Le siccità pluriennali rappresentano una minaccia significativa per la sicurezza delle risorse idriche, mettendo a dura prova la resilienza dei sistemi idrologici, ecologici e socioeconomici. Motivati dalla recente siccità pluriennale che ha colpito l’Europa sudoccidentale e l’Italia dal 2021 al 2023, Salvatore Pascale (Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Bologna) e Francesco Ragone (School of Computing and Mathematical Sciences dell’University of Leicester, nel Regno Unito) hanno condotto uno studio in cui hanno utilizzato due indici, lo Standardised Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) e lo Standardised Precipitation Index (SPI), per quantificare l’evoluzione temporale della percentuale di territorio italiano che ha sperimentato condizioni di siccità nel periodo 1901-2023 e per identificare eventi di siccità pluriennali diffuse (WMYD), definiti come siccità pluriennali che hanno interessato almeno il 30% dell’Italia. Lo studio è stato pubblicato su International Journal of Climatology.
Sono stati identificati sette eventi di siccità pluriennali diffuse (WMYD), utilizzando due diversi set di dati sulle precipitazioni: 1921-1922, 1942-1944, 1945-1946, 2006-2008, 2011-2013, 2017-2018 e 2021-2023. L’analisi di correlazione tra le serie temporali delle aree di siccità italiane e la circolazione atmosferica indica che l’insorgenza e la diffusione delle siccità in Italia sono correlate a fasi specifiche dell’Oscillazione Nord Atlantica (NAO) invernale, del pattern scandinavo (SCAND), del pattern East Atlantic/Western Russia (EAWR) e dei pattern estivi East Atlantic (EA) e East Atlantic/Western Russia (EAWR).
L’analisi basata sugli eventi di questi episodi di siccità rivela una varietà di pattern atmosferici e combinazioni delle quattro modalità di teleconnessione che contribuiscono a condizioni persistentemente secche in Italia sia durante l’inverno che durante l’estate. Questo studio offre nuove prospettive per l’identificazione e la comprensione dei fattori meteorologici che hanno determinato gli eventi WMYD in Italia.
Eventi di siccità pluriennali diffusi in Italia (1901-2023)
La figura 1 mostra la percentuale di superficie del territorio italiano in condizioni di siccità in base allo SPEI-12, dal 1901 al 2023. Mentre in questo periodo di 123 anni si sono verificati 33 eventi di siccità che hanno interessato più del 30% del territorio nazionale, solo alcuni di questi eventi sono durati 12 mesi o più e possono quindi essere classificati come eventi WMYD. In effetti, la probabilità di eventi di siccità in Italia diminuisce con l’aumentare della durata del periodo di siccità e della soglia di area. 
Figura 1. Estensione percentuale dell’area (%) del territorio italiano in condizioni di siccità (SPEI-12 ≤ -1). Le linee nere tratteggiate indicano la soglia del 30% utilizzata per la definizione di siccità diffuse. I colori blu, giallo e rosso indicano se il valore più basso dello SPEI-12 mediato sull’area di siccità ha raggiunto condizioni di siccità moderata, grave o estrema durante l’evento. Nella Figura 2, che mostra la probabilità di superamento degli eventi di siccità (definiti come mesi consecutivi per cui SPEI-12 < −1) in funzione della soglia di area, possiamo vedere che gli eventi WMYD hanno una frequenza di circa il 5%, ma questo numero diminuisce rapidamente se consideriamo soglie areali più grandi o soglie di durata più lunghe (ad esempio, 24 mesi). Quindi, mentre non è molto raro avere piccole porzioni del territorio italiano in condizioni di siccità per alcuni mesi (ad esempio, frequenza di circa 10-30% per eventi di siccità di durata di 1-6 mesi che interessano il 20% o meno dell’Italia), è piuttosto raro avere eventi pluriennali che interessano una grande frazione dell’Italia per 1 anno o più (ad esempio, frequenza di circa lo 0,1% per durata di 12 mesi e soglia di area di circa il 70%), riporta lo studio.
