Venezia e le sue coste sono notoriamente vulnerabili agli impatti dei cambiamenti climatici, come l'innalzamento del livello del mare, le onde estreme e le mareggiate. Utilizzando un approccio innovativo che combina modelli climatici regionali e globali con il Machine Learning e i dati satellitari, un team di ricercatori, tra cui scienziati del CMCC e dell’Università Ca' Foscari Venezia, ha analizzato l'erosione delle coste veneziane e il degrado della qualità dell'acqua, offrendo preziose prospettive sui futuri scenari climatici, fondamentali per una gestione efficace del rischio costiero.
Le zone costiere sono ambienti dinamici e fragili al confine tra terra e acqua, plasmati e costantemente trasformati dalle intricate interazioni tra vari fattori fisici, ecologici e socioeconomici. Queste aree sono particolarmente vulnerabili agli impatti dei cambiamenti climatici, con minacce come l'innalzamento del livello del mare, le onde estreme e le mareggiate, che incidono sulla terra, sulla biodiversità e sugli ecosistemi costieri.
Uno studio pubblicato sulla rivista Science of the Total Environment ha analizzato in particolare la città di Venezia e gli effetti dei cambiamenti climatici sull'erosione delle sue coste e sulla qualità delle sue acque. La laguna di Venezia rappresenta un eccezionale esempio di habitat semi-lacustre diventato vulnerabile a causa di cambiamenti naturali, ambientali e climatici irreversibili.
L’articolo "Multi-model chain for climate change scenario analysis to support coastal erosion and water quality risk management for the Metropolitan city of Venice" è il risultato di uno studio condotto nell'ambito del progetto Venezia2021 da un team di ricercatori di CMCC@Ca'Foscari, la partnership strategica tra la Fondazione CMCC e l'Università Ca' Foscari di Venezia.
Questo studio rappresenta il primo tentativo di integrare modelli numerici idrodinamici, modelli di onde e di dinamica costiera per esplorare gli impatti sia dell'innalzamento previsto del livello del mare che dei cambiamenti nella circolazione atmosferica sulla dinamica costiera regionale in scenari di cambiamento climatico.
Il gruppo congiunto di ricercatori del CMCC e dell’Università Ca' Foscari Venezia ha coordinato in particolare le attività di ricerca, compreso il quadro concettuale, la raccolta dati e lo sviluppo e l'implementazione del modello. Questa ricerca si basa su un approccio a catena multi-modello, che combina l'idrodinamica oceanica, i campi di onde e i modelli costieri per costruire un modello di valutazione del rischio costiero per l'analisi futura dell'evoluzione delle coste e della qualità dell'acqua di mare.
"L'innovazione della catena multi-modello che abbiamo utilizzato nel nostro approccio risiede nella capacità del modello di Bayesian Network di integrare fonti di dati eterogenee da diversi modelli, così come le interazioni tra di essi", ha detto Hung Vuong Pham, ricercatore della Fondazione CMCC e dell'Università Ca' Foscari di Venezia e primo autore dell’articolo. "L'inferenza causa-effetto del modello bayesiano consente un'analisi computazionale degli scenari efficace ed economica, in grado di gestire una grande quantità di dati dettagliati e ad alta risoluzione".
I risultati dello studio evidenziano che il fattore critico che determina l'aumento della frequenza degli eventi estremi nella Laguna di Venezia è il cambiamento del livello medio del mare. Inoltre, la velocità dell'acqua è il fattore più influente sui parametri di qualità dell'acqua, mentre l'altezza della superficie del mare e la direzione del vento sono i fattori dominanti per i cambiamenti delle linee costiere.
Lo studio ha rivelato preoccupanti cambiamenti nelle coste e nella qualità dell'acqua del mare nell'ambito dello scenario di cambiamento climatico RCP8.5. In particolare, dopo un periodo stabile nel decennio dal 2021 al 2030, le coste subiranno fenomeni di erosione nel decennio successivo (2031-2040), seguiti da accrescimento nel periodo 2041-2050, con un conseguente peggioramento della qualità dell'acqua del mare in termini di maggiore torbidità.
"Il principale vantaggio della catena multi-modello proposta nel nostro studio risiede nell'integrazione di un modello regionale per onde, livelli del mare e mareggiate con un modello climatico globale in un modello di rischio costiero basato su una rete bayesiana, che colma il divario tra la risoluzione grossolana delle attuali proiezioni globali dei cambiamenti climatici e i dati dettagliati necessari per indagare gli impatti dei cambiamenti climatici sulla dinamica costiera regionale", ha detto Elisa Furlan della Fondazione CMCC e dell'Università Ca' Foscari di Venezia, e autrice dell’articolo.
La combinazione di modelli climatici regionali e globali con tecniche di apprendimento automatico e immagini satellitari rappresenta un approccio innovativo che offre una promettente prospettiva per comprendere i vari tipi impatti previsti nel prossimo futuro a causa dei cambiamenti climatici, inclusi fattori come vento, onde, maree e livello del mare.
"La flessibilità del nostro approccio rappresenta uno strumento utile per una gestione proattiva del rischio costiero nella progettazione di piani di gestione integrata per le aree costiere marine", ha aggiunto Pham.
