Non è solo la media

Il cambiamento climatico visto localmente

È in fondo ciò che percepiamo meglio. Quando parliamo di clima, in generale, tendiamo a fare confusione col concetto di “condizioni meteorologiche” e dunque fatichiamo a fare osservazioni nella corretta scala spaziale e temporale.

Innanzitutto dobbiamo capire che il “clima” è una complessa sequenza di eventi a cui diamo nomi precisi, tanta è la loro importanza. Pioggia, tempo asciutto, freddo, caldo. Nessuno di questi nomi designa un clima, ma un evento, o meglio una categoria di eventi.

In Friuli piove molto, in termini quantitativi, rispetto a molte altre zone dell’Europa meridionale. Tuttavia le precipitazioni totali che cadono in un anno sulla pianura attorno a Udine sono quasi le stesse di altre zone del mondo, ma la loro distribuzione nel tempo è diversa. Si parla spesso di “regime” delle precipitazioni e questa distribuzione nel tempo delle piogge influenza moltissimo una serie di altri fenomeni naturali. Ad esempio la fioritura delle piante o la migrazione di certi animali.

Precipitazioni annue medie globali e dati mensili di tre punti con media annua simile. Clicca sull’immagine per una versione ingrandita. (elaborazione di dati 1970 – 2000 da www.worldclim.org)

A volte mi confronto con persone, prive di formazione scientifica, che usano il concetto di media con una disinvoltura disarmante. Ad esempio quando si parla della portata media residua di un fiume a valle di una diga, molti pretendono che la “media” indichi una condizione costante nel tempo.

Una portata non è altro che la quantità di acqua (di solito il volume) che passa in un luogo, che chiamiamo sezione, in un’unità di tempo convenzionale. Leggerete quindi metri cubi al secondo. La portata media annuale è il volume d’acqua che passa in un anno, diviso per il tempo; in genere si divide per 31.536.000, ovvero i secondi di un anno teorico (quello reale è più lungo).

Capirete che dire precipitazioni medie annue significa fare la media, per molti anni, della quantità di acqua che cade dal cielo (o si condensa al suolo). Di solito misuriamo le precipitazioni in millimetri, ovvero la profondità dell’acqua in un contenitore dalle pareti verticali che la raccolga per un anno (senza perderne una goccia, nemmeno per evaporazione). Se dico che la media delle precipitazioni a Villacjosul è 2000 mm, questo mi fornisce una misura totale sull’anno. Significa che cadono 2000 litri di acqua su una superficie di un metro quadrato in un anno.

Ma quando cadono? Non si capisce. Potrebbero cadere tutti fra novembre e marzo, oppure suddivisi in 1000 in autunno e 1000 in primavera. Oppure ancora cadere suddivisi in modo più articolato, ma in tutti i mesi. In Friuli accade così. Se piovesse solo fra novembre e marzo affronteremmo una lunghissima stagione secca fra aprile e ottobre, come certe zone della Sardegna. Sebbene in Friuli faccia più freddo, un regime di precipitazioni strettamente invernale cambierebbe molte cose. Innanzitutto ci scorderemmo la coltivazione del mais, a meno di trasformare in invasi tutte le valli alpine.

Nel mio lavoro di biologo ambientale sono fortemente influenzato dalle condizioni meteorologiche, ma questo sembra ovvio, dato che mi occupo di ambienti acquatici continentali, ovvero quelli che esistono grazie alle precipitazioni. Come me, milioni di organismi subiscono gli effetti del clima e anche la loro vita, più della mia, è influenzata dalla distribuzione temporale degli eventi, oltre che dalla loro intensità.

