GESTIONE INTEGRATA E SOSTENIBILE DELLA RISORSA ACQUA E DELLE RISORSE BIOLOGICHE E COMPRENSIONE DEI FENOMENI PER LA DEFINIZIONE DI METODI E MODELLI DI VALUTAZIONE DEGLI EFFETTI SULL’AMBIENTE

Missione 2, Componente 4: Tutela del territorio e della risorsa idrica

Risorse idriche; Cambiamento climatico; Pressioni antropiche; Servizi ecosistemici; Food energy ecology nexus.

I cambiamenti climatici in atto, rispetto ai quali l’area mediterranea costituisce un hotspot di rilevanza globale, hanno modificato e stanno modificando in maniera significativa sia i regimi termo-pluviometrici che il livello medio del mare e conseguentemente la dinamica della disponibilità delle risorse idriche superficiali e sotterranee e delle tendenze evolutive dei fabbisogni che su di esse insistono per i molteplici utilizzi (idropotabile, irriguo, produzione di energia, servizi ecosistemici, ricreativi, ecc.). In questo contesto l’Italia sconta un deficit informativo che è in parte dovuto alla pluralità di sistemi di monitoraggio e alla scarsa interoperabilità e insufficiente copertura di tali sistemi, per superare il quale è necessario garantire non solo l’allargamento e l’interoperabilità tecnica tra i diversi sistemi, ma anche offrire un quadro interpretativo dei dati disponibili che sia condiviso tra tutti i soggetti che a diverso titolo concorrono alla gestione delle risorse idriche. Tale quadro interpretativo necessita non solo di una approfondita conoscenza dei processi climatici, idrologici e idrogeologici in atto, ma anche della quantificazione dell’impatto di tali processi sugli ecosistemi da un lato e sugli utilizzi dall’altro. Una gestione delle risorse idriche sul breve, medio e lungo periodo deve integrare dunque: 1) il monitoraggio quali-quantitativo delle risorse; 2) lo sviluppo di modelli in grado di interpretare dal punto di vista dei processi i dati di monitoraggio e prevederne la futura evoluzione, anche in un’ottica di gestione efficace delle risorse; 3) metodologie che integrino dati di monitoraggio e analisi di processo in un contesto di sistema che includa tutte le variabili di interesse: disponibilità di risorse idriche, fabbisogni, impatti sugli ecosistemi.  Relativamente a quest’ultimo punto non devono essere trascurati gli effetti degli impatti sulle comunità biologiche residenti nelle acque sotterranee, come ad esempio le comunità microbiche, che possono modificare i profili strutturali e funzionali con ripercussioni sui processi coinvolti nell’attenuazione dell’inquinamento e sui servizi ecosistemici. Relativamente a quest’ultimo punto, particolare attenzione deve essere posta agli elementi non lineari del sistema che amplificano gli impatti rispetto alle forzanti primarie. Tra questi possiamo citare: l’evoluzione dello snowpack, la dinamica dell’interazione suolo-atmosfera e i conseguenti impatti quali-quantitativi sui suoli, incrementi significativi dei fabbisogni, l’alterazione strutturale delle dinamiche ecosistemiche, le dinamiche di mobilità in diversi compartimenti dei contaminanti chimici.

Nel contesto descritto, particolare attenzione deve essere posta all’agrosistema irriguo, il cui fabbisogno costituisce circa il 60% dell’intero fabbisogno idrico su scala nazionale. E’ essenziale promuovere in tale ambito sia interventi infrastrutturali che nuove politiche che incrementino la resilienza dei sistemi di approvvigionamento, valutando tra le possibili opzioni lo sviluppo di risorse idriche alternative e sostenibili (riuso delle acque reflue, recupero acque piovane, dissalazione), attuando al contempo le migliori pratiche mirate a minimizzare gli scarichi di acque dolci in mare, con l’adozione di “natural water retention measures” per incrementare la ricarica delle falde sotterranee e contrastare l’intrusione salina. In una situazione di scarsezza di disponibilità idriche quale quella presente in larga parte della Nazione, la corretta gestione delle limitate risorse idriche superficiali e sotterranee (preservandone quantità e qualità) assume un ruolo fondamentale. La conservazione della qualità delle risorse idriche richiede il controllo e la riduzione della diffusione di nutrienti ed altri inquinanti emergenti anche tramite misure gestionali, nonché la comprensione dei processi di trasporto “source to sea”. Tali politiche necessitano di approcci multi-disciplinari e integrati che mirino all’accettazione delle nuove pratiche (stakeholder engagement) e alla razionalizzazione della governance delle risorse idriche a livello nazionale

L’IRSA collabora attivamente, fin dalla propria fondazione, con diversi soggetti Istituzionali Italiani (fra questi il MATTM, il Dipartimento della Protezione Civile di cui è centro di competenza, diverse Autorità di Distretto) ed Internazionali (Commissione Europea, WFD CIS), offrendo supporto tecnico-scientifico nell’ambito della gestione integrata e sostenibile della risorsa acqua e delle risorse biologiche mediante la definizione di metodi di monitoraggio e modelli di valutazione. Tale supporto nasce sempre da un’attività di ricerca di base e applicata che viene successivamente resa fruibile a livello istituzionale mediante collaborazioni strutturali e partecipazione attiva a tavoli tecnici istituzionali.