In totale, sono stati identificati sette eventi WMYD durante il periodo 1901-2023. In termini di intensità di picco della siccità, il 1921-1922, 1945-1946, 2017-2018 e 2021-2023 presentavano minimi dei valori medi di area di SPEI-12 (SPI-12) inferiori a -2, che sono tipici di condizioni di siccità estrema. Nel frattempo, gli eventi WMYD del 1942-1944, 2006-2008 e 2011-2013 sono stati caratterizzati, in media sul territorio interessato, da gravi condizioni di siccità all’apice dell’evento. Nello specifico, l’evento 2015-2019 sembra essere una sequenza di tre eventi di siccità indipendenti (2015-2016, 2017-2018 e 2019) di cui la siccità del 2017-2018 è quella più intensa, sostengono gli autori dello studio.
“È evidente che vi è una variabilità multidecennale degli eventi di siccità sul territorio italiano, che ha subito una sequenza serrata di eventi di siccità diffusi durante il decennio 1941-1950. Questo periodo di condizioni di siccità persistente nel decennio 1941-1950 era comune alla maggior parte del Mediterraneo e in particolare alla Penisola Iberica. In Italia, una tendenza a periodi più secchi emerge di nuovo alla fine del XX secolo, con un’esacerbazione di queste condizioni secche dopo l’anno 2010 particolarmente evidente in SPEI-12. L’evento del 1921-1922, che è collegato a una siccità su larga scala che colpì l’Europa centro-occidentale durante il 1920-1921 e 1 anno dopo si propagò verso sud fino alla regione italiana, sembra essere un evento isolato nei primi quattro decenni del XX secolo”, si legge nello studio.
“Gli eventi selezionati mostrano un certo grado di differenza regionale, con gli eventi del 1921-1922, 1943-1944 e 2006-2008 che non hanno interessato in modo particolare l’estremo Sud dell’Italia, il 1945-1946 che si è concentrato sul Nord-Est e sull’Italia centrale e il 2011-2013 e il 2017-2018 che hanno interessato principalmente l’Italia peninsulare. La siccità del 2021-2023 presenta valori SPEI-12 molto bassi su tutto il Paese, con deficit di precipitazioni particolarmente ampi sull’Italia settentrionale”, riporta lo studio.
Correlazione con i campi atmosferici
La correlazione tra la percentuale di area del territorio italiano in condizioni di siccità e la media di 12 mesi Z500 designa le relazioni tra la variabilità atmosferica su scala emisferica e l’estensione della siccità italiana. I risultati dello studio indicano che i valori di correlazione più elevati (> 0,4) e statisticamente significativi formano una regione circolare su larga scala sull’Europa occidentale centrata sulla Francia meridionale, che include anche l’Italia nordoccidentale. Questo polo positivo di correlazione è indicativo di un’ampiezza insolita e/o di una ricorrenza di sistemi di alta pressione sull’Europa centro-occidentale nei 12 mesi che precedono la massima estensione della siccità. Questa condizione climatologica è spesso associata alla migrazione verso nord della corrente a getto e quindi della traiettoria delle tempeste, riducendo così il numero di cicloni extratropicali e sistemi frontali su larga scala che passano sull’Italia.
Ulteriori regioni di correlazione positiva compaiono sull’Atlantico e sulla Siberia centro-settentrionale, mentre centri di correlazione negativa sono evidenti sulla Groenlandia/Nord Atlantico che si estendono ulteriormente verso sud-est sulla Russia occidentale.
Questi risultati suggeriscono che l’influenza delle grandi dinamiche atmosferiche sull’estensione delle siccità in Italia è determinata principalmente dalle teleconnessioni inverno-primavera, con un ruolo più limitato per le teleconnessioni estate-autunno. La sequenza di centri di correlazione positivi e negativi sull’Atlantico e sul bacino del Mediterraneo suggerisce un possibile ruolo delle onde di Rossby stazionarie estive nel mantenimento delle condizioni anticicloniche sull’Italia e sulla Francia meridionale.
