Gli ambienti naturali alpini possiedono un enorme potenziale nel campo del monitoraggio ambientale a scala globale, data la loro particolarità nell'essere presenti a tutte latitudini e in contesti climatici estremamente differenziati. In particolare la vegetazione alpina rappresenta un importante punto di riferimento per lo studio e il monitoraggio a lungo termine degli effetti che i cambiamenti climatici determinano sugli ecosistemi naturali e semi-naturali.
In questo contesto l'ARPA Valle d'Aosta ha avviato, a partire dal 2004, una serie di attività finalizzate a indagare tali impatti, comprenderne le dinamiche e, quando possibile, prevedere le risposte dell'ambiente montano alle variazioni attese nel futuro. Le prime azioni sono state mirate al monitoraggio della fenologia della vegetazione, ovvero al susseguirsi delle diverse fasi del ciclo vitale delle piante: la comparsa e lo sviluppo delle foglie, la fioritura e la produzione del seme, l'ingiallimento della chioma e, per alcune specie, la perdita delle foglie. Attraverso l'osservazione fenologica è possibile identificare la sfasatura interannuale di tali cicli ed ottenere indicazioni relative alle interazioni tra i fattori climatici e gli ecosistemi; è possibile, ad esempio, determinare l'avvio della stagione vegetativa, evidenziata dall'ingrossamento e apertura delle gemme, e la sua durata temporale. Le osservazioni fenologiche si limitano tuttavia ad analizzare il manifestarsi dell'effetto del clima sulla vegetazione ma non sono in grado di esplorare a fondo le relazioni fra clima e ecosistemi che sono strettamente legati in un ciclo continuo e inscindibile di influenze reciproche, dovute principalmente al ciclo del carbonio e al ciclo dell'acqua. Per questa ragione, a completamento delle osservazioni fenologiche, l'ARPA Valle d'Aosta ha avviato dal 2008 in Valtournenche un'importante attività di monitoraggio a lungo termine dei flussi di CO2 in due ecosistemi alpini caratteristici del territorio valdostano: un pascolo e un lariceto.
Il carbonio entra negli ecosistemi attraverso il processo della fotosintesi (produttività primaria lorda - GPP), mediante il quale le piante producono le sostanze necessarie alla loro vita. Una parte del carbonio sottratto all'atmosfera dalla vegetazione, viene in seguito riemesso attraverso la respirazione (Reco) di tutti gli organismi (vegetali, animali e microorganismi) presenti nell'ecosistema; la differenza tra la quantità di CO2 assorbita e quella riemessa in atmosfera determina lo scambio netto del carbonio di un ecosistema (NEE) e permette di valutare se quest'ultimo svolge complessivamente il ruolo di sequestro o di sorgente di CO2. In seguito all'aumento in atmosfera della concentrazione di CO2, uno dei più importanti gas ad effetto serra, e data la notevole importanza che i diversi ecosistemi svolgono nella regolazione del bilancio globale del carbonio, la comunità scientifica internazionale sottolinea la necessità di ampliare le attività di analisi e monitoraggio riguardanti gli scambi gassosi dei vari ecosistemi terrestri.
Nell'estate del 2008, sono iniziate le misure dei flussi di CO2 presso il sito di monitoraggio in pascolo (figura 1), situato nel Comune di Torgnon, località Tellinod, ad un quota di 2160 metri. Nel secondo sito, localizzato a circa 8 km dal primo in località Bois de la Fenêtre, ad un'altitudine di 2050 m e costituito da una formazione pressocché pura di larice (figura 2), il monitoraggio è iniziato nella primavera del 2010. La scelta di questi due ambienti deriva da alcune considerazioni principali: gli ambienti alpini si collocano tra gli ecosistemi più sensibili al cambiamento climatico e per tale motivo è di grande importanza ampliare l'analisi e il monitoraggio degli effetti che cambiamenti climatici hanno sul loro funzionamento; inoltre, entrambe le tipologie, oltre ad essere molto diffuse sul territorio regionale, sono poco indagate per quel che riguarda il bilancio del carbonio e su come questo sia influenzato dalla variabilità interannuale delle condizioni climatiche. La misura degli scambi di CO2 viene realizzata tramite la tecnica micrometeorologica della correlazione turbolenta (Eddy covariance): il sistema strumentale utilizzato consiste di un anemometro sonico tridimensionale e di un analizzatore di gas ad infrarossi che consentono la rilevazione simultanea e ad elevata frequenza (1/10 s) della velocità e direzione del vento e delle concentrazioni di CO2 e vapor acqueo. Gli strumenti sono posti ad un'altezza dal suolo dipendente dal tipo di copertura vegetale: nel caso specifico a 2.5 m nel pascolo e a 20 m nel lariceto. La tecnica valuta i moti turbolenti delle masse d'aria presenti tra la vegetazione e l'atmosfera, diretti alternativamente verso l'alto e verso il basso, misurandone la velocità e la concentrazione di CO2. Il dato ottenuto rappresenta il movimento netto di CO2 verso la vegetazione (sequestro) o verso l'atmosfera (emissione). Il metodo consente di misurare in maniera diretta unicamente lo scambio netto di CO2 (NEE), di conseguenza l'analisi completa del ciclo del carbonio, avviene tramite la scomposizione del flusso netto nelle componenti di produttività primaria lorda (GPP) e respirazione ecosistemica (Reco), attraverso l'applicazione di modelli specifici. Il dato di Reco viene inoltre integrato con misure dirette tramite l'utilizzo di specifiche camere di respirazione (figura 3).
Gli andamenti a scala giornaliera, stagionale e annuale delle diverse componenti sono impiegati per il confronto con l'andamento delle principali variabili meteorologiche. Come evidenziato nel grafico (figura 4) i dati giornalieri di NEE, GPP e Reco misurati nel pascolo raggiungono i valori massimi durante i mesi di luglio ed agosto in corrispondenza del periodo di massima attività fotosintetica della vegetazione.
Il decremento osservato nei mesi autunnali è causato dall'ingiallimento della vegetazione e dalla progressiva riduzione dell'attività, fase seguita da un periodo con valori dei flussi vicini allo zero corrispondenti al periodo con neve al suolo.
Entrambi i siti fanno parte di due reti di misura internazionali: la rete Fluxnet (che riunisce, a livello mondiale, i siti che misurano gli scambi di CO2) e la rete Phenocam (che riunisce i siti per il monitoraggio della fenologia mediante webcam). Sul sito internet di Phenocam (http://klima.sr.unh.edu/map.html) vengono inviate quotidianamente le immagini registrate: quello di Torgnon è stato il primo sito europeo e per ora l'unico sito italiano afferente a questa rete.
Parte delle attività presentate sono state realizzate nell'ambito del progetto Interreg Italia-Francia (ALCOTRA) 2007-2013 “PHENOALP – Phénologie alpine” e del progetto Alpine Space 2007-2013 MANFRED e sono realizzate anche con il supporto della Direzione Foreste e Infrastrutture della Regione Autonoma Valle d'Aosta, del personale del Corpo Forestale Valdostano e con la collaborazione del Comune di Torgnon e della Società degli Impianti di Risalita di Torgnon (SIRT).
Ulteriori informazioni sulle attività e sui risultati del monitoraggi condotti sono disponibili sul sito www.phenoalp. eu e pubblicati regolarmente sulla Relazione sullo Stato dell'Ambiente della Valle d'Aosta (cfr. www.arpa.vda.it).
*
- Edoardo Cremonese, collaboratore tecnico professionale esperto;
- Marta Galvagno, collaboratore esterno;
- Umberto Morra di Cella, collaboratore tecnico professionale esperto.