I principali risultati ottenuti dall’analisi integrata dei dati meteo-climatici e idrogeologici sono così elencati. 1. La distribuzione areale delle piogge totali annue evidenzia un “effetto altitudine” e un “effetto continentalità”, con valori di pioggia progressivamente crescenti con la quota delle stazioni pluviometriche e decrescenti all’allontanarsi dalla linea di costa, verso l’interno. 2. I dati termometrici delle diverse stazioni mostrano un forte legame con la quota, sia a scala annuale sia considerando il valore medio di lungo periodo. 3. La serie storica delle precipitazioni evidenzia altresì un decremento dei quantitativi di pioggia totali annui per l’ultimo trentennio 1980÷2010, pari a circa il 10% del valore medio dell’intero periodo 1921÷2010; viceversa, la temperatura media annua mostra un aumento, per l’ultimo trentennio, pari a 0,05 °C, rispetto al valore medio del’intero periodo 1926÷2010. 4. L’andamento temporale dell’infiltrazione efficace (ricarica annuale) mostra una spiccata ciclicità interannuale, fortemente correlata con la variazione delle precipitazioni e dell’indice NAO.
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