CAP. 3 // Il ruolo dell’acqua nel nostro ambiente

I grandi principi dell’Acqua

3.1.1 Gli stati dell’acqua

Ricordiamo innanzitutto che l’acqua è una molecola composta da un atomo di ossigeno e da due atomi di idrogeno (H2O). L’acqua ha la più alta capacità di assorbimento di energia termica di tutti i materiali conosciuti. Assorbe e libera questa energia trasformandosi in diversi stati: solido (ghiacciai), liquido (laghi, fiumi, oceani), gassoso (vapore acqueo). Le temperature e la pressione atmosferica permettono questo passaggio da uno stato all’altro.

3.1.2 – La distribuzione della risorsa sulla Terra

La Terra contiene circa 1.386 milio- ni di km3 di acqua e ne è ricoperta per circa il 70%. L’acqua si ripartisce in quattro grandi serbatoi (Fig. 5):

o gli oceani contenenti acqua salata, stoccano il 97% della risorsa.

o Le acque continentali sono contenute nelle falde freatiche, nei laghi, fiumi, ghiacciai e rappresentano circa il 2,99% dell’acqua stoccata sulla Terra (il 2% è conservata nei ghiacciai).

o L’atmosfera trattiene circa lo 0.001% della nostra acqua.

o La biosfera (vegetali, animali…) stocca lo 0.0004 % della nostra acqua.

3.1.3 – L’accesso alla risorsa

L’acqua è una risorsa abbondante, ma ripartita in maniera ineguale sulla Terra (Fig. 6). Con il cambiamento climatico, la distribuzione dell’acqua nei grandi serbatoi tende ad evolvere. Queste evoluzioni impattano principalmente l’acqua dolce, che è ripartita in modo ineguale sia dal punto di vista geografico che sociale. La maggior parte dell’acqua dolce è concentrata nell’Antartico e in Groenlandia. Questa è però difficilmente sfruttabile con le conoscenze scientifiche e tecniche attuali.

La mappa sottostante mette in evidenza che l’accesso all’acqua dolce è molto diverso a seconda del territorio che consideriamo. La mappa si basa sull’indice di stress idrico sviluppato da Falkenmark et al. nel 1989. Questo indicatore viene calcolato a

partire da una stima della quantità media di risorse idriche rinnovabili (di superficie e sotterranee) per abitante e per anno, comparata al bisogno individuale d’acqua calcolato considerando come riferimento un paese sviluppato, con clima semi-arido. La soglia di allerta individuata dalle Nazioni Unite corrisponde a meno di 1.700 m³ di acqua dolce disponibile per abitante annualmente. Così, possiamo constatare che certi paesi affrontano situazioni di penuria o stress idrico, mentre altri sono caratterizzati da abbondanza. Questo indicatore mostra sia l’ineguale distribuzione naturale della risorsa che la disponibilità sociale legata ai nostri usi, alla crescita demografica e anche alle capacità tecnologiche e finanziarie di sfruttamento della risorsa di cui si dispone. L’accesso all’acqua è quindi anche una posta in gioco economica.

Le acque sotterranee e di superficie non rappresentano che l’1% degli stock sfruttabili. Le acque superficiali sono le più facilmente sfruttabili perché sono rapidamente rinnovate, mentre quelle sotterranee sono di difficile accesso e necessitano di tecniche di estrazione molto costose e inquinanti. Ciononostante, oggi ricaviamo le nostre acque essenzialmente negli acquiferi22. Infatti, le acque di superficie sono spesso di minore qualità e questo necessita l’applicazione di tecniche di depurazione costose. Sfortunatamente, sovrasfruttiamo spesso le falde, che si rinnovano però molto lentamente. Gli esperti stimano che da qui a 30-40 anni le grandi falde negli Stati Uniti, in Cina, in Arabia Saudita, in India e in Iran si svuoteranno, se non si interverrà.

L’Italia è considerato uno dei paesi più ricchi d’acqua al mondo: disporrebbe infatti di 155 miliardi di m³ di acqua, ma negli ultimi 20 anni la situazione meteoclimatica ha portato ad una riduzione delle precipitazioni. Il Nord e il Sud del Paese differiscono per condizioni climatiche, che a loro volta condizionano la disponibilità idrica. Il 53% delle risorse superficiali utilizzabili è al Nord, il 19% al centro e il 21% al Sud, mentre le isole maggiori (Sicilia e Sardegna) contano solo il 7% delle risorse utilizzabili totali. Le risorse sotterranee sono invece localizzate prevalentemente (70%) nelle grandi pianure alluvionali del Nord Italia.