Torniamo a osservare la figura che ho pubblicato qui sopra. Si tratta di un’elaborazione di dati che permette di visualizzare il valore medio delle precipitazioni annuali fra il 1970 e il 2000. Le celle hanno una dimensione di 10′, il che significa che sono piuttosto grandi e al loro interno potrebbero esserci zone con pluviometrie diverse, ma su scala globale è una risoluzione adeguata. Ad esempio, vediamo bene quali siano le  zone desertiche del pianeta e quelle dove si trovano le foreste pluviali. I tre grafici che ho sovrapposto alla mappa rappresentano la distribuzione temporale delle precipitazioni, su scala mensile. Ho scelto un punto nel Mato Grosso (Brasile), uno nell’India Nordorientale, uno in Friuli. Come vedete dal valore annuale riportato sulla mappa, le differenze in termini di piovosità media annua non sono grandi fra i tre punti, ma la distribuzione temporale delle precipitazioni lo è, eccome! La stessa media, ma regimi pluviometrici completamente diversi. In India piove molto in piena estate, in Mato Grosso le piogge sono estive, ma meno concentrate e si estendono anche a parte di primavera e autunno (occhio all’emisfero), in Friuli piove quasi sempre, con due leggeri massimi a primavera e in autunno. Ricordatevi che stiamo parlando di medie calcolate per gli anni 1970 – 2000 e proprio qui volevo arrivare: la media descrive il clima di una regione, ma non ciò che è accaduto in un anno in particolare.

Prendiamo il Friuli, perché abbiamo a disposizione i dati di dettaglio accessibili sul sito web dell’Osservatorio Meteorologico Regionale dell’ARPA FVG (vedi qui). Prendo ad esempio la stazione meteorologica di Fagagna (per chi non è friulano, si trova qui). Scopriamo che la media annuale delle precipitazioni fra il 1990 e il 2019 è stata di 1536 millimetri. Ma scopriamo anche che c’è stato un minimo di 941 mm nel 2003 e un massimo di 2581 mm nel 2014. Il mese più piovoso è novembre, con una media di 188 mm, ma nel 2015 caddero solamente 14 mm di pioggia! Nel piovoso 2014 invece venne giù pioggia per un totale di 533 mm in quel mese.

Capiamo quindi che la “media” da sola ci dà una buona idea di quali caratteristiche abbia una fenomeno su lunga scala temporale, ma non di quale sia la sua variabilità e quali i possibili estremi della distribuzione dei valori. Se guardiamo solo la media annua delle precipitazioni, non c’è una gran differenza fra Friuli e India, ma la distribuzione delle medie mensili ci indica una differenza molto grande fra le due zone. Se analizzassimo in dettaglio i dati mensili di ciascun anno, scopriremmo che le differenze sono ancora più grandi.

Ma cosa significa questo, dal punto di vista della vita sulla Terra? Torniamo in acqua e in particolare nel “mio” mondo. Gli organismi acquatici che fanno parte degli ecosistemi di cui mi occupo sono più o meno esigenti per quanto riguarda i parametri ambientali, ma sono comunque tutti legati in qualche modo all’acqua e alle sue caratteristiche chimiche e fisiche. In ambiente continentale queste ultime sono decisamente influenzate dagli afflussi. Andiamo a fare visita ad un interessante sito web della Agencija Republike Slovenije za Okolje – ARSO (Agenzia della Repubblica della Slovenia per l’Ambiente). In questa pagina troviamo i dati idrometrici, di portata e di temperatura dell’acqua per una serie di stazioni di monitoraggio distribuite sull’intero territorio della Slovenija. Se prendiamo ad esempio la stazione idrometrica presso Potoki sul fiume Nadiža (Natisone) e visualizziamo il grafico relativo a portata e temperatura dell’acqua fra il 6 dicembre 2019 e il 5 gennaio 2020, osserviamo un andamento che sembra piuttosto concorde.

Portata e temperatura dell’acqua del fiume Natisone presso la stazione idrometrica di Potoki fra il 06//12/2019 e il 05/01/2020 (dati ARSO)

In una fase in cui la temperatura dell’acqua tendeva a scendere verso il minimo annuale è intervenuto un periodo piovoso, determinato da correnti meridionali. La stazione meteorologica italiana sul monte Matajur rilevava temperature comprese fra -2,7°C e -0,3°C il giorno 6 dicembre 2019, mentre il giorno 17 dicembre 2019 le temperatura variava fra 3,6°C e 5,9°C, nel frattempo iniziava a piovere e il 21 dicembre cadevano in totale 112 mm di pioggia. Quel giorno la stazione idrometrica slovena ha registrato la portata massima dell’evento, superando gli 80 mc/s (massima 89 mc/s alle 06:00). La temperatura dell’acqua piovana era decisamente più alta di quella dell’acqua che stava lentamente ruscellando dai monti (residuo di precedenti eventi), di conseguenza la portata del Natisone è aumentata, ma è cresciuta anche la temperatura dell’acqua.

