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Studio sulle Alpi, clima passato e proiezioni future

Il Notiziario Scientifico pubblica uno studio sul cambiamento climatico. I ghiacciai delle sono fortemente minacciati dal GlobalWarming: l'evoluzione in 200 anni (1901-2100) del ClimateChange vede alzarsi la ELA (altitudine di equilibrio) con la scomparsa del 69-92% dei ghiacciai alpini.

Si prevede che i 4395 ghiacciai attualmente ancora presenti nelle Alpi con una superficie totale di 1806 ± 60 km 2 (Paul et al.2020 ) perderanno una parte sostanziale del loro volume nel prossimo secolo e molti di loro dovrebbero scomparire entro il 2100 indipendentemente da quale viene utilizzato scenario di emissione (Haeberli e Hoelzle 1995 ; Zemp et al. 2006 , 2007). Le attuali stime regionali e globali della futura evoluzione dei ghiacciai nelle Alpi si basano su di complessità variabile e si basano su diverse proiezioni climatiche. Questi modelli generalmente suggeriscono una perdita di volume del ghiacciaio di circa il 65-80% tra l'inizio del XXI secolo e il 2100 in uno scenario di basse emissioni di gas serra (RCP2.6), 80-90% in uno scenario di emissioni moderate di gas a effetto serra (RCP4. 5) ed una quasi totale scomparsa dei ghiacciai (perdita di volume 90-98%) sotto uno scenario di emissione di gas serra alta (RCP8.5) (Marzeion et al. 2012 ; Radić et al. 2014 ; Huss e Hock 2015 ; Zekollari et al . 2019 ).

Le Alpi europee (di seguito denominate “le Alpi”) si sono riscaldate il doppio della media globale tra la fine del XIX e l'inizio del XXI secolo (Auer et al. 2007 ; Ceppi et al. 2012 ) si prevede che il riscaldamento più rapido alle quote più elevate delle montagne continuerà fino alla metà del ventunesimo secolo, indipendentemente dalla scelta dello scenario climatico futuro (IPCC 2018 ). Oltre la metà del ventunesimo secolo, il riscaldamento atmosferico in montagna sarà più forte in uno scenario di elevate emissioni di gas a effetto serra (RCP8.5) e si stabilizzerà ai livelli di metà del ventunesimo secolo in uno scenario di basse emissioni di gas a effetto serra (RCP2.6 ) (IPCC 2018). Mentre le tendenze della temperatura nelle Alpi sono chiare, le tendenze delle precipitazioni nelle Alpi mostrano un'elevata variabilità spaziale (Auer e Böhm 1994 ) con precipitazioni in aumento a NE e in diminuzione nella parte SW delle Alpi negli ultimi decenni (Brunetti et al. 2006 ; Auer al. et 2007 ). Tenendo conto dell'intero arco alpino, negli ultimi decenni (IPCC 2014 ) sono state registrate solo lievi variazioni delle precipitazioni medie (Ora et al. 2007 ) e diminuzione delle precipitazioni nevose . Riduzione precipitazioni estive associata ad aumento delle precipitazioni convettive si proietta (Giorgi et al. 2016 ), mentre le tendenze future nel precipitazioni annuali sono incerte (IPCC 2014 ).

Sebbene il contributo dei ghiacciai alpini all'innalzamento del livello del mare sia e si prevede che rappresenti meno di 0,3 mm equivalenti a livello del mare per il periodo 2010-2100 (Huss e Hock 2015 ), la loro perdita di volume relativamente grande potrebbe avere un profondo impatto sul deflusso dei fiumi, come già suggerito in alcune precedenti pubblicazioni del ventesimo secolo (Collins 1987 ; Chen e Ohmura 1990a , b ). Diversi studi hanno riportato un aumento del deflusso media invernale nel corso degli ultimi decenni in Glacier-dominato bacini alpini e una diminuzione della ballottaggio estate (Bosshard et al. 2013 ; Bocchiola 2014 ;. Addor et al 2014 ;. Bard et al 2015), con il picco di scarico dell'acqua dalla maggior parte dei ghiacciai alpini già superato (Huss e Fischer 2016 ; Huss e Hock 2018 ). Si prevede che tendenze simili nella quantità e nella stagionalità del deflusso dei fiumi continueranno nel ventunesimo secolo e si prevede che influenzeranno la gestione dell'acqua a valle, i rischi correlati e gli ecosistemi. Esistono anche rischi socio-economici legati ai rapidi cambiamenti nei ghiacciai di montagna, come il declino del turismo (Spandre et al.2019 ; Steiger et al.2019 ), il deterioramento della qualità dell'acqua potabile (Hodson 2014 ), l'impatto sui mezzi di sussistenza (Haeberli e Whiteman 2015 ; Carrivick e Tweed 2016) e la di energia idroelettrica (Farinotti et al.2019 ).
I ghiacciai di montagna sono indicatori chiave del cambiamento climatico. La loro risposta è rivelata dall'altitudine della linea di equilibrio ambientale (ELA), ovvero l'altitudine regionale del bilancio di massa zero mediata su un lungo periodo di . Introduciamo un semplice approccio per la modellazione distribuita dell'ELA ambientale su tutte le Alpi europee basato sulla parametrizzazione dell'ELA in termini di temperatura estiva e precipitazione annuale su un ghiacciaio. Usiamo 200 anni di registrazioni e previsioni climatiche per modellare l'ELA ambientale dal 1901 al 2100 con una risoluzione della cella della griglia di 5 arcmin. Gli ELA ambientali storici sono ricostruiti sulla base delle precipitazioni dal dataset di delle precipitazioni alpine a lungo termine (LAPrec) e della temperatura dalle serie storiche strumentali della superficie climatologica della grande regione alpina (HISTALP). Le simulazioni dei futuri ELA ambientali sono forzate con proiezioni del modello climatico regionale EURO-CORDEX ad alta risoluzione per il dominio europeo utilizzando tre diversi scenari di emissioni di gas a effetto serra (Representative Concentration Pathways, RCP). Le nostre ricostruzioni hanno prodotto un ELA ambientale attraverso le Alpi europee di 2980 m sul livello del mare per il periodo 1901-1930, con un aumento di 114 m nel periodo 1971-2000. Si prevede che l'ELA ambientale supererà l'elevazione massima del 69%, 81% e 92% dei ghiacciai nelle Alpi europee entro il 2071-2100 in condizioni di mitigazione (RCP2.6), stabilizzazione (RCP4.5) ed elevata emissione di gas a effetto serra ( RCP8.5), rispettivamente.