I centri di correlazione indicano una modifica su larga scala della circolazione atmosferica emisferica associata allo sviluppo della siccità in Italia. Nel complesso, i modelli di correlazione mostrati nelle Figure 6 e 7 suggeriscono: (1) un dipolo orientato meridianamente e allungato longitudinalmente sull’Atlantico settentrionale/Europa occidentale, con correlazioni positive centrate sulla Francia e correlazioni negative centrate sul Mare della Groenlandia, che potrebbero essere coerenti sia con la fase positiva della NAO (NAO+) sia con la fase negativa del modello SCAND (SCAND-); e (2) un pattern più orientato longitudinalmente, che ricorda un treno di onde stazionario, che potrebbe essere coerente con la fase positiva di EA (EA+) ed EAWR (EAWR+). Queste quattro modalità di variabilità sono riconosciute come le modalità più importanti per il clima mediterraneo nella scala temporale stagionale e sono tutte associate, se prese con la giusta polarità, ad anomalie di circolazione anticiclonica sull’Italia nella Figura 6, evidenziano gli autori dello studio.
Eventi di siccità pluriennali diffuse e Teleconnessioni
“Le analisi basate sugli eventi mostrano chiaramente che, nei quattro episodi analizzati (2006-2008, 2011-2013, 2017-2018 e 2021-2023), la sinergia delle modalità di teleconnessione tra inverno ed estate è un fattore chiave nello sviluppo e nell’amplificazione di un evento WMYD”, scrivono Pascale e Ragone. “Ad esempio, la sequenza di un EA+ nell’estate/autunno 2006 seguito da uno SCAND−/EAWR+ nell’inverno/primavera 2006/07 è coerente con la lunga durata di questo evento. Un altro esempio eccezionale è il più recente evento WMYD del 2021-2023, durante il quale un forte EA+ nella tarda primavera/estate 2021 seguito da un forte SCAND− nell’inverno/primavera 2021-2022 e ancora un EAWR− nell’estate 2022 hanno fornito un background atmosferico a bassa frequenza favorevole alla durata delle condizioni di siccità sulla maggior parte dell’Italia. Questi risultati mostrano che un evento WMYD può essere considerato un esempio di eventi estremi composti nel tempo”, spiegano gli autori.
Conclusioni
Questo studio fornisce una classificazione degli eventi di siccità pluriennali diffusi in Italia, definiti come quelle siccità che durano almeno 12 mesi e che hanno un impatto significativo su una vasta porzione del Paese. Copre il periodo storico dal 1901 al 2023 e identifica il ruolo della variabilità atmosferica nell’influenzare questi eventi di siccità. Sebbene le siccità italiane siano state ampiamente studiate nella letteratura scientifica, mancava una classificazione sistematica delle siccità pluriennali e della loro relazione con i fattori atmosferici. Questa ricerca colma questa lacuna. È importante notare che, sebbene la metodologia sia specificamente progettata per l’Italia, può essere applicata ad altri Paesi e regioni in Europa e nel mondo, evidenziano gli autori.
Sono stati identificati sette eventi di siccità pluriennali diffusi (1921-1922, 1942-1944, 1945-1946, 2006-2008, 2011-2013, 2017-2018 e 2021-2023) utilizzando due metriche di siccità, SPEI-12 e SPI-12, e due diversi set di dati sulle precipitazioni (CRU e GPCC). Ad eccezione della siccità verificatasi nel 1921-1922, questi eventi sono concentrati principalmente in due periodi: la metà del XX secolo e dal 2000 al 2023. “Ciò indica un potenziale collegamento tra le siccità europee e la variabilità multidecennale. L’analisi di correlazione standard dell’estensione della siccità e di vari campi atmosferici e indici di teleconnessione evidenzia un’influenza moderata di NAO+ invernale, SCAND−, EAWR+ e di EA+, EAWR− estivi nel creare condizioni di siccità diffuse in Italia. Un’analisi basata sugli eventi classifica ulteriormente le anomalie della circolazione atmosferica prevalenti nei 12 mesi precedenti la massima estensione della siccità, rivelando sia somiglianze che differenze tra gli eventi, oltre a chiarire la sinergia di NAO, SCAND, EAWR ed EA nel sostenere le condizioni meteorologiche che favoriscono periodi di siccità prolungati”, concludono Pascale e Ragone.