Esistono numerose linee di ricerca condotte in IRSA che possono significativamente contribuire alla realizzazione degli obiettivi della Missione 2 “Rivoluzione Verde e Transizione ecologica” del PNRR, in particolare nell’ambito M2C4 “Tutela del territorio e della risorsa idrica”.

In particolare per l’ambito di intervento M2C4.1 “Rafforzare la capacità previsionale degli effetti del cambiamento climatico”, l’investimento 1.1 è orientato a sviluppare un sistema di monitoraggio che consenta di individuare e prevedere i rischi sul territorio, come conseguenza dei cambiamenti climatici e di inadeguata pianificazione territoriale. L’utilizzo di tecnologie avanzate consentirà il controllo da remoto di ampie fasce territoriali, con conseguente ottimizzazione dell’allocazione di risorse. I dati di monitoraggio costituiranno la base per lo sviluppo di piani di prevenzione dei rischi, anche per le infrastrutture esistenti, e di adattamento ai cambiamenti climatici. Il tema del monitoraggio è dunque di fondamentale importanza per la gestione del rischio in un ambito di cambiamenti climatici; è tuttavia evidente come un monitoraggio efficace e rappresentativo debba integrare dati provenienti dalle diverse reti esistenti, sia a terra che da remoto, in un unico quadro che tenga conto del contesto meteo-climatico attuale e previsto, del contesto idrologico, idrogeologico ed ecologico locale e regionale, nonché delle pressioni attuali e prevedibili sulle risorse idriche. L’IRSA può contribuire allo sviluppo del PNRR grazie alle competenze acquisite nelle attività di ricerca condotte sui seguenti temi:

• Implementazione di scenari di evoluzione climatica e valutazione del loro impatto sul ciclo idrologico (ivi inclusa la criosfera e le acque sotterranee);
• Sviluppo di sistemi a microprocessore orientati alla misura di grandezze ambientali, meteorologiche, idrologiche, limnologiche (mediante sensori in-situ montati su boe/piattaforme), di movimenti franosi, ecc.;
• Sviluppo di sistemi di supporto alle decisioni orientati all’individuazione di indicatori precoci di condizioni di scarsità idrica e conseguenti crisi di approvvigionamento, all’analisi della vulnerabilità di sistemi idrici, ed alla definizione degli interventi più efficaci nell’ottica di migliorare la resilienza di tali sistemi mediante una valutazione comparativa di differenti strategie possibili (strutturali e non strutturali);
• Sviluppo di modellistica integrata su base partecipativa a supporto dell’analisi di sistemi complessi volta all’identificazione di obiettivi confliggenti nella gestione delle risorse, di impatti multidimensionali di specifiche politiche settoriali a mezzo di analisi di scenario.

Nell’ambito di intervento M2C4.4 “Garantire la gestione sostenibile delle risorse idriche lungo l’intero ciclo e il miglioramento della qualità ambientale delle acque interne e marittime”, l’investimento 4.3   intende aumentare la capacità di affrontare le situazioni di emergenza idrica aumentando l’efficienza nell’irrigazione. Gli investimenti infrastrutturali sulle reti e sui sistemi irrigui proposti consentiranno una maggiore e più costante disponibilità di acqua per l’irrigazione, aumentando la resilienza dell’agroecosistema agli eventi di siccità e ai cambiamenti climatici. Inoltre, la conoscenza dei processi biogeochimici che regolano le dinamiche di diffusione e trasporto degli inquinanti e patogeni nella acque di cui si vuole effettuare la gestione risulta di particolare importanza nella comprensione dei fenomeni di deterioramento qualitativo delle acque, ottimizzazione del sistema di monitoraggio, scelta di indicatori significativi, predisposizione di sistemi di prevenzione ed allerta.