Qui presentiamo l'analisi della temperatura media estiva e delle precipitazioni annuali, che vengono utilizzate come input per i calcoli envELA. I risultati del clima sono presentati come valori medi su tutta l'area all'interno del perimetro della Convenzione delle Alpi, se non diversamente indicato.

L'aumento della temperatura media estiva è evidente nel segmento 50 anni dal 1901 al 1950, poi un raffreddamento da stabile a leggero nella sezione successiva dei 25 anni fino alla metà degli anni '70, seguito da una tendenza verso un forte riscaldamento negli ultimi 25 anni. anni del ventesimo secolo. La temperatura media estiva nelle Alpi nel periodo 1901-1930 era di 13 ° C, mentre era più alta di 0,1 ° C nel periodo 1911-1940, più alta di 0,5 ° C nei periodi 1921-1950, 1931-1960 e 1941-1970, solo 0,2 ° C in più nel periodo 1951-1980 e 0,4 ° C in più nel periodo 1961-1990. Nel periodo 1971-2000, la temperatura media estiva era di 13,9 ° C, la più alta del XX secolo. L'estate più fresca del periodo storico (1901-2005) è stata registrata nel 1913 con una temperatura media di 11,7 ° C e la più calda nel 2003, quando la temperatura media sulle Alpi era di 17,7 ° C. Le anomalie della temperatura media estiva (2071−2100 vs. 1971−2000) variano da + 1 ° C a + 2 ° C con RCP2.6, da + 2 ° C a + 4 ° C con RCP4.5 e da + 4 ° C a + 7 ° C secondo RCP8.5. Le proiezioni suggeriscono anche che il riscaldamento sarà più forte nelle Alpi occidentali rispetto a quelle orientali e questa anomalia è particolarmente evidente sotto RCP4.5 e RCP8.5

cambiamenti climatici Alpi

a Temperatura dell'aria estiva nel periodo 1971–2000 per i dataset storici HISTALP. Variazione assoluta temperatura estiva nel 2071-2100 rispetto al periodo di riferimento (1971-2000) per b RCP2.6, c RCP4.5 e d scenari RCP8.5. e Temperatura dell'aria estiva media della regione in esecuzione su 11 anni del set di dati di temperatura HISTALP (1901-2005) e media multimodello EURO-CORDEX corretta)

Non esiste una chiara tendenza temporale e spaziale delle precipitazioni per il periodo storico (1901-2005). L'unico periodo di siccità evidente si è registrato intorno al 1950 in corrispondenza di un aumento della temperatura estiva. Tuttavia, questo periodo è stato anche caratteristica di maggiore trasporto dell'umidità convettivo ad elevate altitudini (Auer et al. 2007). L'anno più secco del periodo storico (1901-2005) è stato registrato nel 1921 con 965 mm di precipitazione e il più piovoso nel 1960, quando la precipitazione media sulle Alpi era di 1906 mm. Si prevede che le precipitazioni annuali aumenteranno (2071−2100 contro 1971−2000) del 5-10% nella parte orientale e solo dello 0−5% nella parte occidentale delle Alpi secondo RCP2.6. Le proiezioni suggeriscono che sotto RCP4.5 e RCP8.5, le precipitazioni annuali diminuiranno del 14% in S-SW e aumenteranno del 22% in N-NE

precipitazioni Alpi

a Precipitazioni annuali nel periodo 1971–2000 per i dataset storici LAPrec. Variazione percentuale della precipitazione annuale 2071-2100 rispetto al periodo di riferimento (1971-2000) per b RCP2.6, c RCP4.5 e d scenari RCP8.5. e Totale delle precipitazioni medie annue medie per regione centrate su 11 anni del set di dati di precipitazione LAPrec1901 (1901-2005) (corretto per sottoquotazione di gauge) e media multi modello EURO-CORDEX corretta per il bias (2006–2100) per RCP2.6, RCP4. 5 e le simulazioni RCP8.5