Il problema dell’accesso all’acqua per tutti non si pone in termini solo di quantità, ma anche di qualità, e per questo il solo indicatore di stress idrico non è sufficiente a giudicare la situazione di un Paese. Infatti, non basta avere acqua nelle riserve, ma essa deve essere anche acqua di qualità. Infine, l’accesso all’acqua potabile pone anche la questione dei rapporti tra i paesi per la condivisione e la tutela della risorsa. Come afferma A. Frérot:

“In realtà, l’acqua è una grande mutua: tutti gli abitanti di un bacino idrologico sono interdipendenti, per il miglior uso dell’acqua o per quello peggiore”.

L’acqua è una risorsa che non appartiene a nessuno e che attraversa le frontiere; il suo uso in un Paese influisce sulla sua disponibilità e la sua qualità in un altro. La rarefazione futura della risorsa è fonte di inquietudini importanti a livello internazionale rispetto all’insorgere di conflitti. Bisogna considerare infatti che oltre 270 bacini fluviali sono transfrontalieri e che non meno del 40% della popolazione mondiale vive in questi bacini. Un esempio di bacino transfrontaliero è quello del Nilo, il più lungo fiume al mondo, che scorre attraverso dieci Paesi. L’Egitto, che dipende completamente dal Nilo per le proprie risorse idriche, deve quindi negoziare con altri Paesi del bacino, come il Sudan e l’Etiopia.

È per questo che sentiamo usare spesso termini come “guerra dell’acqua” o “oro blu”. Esistono già dei conflitti legati all’acqua all’interno di paesi tra popolazioni locali o tra diversi Paesi, come nel Nord e nel Sud dell’Africa, in Medio Oriente, in America centrale, in Canada o nell’Ovest degli Stati Uniti. In realtà, i conflitti legati all’acqua risalgono indietro nella storia. Se è necessario trovare un accordo comune su questa risorsa, l’acqua può però a volte essere anche un formidabile vettore di intesa e cooperazione. Per esempio, nonostante le guerre per il controllo sul Kashmir tra India e Pakistan, la cooperazione riguardante l’Indo non è mai cessata. Se esistono accordi sulla distribuzione della risorsa, la sfida di domani con il cambiamento climatico è di trovare una intesa concernente la sua conservazione. Esiste infatti poco accordo attualmente per arrivare insieme a ridurre l’inquinamento o instaurare una buona gestione.

3.1.4 – Disponibilità della risorsa

Per comprendere la distribuzione e l’accesso all’acqua nei nostri continenti, utilizziamo l’unità di base del bacino versante. Esso è definito come “la superficie topografica dove le precipitazioni scorrono verso un sfogo comune. (…) Si distinguono generalmente i bacini endoreici, senza scorrimento verso il mare, che coprono l’11% delle terre emerse, dai bacini esoreici. La forma del bacino versante, la sua posizione rispetto ai flussi delle precipitazioni, la sua copertura vegetale e la sua geologia, che determina la presenza di falde freatiche, sono altrettanti elementi determinanti per conoscere le risorse idriche disponibili”.

Ciascun bacino versante segue un regime idrologico particolare che è determinato dalle precipitazioni e dalla morfologia del bacino stesso. La caratterizzazione del regime idrologico si basa su osservazioni di lungo periodo e in diversi punti del bacino. Il regime idrologico è generalmente rappresentato dai flussi mensili medi su un anno (Fig. 7). I regimi idrologici sono diversi a seconda dei bacini versanti e sono la risultante di fenomeni stagionali caratterizzati dai domini bioclimatici. Per esempio, il territorio del Friuli Venezia Giulia presenta, sotto il profilo climatico, comportamenti piuttosto diversificati che si ripercuotono sul regime pluviometrico dell’intera regione. Il clima temperato marittimo in pianura e nella fascia collinare è caratterizzato da temperature medie poco elevate, escursioni annue piuttosto accentuate e precipitazioni abbondanti e ben distribuite. La zona montana e quella pedemontana presentano invece un clima che, risentendo delle variazioni altitudinali, dà luogo a fluttuazioni anche notevoli. Il Tagliamento è di conseguenza un fiume a regime pluvinivale piuttosto marcato, le cui portate massime si concentrano in primavera in seguito allo scioglimento delle nevi, e in autunno in concomitanza con il periodo piovoso. Oggi, è appurato che i regimi idrologici dei fiumi sono sempre più variabili. Questa variabilità è legata al disequilibrio dei fenomeni stagionali, attribuito al cambiamento climatico antropico (es.: ritardi nelle piogge, scioglimento precoce dei ghiacciai ecc.).