Quale effetto ha un evento del genere sugli organismi acquatici? Nel corso del mio studio pluriennale sull’attività riproduttiva di Salmo marmoratus (trota marmorata), condotto poco a valle di questa stazione idrometrica, ho confermato osservazioni fatte da molti altri riguardo alla correlazione fra deposizione delle uova da parte delle trote e un netto calo della temperatura dell’acqua. Di solito questo calo avviene nella prima metà di dicembre, ma in diversi anni degli ultimi due decenni si sono verificati eventi simili a quello descritto dal grafico qui sopra: attorno a Natale arriva lo Scirocco, sale la temperatura e si verifica una piena.

Va bene, direte voi, la trota aspetterà un po’ prima di deporre le uova e troverà il freddo che le piace tanto. Che razza di gusti! Invece non è così. La trota non dispone di modelli meteorologici globali, nemmeno di quelli poco affidabili che usiamo noi umani. La trota percepisce la diminuzione del fotoperiodo (ore di luce), percepisce che la temperatura dell’acqua è scesa sotto i 10°C e le prende una gran voglia di deporre. Una volta concluso il processo di maturazione delle uova nell’ovario, il pesce non ha molto tempo a disposizione. Per quanto ne sanno loro, è arrivato il momento buono e nel 2019 i giorni fra l’11 e il 15 dicembre sembravano perfetti: temperatura dell’acqua sotto i 6°C e portata bassa e costante. L’arrivo di una piena che fa superare gli 80 mc/s a Potoki non è un fatto irrilevante. Innanzitutto mette in moto il trasporto solido, il che significa che i nidi in cui sono state deposte le uova possono essere ricoperti da un po’ di materiale fine. Questo impedisce un efficiente flusso dell’acqua nel nido e porta alla morte per asfissia di un certo numero di embrioni. Nel caso in cui questo non dovesse accadere, le probabilità di successo per ogni uovo diminuiscono, a causa dell’aumento della temperatura. Dal punto di vista fisiologico passare da 6°C a 10°C non è indifferente. Sappiamo che le trote sono organismi eterotermi e che devono per forza avere una fisiologia idonea a sopportare variazioni di temperatura più grandi di quelle a cui siamo abituati noi, ma suppongo (nota bene, non ho prove) che per un embrione un aumento di 4°C non sia indifferente.

Va bene, supponiamo pure che una certa frazione degli embrioni sia morta per asfissia e che un’altra quota muoia a causa di danni generati dall’aumento di temperatura, saranno comunque sopravvissuti migliaia di embrioni e in ogni caso mica sono morte le madri!

Questo è vero, ma è anche vero che quando eventi del genere si ripetono nel tempo, cosa che è accaduta fra il 2000 e il 2019, ogni stagione andata male è un colpo inferto alla popolazione di Salmo marmoratus. A questi colpi si uniscono quelli inferti da altri eventi sfavorevoli. Se troppi eventi sfavorevoli si susseguono in un lasso di tempo pari alla vita di una generazione, la perdita di reclutamento (nascite e sopravvivenza) sarà tale da ridurre la dimensione della popolazione. A questo punto ci saranno pochi potenziali genitori per gli anni a venire e ogni stagione negativa avrà effetti ancora più gravi, perché ci saranno meno embrioni e dunque meno sopravvissuti.

In tutto ciò la media delle precipitazioni, delle portate a esse connesse, della temperatura dell’acqua e tutte le medie di tanti altri parametri climatici cambiano di pochissimo. Potrebbero anche non cambiare per nulla, se si alternassero anni di gran caldo e pioggia con anni di gran freddo e siccità. Se ci limitiamo a osservare le medie, non saremo mai in grado di percepire l’entità del problema. Ma anche osservando i valori istantanei, o quelli limite per un anno, un mese o una decade, potremmo avere le idee confuse. In realtà ciò che conta sono sia i valori assunti dalle variabili che la loro distribuzione temporale e la durata.