Per quanto riguarda il clima attraverso zone ghiacciate (vedi riquadri calcolo ELA in Fig. 1 ), la temperatura media estiva nel periodo 1901-1930 era 6.8 ° C e 7,6 ° C nel periodo 1971-2000. Le proiezioni suggeriscono che la temperatura aumenterà di 1,6 ° C con RCP2.6, di 2,8 ° C con RCP4.5 e di 5,4 ° C con RCP8.5 entro la fine del ventunesimo secolo (1971-2000 media vs. 2071-2100 significare). La precipitazione annuale media nel periodo 1931-1960 è stata di 1541 mm e 1592 mm nel periodo 1971-2000. Si prevede un aumento di circa il 4% delle precipitazioni per tutti e tre gli scenari di emissione entro il 2071-2100 rispetto al 1971-2000.

Evoluzione dell'ELA ambientale passata e futura
Le nostre ricostruzioni di ambienti passati suggeriscono che nei primi 30 anni del XX secolo (1901-1930) l'ELA medio sulle Alpi era di 2980 m slm e rimase pressoché lo stesso (2977 m slm) nel periodo 1911-1940. Il periodo successivo (1921-1950) ha mostrato un drammatico aumento di envELA di 101 m rispetto al 1901-1930, mentre l'envELA si è stabilizzato nei periodi 1931-1960 e 1941-1970 rispettivamente a 3063 m slm e 3066 m slm. L'envELA nel periodo 1951-1980 è cresciuto solo di 19 m rispetto al periodo 1901-1930 e di 60 m nel successivo periodo di 30 anni (1961-1990). Nel periodo 1971-2000, l'envELA medio era di 3094 m slm ed è aumentato di 1,6 milioni di anni -1 tra il 1901-1930 e il 1971-2000. Negli ultimi 30 anni (1991-2020), la media era envELA 3234 m slm (Fig. 5). Questo è stato calcolato come media dell'ELA medio per il periodo 1991-2005 (calcolato dai dataset HISTALP e LAPrec) e dell'ELA medio per tutti e tre gli RCP per il periodo 2006-2020 (calcolato dal dataset RCM).

osservazioni Alpi grafico

L'evoluzione di envELA (media corrente centrata su 11 anni) per il periodo storico (1901–2005) e varie simulazioni EURO-CORDEX RCM (2006–2100) per un RCP2.6, b RCP4.5 e c RCP8.5. La linea spessa rossa corrisponde a envELA calcolato con i dataset storici HISTALP e LAPrec. Altre linee spesse sono i mezzi RCM per lo scenario individuale e le linee sottili sono simulazioni RCM individuali (12 per RCP) (Fig. S2). Le bande trasparenti corrispondono all'errore standard dell'Eq. 3 (cioè 648 mm). I numeri contrassegnati sono envELAs medi su 30 anni (in m slm) per i periodi 1901-1930, 1991-2020 e 1971-2100

Le proiezioni, che si basano sulla media multi modello di 12 simulazioni EURO-CORDEX RCM (Tabella 2), suggeriscono che l'envELA aumenterà a una velocità molto simile in tutti gli scenari entro il 2050, mentre nella seconda metà del ventunesimo secolo, l'envELA è in gran parte determinato dall'RCP. Si prevede che l'envELA medio per la prima metà del ventunesimo secolo (2001-2050) raggiunga i 3283 m slm sotto RCP2.6, 11 m più alto sotto RCP4.5 e 36 m più alto sotto RCP8.5. Per la seconda metà del secolo (2051-2100) si prevede che l'envELA medio aumenterà a 3293 m sotto RCP2.6, 172 m più in alto sotto RCP4.5 e 457 m più in alto sotto RCP8.5. In contrasto con l'evoluzione di envELA sotto RCP2.6 e RCP4.5, una parte sostanziale dell'aumento avverrà nella seconda parte del ventunesimo secolo sotto RCP8.5, e mentre envELA sembra stabilizzarsi entro il 2100 sotto RCP2. 6 e RCP4.5, continuerà a salire sotto l'RCP8.5. Entro la fine del secolo (2071-2100), 6 ). Secondo i nostri calcoli, l'envELA nelle Alpi aumenterà di 194 m, 390 me 786 m entro la fine del secolo (2071-2100) sotto RCP2.6, RCP4.5 e RCP8.5, rispettivamente, rispetto al periodo di riferimento 1971-2000, che equivale a un aumento di 1,9, 3,9 e 7,9 milioni di anni −1 .

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