3.2 – Uno sguardo riguardo i cicli dell’acqua

Questa sezione si basa principalmente sull’opera Water for the Recovery of the Climate – A New Water Paradigm, curata dall’idrologo slovacco M. Kravcik. Questa analisi mostra che le attività umane hanno una forte influenza sui cicli dell’acqua.

È il nuovo paradigma dell’acqua. Questo approccio è innovatore nel senso in cui la gestione delle risorse idriche da parte dell’Uomo è presentata come una delle cause del cambiamento climatico.

Il nuovo paradigma apre delle nuove prospettive quanto ai mezzi con cui agire per l’attenuazione e l’adattamento al cambiamento climatico. Le cifre e le teorie che proporremo in questa seconda parte sono ricavate in prevalenza da questo studio.

 

3.2.1 – Il grande ciclo dell’acqua

 

L’acqua è una risorsa che segue a scala globale un movimento perpetuo che chiamiamo grande ciclo dell’acqua (Fig. 8). Per comprendere le tappe di questo ciclo, è necessario analizzare i movimenti dell’acqua e il tempo di stoccaggio (o tempo di residenza) delle acque nei grandi serbatoi.

o Utilizzando l’energia solare che giunge al suolo, una parte dell’acqua marina e di quella presente sui continenti si trasforma in vapore e forma le nuvole: è il fenomeno di evaporazione dell’acqua. L’evaporazione si misura con la differenza tra quantità di precipitazioni e scorrimento dell’acqua in un dato spazio. Circa 550.000 km3 di acqua evaporano ogni anno, ovvero l’equivalente dell’acqua contenuta nel Mar Nero. L’86% dell’acqua evapora dagli oceani. Il vapore acqueo è il gas serra più diffuso nell’atmosfera: il suo tasso oscilla tra l’1 e il 4%.

o Il vapore acqueo si condensa ad alte quote e forma le nubi. Queste nubi si raggruppano per l’azione del vento. Successiva- mente, l’acqua in forma gassosa libera la sua energia termica e ricade sotto forma di precipitazioni. Questo passaggio dallo stato gassoso a quello liquido è detto condensazione. Le nuvole pos- sono scaricarsi al suolo come pioggia, grandine o neve. Il 73% dell’acqua evaporata ricade sui continenti.Immense masse d’acqua sono trasferite da un serbatoio all’altro a scala planetaria. Questo trasferimento mostra che l’acqua è una risorsa animata dall’energia termica e dai venti. L’acqua segue quindi un movimento perpetuo naturale. Nei suoi diversi stati e ripartita nei grandi serbatoi, c’è altrettanta acqua sulla Terra oggi che al momento della sua apparizione. L’acqua è dunque una risorsa inesauribile. Questo movimento perpetuo mette quindi in evidenza il carattere rinnovabile dell’acqua.

Il tempo di permanenza: le risorse idriche sono difficilmente rinnovabili

La molecola d’acqua impiega un tempo maggiore o minore a reintegrare il grande ciclo, in base al cammino che intraprende una volta precipitata.

o Si stima che il 60% dell’acqua precipitata sulla terra ritorni rapidamente in atmosfera. Questo fenomeno è legato all’evaporazione a livello di fiumi e laghi e alla traspirazione di vegetali e animali. Parliamo in quest’ultimo caso di evapotraspirazione.

o Un’altra parte di quest’acqua scorre fino a raggiungere i corsi d’acqua, le falde freatiche e gli oceani. È il cosiddetto ruscellamento. Si stima che il 40% dell’acqua precipitata raggiunga i fiumi e che solo una parte molto ridotta di quest’acqua si infiltri e vada a riempire le falde. Questa è l’ infiltrazione.

L’acqua contenuta nelle falde scorre poi molto lentamente verso mari e oceani. L’acqua viene trattenuta per tempi più o meno lunghi in un serbatoio. Non circola quindi continuamente e automaticamente da una riserva all’altra. Per esempio, i suoi tempi di residenza possono variare da qualche migliaio di anni (in oceani, ghiacciai ecc.) a qualche ora (nelle cellule viventi) (Tab. 2). La rapidità del rinnovamento dell’acqua dipende dal tipo di serbatoio che trattiene la risorsa. Il carattere rinnovabile dell’acqua non è quindi istantaneo. La molecola d’acqua impiega solo 16 giorni a rinnovarsi

in un fiume, mentre sono necessari fino a 1.400 anni perché si rinnovi nelle falde. L’Uomo attinge sempre più all’acqua di falda per i suoi usi. Tenendo presente il suo tempo di rinnovamento, comprendiamo che l’acqua dolce contenuta in questo tipo di riserva si presenta quindi come una posta in gioco futura, molto importante per le nostre popolazioni.