Prendiamo ad esempio un’estate e i miei amici pesci del Natisone. Nel 2005 mi trovavo con una squadra dell’Ente Tutela Pesca del Friuli Venezia Giulia e i colleghi dell’Università di Trieste, a caccia di temoli in un punto del fiume poco a monte del ponte di Tiglio (ovviamente voi sapete dov’è, perché è più famoso del Golden Gate Bridge, ma nel caso non lo sapeste, guardate qui). Stavamo lavorando a uno studio sulla diversità genetica di alcune specie nelle acque della nostra regione ed era luglio, non ricordo esattamente il giorno, ma faceva caldo. Ciò che disse il termometro, dopo qualche minuto di immersione nell’acqua al centro dell’alveo, fu decisamente sconvolgente: 25°C. Me lo ricorderò finché vivo, perché nel Natisone ho fatto bagni gelidi per tutta l’adolescenza e 25°C per me era una temperatura termale! Fatto sta che non prendemmo nemmeno un esemplare di Thymallus thymallus o di Salmo marmoratus, ma diversi Cyprinidae. In tutto il giorno non riuscimmo a catturare nemmeno un temolo, neppure dove di solito ne catturavo a bizzeffe pescando a mosca secca. Quell’evento aveva costretto i pesci a spostarsi, cercando condizioni termiche migliori, sia per ragioni strettamente fisiologiche (il loro corpo non è fatto per funzionare bene a quella temperatura) che per respirare in modo decente. Noi umani preleviamo l’ossigeno dalla miscela che chiamiamo “aria” e sappiamo quanto sia fastidioso passare da una quota al livello del mare agli ottomila metri delle vette himalayane. I pesci, come tutti gli organismi strettamente acquatici, estraggono l’ossigeno dall’acqua. Dovete sapere che la pressione parziale di ossigeno sul fiume quel giorno era più o meno la stessa che ci sarebbe stata in pieno inverno (non è esatto, ma l’approssimazione è accettabile), ma l’acqua a 5°C può contenere fino a 12,77 mg/l di ossigeno, mentre a 25°C ne può contenere al massimo 8,26 mg/l. I Salmonidi (e Timallidi) stanno male quando si scende sotto i 9 mg/l. Per loro è come essere senza allenamento, sull’Everest e senza una bombola di ossigeno a disposizione. In quelle condizioni, sull’Everest, molti umani muoiono per problemi fisiologici o perché fanno stupidaggini. Una trota a 8,26 mg/l di ossigeno non riesce a nuotare bene e diventa vulnerabile.

Immaginate di potere fare solo 4 inspirazioni al minuto. Per me è un ritmo respiratorio normale quando sono seduto sul divano. Immaginate ora di dovere fuggire a gambe levate perché avete avvistato un leone che si avvicina con l’aria molto affamata. Ma potete fare solo 4 inspirazioni al minuto. Anche ammesso che ne facciate una bella profonda e siate degli apneisti allenati, dopo un po’ crollerete e non riuscirete più a correre. Il leone potrà banchettare sui vostri resti con agio.

Non dispongo dei dati di temperatura dell’acqua per il 2005 (la nostra regione non ha installato quel tipo di sensori), però sono pronto a scommettere che la media annuale non sia stata molto più alta di quella decennale. Nella vicina città di Cividale la media annuale delle temperature medie dell’aria è stata pari a 12,6°C nel 2005, mentre la media del periodo 2000 – 2018 è di 13,6°C. Guardando questo dato dovremmo pensare che nel 2005 facesse freddo.

Quel giorno dell’estate 2005 tuttavia noi umani stavamo boccheggiando e i pesci avevano cercato salvezza spostandosi altrove. Una sequenza di eventi del genere, insieme ad altri di cui parlerò in qualche altro articolo, giustificano le osservazioni deprimenti che ho fatto negli ultimi anni nel Natisone fra Pulfero e il confine con la Slovenija: le popolazioni di Salmo marmoratus e Thymallus thymallus sono diventate piccolissime, tanto che a volte non riusciamo a catturare nemmeno un esemplare in luoghi dove un tempo erano numerosi, persino quando ci sono condizioni favorevoli. Non è la “media” delle portate o della temperatura che ha costretto quei pesci a cambiare acqua, ma una sequenza di eventi sfavorevoli, in cui i valori delle variabili ambientali sono stati molto distanti dalle medie, è stata l’intensità degli eventi, la loro frequenza e la loro durata a determinare, in passato come oggi, la distribuzione dei viventi sul pianeta Terra.

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