In questo ambito l’IRSA svolge attività di ricerca di base e applicata sulle seguenti tematiche:

• Caratterizzazione delle proprietà idrauliche del suolo e del sottosuolo e monitoraggio del sistema acqua-pianta-suolo con l’integrazione di dati satellitari, sensoristica aviotrasportata, dati a terra (anche di tipo geofisico), dati di laboratorio. L’integrazione dei diversi sistemi di monitoraggio permette di valutare le tendenze evolutive su diversi orizzonti temporali del fabbisogno idrico ed eventuale degradazione dello stato qualitativo dei suoli. Tali informazioni sono propedeutiche per lo sviluppo di adeguati protocolli di strategie irrigue;
• Sviluppo di modellistica (fisicamente basata e/o data driven) finalizzate alla gestione di Best Management Practices, Nature Based Solutions e Green Infrastructures (ad es. trincee di infiltrazione), all’ottimizzazione dell’irrigazione e della fertilizzazione, alla riduzione della diffusione di nutrienti da fonti diffuse;
• Studio dei modelli di diffusione e ripartizione degli inquinanti persistenti e non nei vari comparti, basati sulla integrazione dei processi microbiologici, chimici e idrogeologici;
• Definizione di indicatori di qualità chimica e biologica che supportino la gestione della risorsa in situazioni emergenziali (alluvioni, siccità, dissesti idrogeologici) ed in situazioni di inquinamento diffuso e puntuale al fine di definire lo stato ecologico;
• Sviluppo sistemi di indicatori a scala territoriale per la caratterizzazione del grado di efficienza dei sistemi di sfruttamento e distribuzione delle risorse idriche per uso irriguo (indicatori di water productivity, indicatori di efficienza irrigua del tipo WEFE-nexus, telerilevamento satellitare e aereo, indicatori atti a quantificare la resilienza di sistemi in cui ci sia forte interdipendenza settoriale e tra risorse quali Nexus Resilience Qualities.

Sviluppo di strategie di mitigazione del rischio di contaminazione delle acque da pesticidi e fertilizzanti attraverso la promozione di microrganismi in grado di rimuoverli (bio-attenuazione naturale).

Progetti attivi nel 2021 (i dati si riferiscono al budget totale dei progetti)

• 7 progetti europei ed accordi internazionali € 2,983,392
• 3 progetti istituzionali nazionali e regionali € 694.770
• 1 progetto commerciale € 20.000

Collaborazioni Istituzionali e Tavoli Tecnici

L’IRSA svolge una costante attività di supporto tecnico-scientifico alla Pubblica Amministrazione, nelle sue diverse articolazioni, sia tramite collaborazioni strutturate sia tramite la partecipazione a Tavoli Tecnici specifichi. Nell’ambito della tematica della Gestione sostenibile delle Risorse Idriche possiamo menzionare le seguenti attività/collaborazioni dell’IRSA:

• Centro di competenza del Dipartimento Nazionale della Protezione Civile;
• Membro degli Osservatori permanenti per gli utilizzi idrici istituiti presso: 1) il distretto idrografico del fiume Po; 2) il distretto idrografico dell’Appennino Centrale; 3) il distretto idrografico dell’Appennino Meridionale; 4) il distretto idrografico della regione Siciliana;
• Membro del Comitato di Coordinamento degli Osservatori permanenti per gli utilizzi idrici istituto presso il MITE;
• Membro del Tavolo tecnico per la regolazione estiva dei Livelli idrometrici del Lago Maggiore e del Tavolo tecnico Approvvigionamento idrico dal bacino del Lago di Bracciano;
• Partecipa al EC Working Group Groundwater nella Water Framework Directive Common Implementation Strategy;
• Membro dello Strategic Coordination Group, gruppo top level della strategia comunitaria per l’applicazione della Direttiva Quadro sull’Acqua (EU WFD CIS);
• Membro di INBO, International River Basin Organizations;
• Membro dello Advisory Board della Iniziativa UNDP per la riqualificazione ambientale del lago di Aral in Uzbekistan;
• Leader del gruppo di lavoro “Climate Change Impacts on Water Resources” della China-EU Water Platform;
• Membro del “Consultative Group” del 9th World Water Forum in programma in Dakar (Senegal) nel 2022;
• Membro dell’Executive Board della EU Partnership “Water4All – Water for the Planet”, iniziativa nell’Horizon Europe con un budget di circa mezzo miliardo di euro;
• Gruppo di lavoro sull’idro-morfologia lacustre e sulle attività relative agli Elementi di Qualità Biologica per l’implementazione della Direttiva Quadro 2000/60;
• Membro dello European Committee for Standardization CEN TC 230/WG 2/TG 5 Water quality;
• Partecipa al EC Working Group Groundwater nella Water Framework Directive Common Implementation Strategy;
• Referente nazionale CNR per Marine Strategy – “Acquisizione dell’expertise tecnico-scientifico per l’elaborazione di dati di abbondanza e di impatto di specie non indigene di macroalghe”.