3.2.2 – I piccoli cicli locali dell’acqua

Il piccolo ciclo locale dell’acqua si realizza come il grande, ma a scala di bacino versante (Fig. 9). La quantità d’acqua evaporata su un bacino torna nello stesso sotto forma di precipitazione. I processi di evaporazione, precipitazione e infiltrazione legati a questo ciclo dipendono dalle caratteristiche ambientali del bacino versante. Il regime idrologico associato al bacino versante traduce una parte della dinamica del piccolo ciclo dell’acqua, poiché rappresenta la quantità d’acqua che transita nei fiumi

in un anno. I piccoli cicli dell’acqua partecipano alla formazione dei microclimi. I ricercatori slovacchi che hanno contribuito all’opera Water for the Recovery of the Climate – a New Water Paradigm, stimano che le precipitazioni sui nostri bacini a regime idrologico non perturbato siano per il 50-65% attribuibili ai piccoli cicli locali. Questi cicli giocano quindi un ruolo fonda- mentale nel funzionamento di ecosistemi come le foreste e le zone umide.

I prelievi massicci o l’accelerazione dello scorrimento verso il mare o l’oceano (dovuta all’urbanizzazione) tende a squilibrare questi cicli e quindi anche i cicli locali. Se il ruscellamento dell’acqua è favorito su un bacino, ciò va a scapito dell’evaporazione. Di conseguenza, il volume d’acqua contenuto nel piccolo ciclo locale diminuisce gradualmente.

 

3.2.3 – Il ruolo della vegetazione

 

La vegetazione gioca un ruolo fondamentale nei processi di evaporazione. Le piante favoriscono l’infiltrazione di acqua nel terreno grazie alle loro radici (il cosiddetto assorbimento radicale). Le stesse piante hanno anche la capacità di assorbire acqua perché ne hanno bisogno per svilupparsi. Questo fenomeno è detto captazione. L’acqua assorbita dalla pianta le permette di mantenere una temperatura costante: è il fenomeno della termoregolazione. Le piante quindi “sudano” attraverso i pori sulla superficie delle loro foglie. Questo fenomeno di evapotraspirazione è stimato, in zone temperate, su una superficie vegetata, a circa 3 litri di acqua al giorno per m². La vegetazione gioca quindi un ruolo importante nei cicli dell’acqua, poiché ha la capacità di trattenere l’acqua, di farla infiltrare nel terreno (permettendo così un processo di disinquinamento attraverso una filtrazione lenta) e di restituirla per mezzo dell’evapotraspirazione. La vegetazione facilita gli scambi d’acqua e contribuisce favorevolmente ai cicli idrici. Più un suolo è vegetato, più l’energia solare è trasformata in calore latente (calore utilizzato per l’evaporazione dell’acqua senza un riscaldamento della superficie). Al contrario, meno un suolo è coperto da vegetazione, più l’energia solare è trasformata in calore sensibile (che corrisponde ad un riscaldamento dell’ambiente). L’umidità trattenuta dai suoli e dai vegetali rinfresca quindi l’aria e tempera le temperature estreme: un suolo secco trasforma fino al 60% dell’irraggiamento solare in calore sensibile, mentre in una zona satura d’acqua fino all’80% dell’irraggiamento può essere trasformato in calore latente e solo una piccola parte dell’irraggiamento diviene calore sensibile (Fig. 10).

Oltre a trattenere e favorire l’infiltrazione di acqua nei suoli, la copertura vegetale tempera gli effetti termici e quindi il riscaldamento del Pianeta.Se un suolo è coperto da una vegetazione importante, trattiene più facilmente la pioggia poiché le piante assorbono e lasciano infiltrare l’acqua. In un bacino di questo tipo, i fenomeni di evaporazione ed evapotraspirazione dell’acqua con il calore del sole sono privilegiati.

La temperatura è regolata poiché l’energia solare consuma l’acqua trattenuta dai vegetali che non creano solamente ombra, ma trasformano anche l’energia in calore latente. Di conseguenza, viene favorita la crescita di vegetali e l’apparizione di un piccolo ciclo locale dell’acqua.

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