Seminar in Cornell, 25th Sep

In this seminar, the Prof. Chris was invited to give a speech titled as ” Characterizing Climate Change from Global to Regional Scales”.

During the talk, he first introduced the concept of uncertainty in climate change studies, in which there are both the natural uncertainty (Aleatoric uncertainty) due to the stochastic behavior of climate itself, and the epistemic uncertainty because of wrongly understanding the natural phenomenon and hence improper model design. Also there are internal uncertainty raised from the model itself and the choice of initial conditions.

In the second part, Prof. Chris talked about the climate change studies on global scale, where the focus is on the global mean temperature change and its response to the CO2 forcing scenarios (Representative Concentration Pathway). He also showed many results about climate uncertainty resulted from the different circulation models, and then nicely pointed out that when changing the focus of spatial scale, e.g. from global to hemisphere or zonal level, the uncertainty range might change, a possible explanation for the large uncertainty we commonly see in IPCC report.

The last part was devoted to the regional scale, in which people tend to study the climate change impact on certain region in response to the Sea Surface Temperature anomalies, through so called teleconnection affect. The method they are using now is called Global Teleconnection Operator approach, sort of linear regression model. By calibrating the parameters using projected SST anomalies and validating it against observed ones, one can demonstrate and understand how likely the change is going to happen at this region.

< click here to see the abstract of this seminar >

Key word: Climate change, Uncertainty, Global circulation model, Global Teleconnection Operator,

Federica Andressi

An Hybrid Empiric-conceptual Model for the Integrated Management of Kafue River (Zambia).

Kafue flats map.

The map of the Kafue flats and the reservoirs studied in the thesis.

Supervisors: A. Castelletti, E. Weber
Publications: none

Questo lavoro pone la sua attenzione su un’ampia zona umida di grande pregio ambientale, nota come Kafue Flats, situata in Zambia, lungo il corso del fiume Kafue, un affluente del fiume Zambesi. Le Kafue Flats rappresentano uno dei più significativi ecosistemi dello Zambia e comprendono un insieme di lagune ed aree umide che creano un habitat naturale per numerose specie di animali terrestri, pesci ed uccelli acquatici. Attorno agli anni ’70 è stata ultimata la costruzione di due grandi dighe, la diga di Itezhi-Tezhi e quella di Kafue Gorge, rispettivamente a monte e a valle della grande pianura alluvionale. La costruzione di tali dighe, che sfruttano l’acqua del Kafue per la produzione di energia idroelettrica, ha profondamente modificato il regime naturale del fiume nella zona, alterando il ciclo di inondazione della palude da stagionale, durante la stagione umida, a quasi permanente. Il cambiamento delle condizioni ambientali prodotte dalla regolazione ha comportato rilevanti conseguenze sull’intera comunità biotica, in particolare favorendo la diffusione di specie invasive che, sostituendo la vegetazione originaria, impoveriscono l’ecosistema con la conseguente riduzione di biodiversità, sia vegetale sia animale. Molti studi effettuati sull’area si propongono di verificare se, riprogettando la politica di gestione delle acque del sistema del Kafue, sia possibile ristabilire un pattern di esondazione il più possibile vicino a quello naturale nelle Flats, soddisfando quindi nel contempo gli interessi dell’utenza idroelettrica e quelli agricolo-ambientali.

In quest’ottica il progetto qui presentato si propone di costruire un modello, vale a dire una copia dell’intero sistema, in grado di descrivere e riprodurre le relazioni esistenti tra le variabili idrologiche in gioco ed il cui comportamento sia simile il più possibile a quello del sistema reale. Date le numerose ctiticità incontrate e rappresentate, in particolare, dalla scarsità e dalla brevità delle serie di dati disponibili e soprattutto, dalla complessità dei fenomeni da descrivere, non è stato possibile utilizzare un modello ad alta fedeltà. Si è quindi scelto di creare un modello concettuale all’interno del quale, accanto ai due serbatoi reali di Itezhi-Tezhi e Kafue Gorge, è stato inserito un terzo serbatoio, in questo caso virtuale, rappresentante le Flats e la loro dinamica. La decisione di rilascio dei due serbatoi, funzione dello stato dell’intero sistema, è così stata fatta dipendere anche dallo stato delle Flats. Si è infine scelto di anticipare la metodologia da utilizzare in fase di ottimizzazione.

Ask Full Text | Bibliography

Andrea Cominola and Emanuele Mason

Metodi e modelli per la valutazione dell’interazione tra regime idrologico ed ecosistemi nei corpi fluviali: applicazione al Ticino sublacuale.

Ordering of the alternatives according to the indicator used in the Verbano project and IHA indicators.

Ordering of the alternatives according to the indicator used in the Verbano project and IHA indicators.

Supervisors: R. Soncini-Sessa, A. Castelletti, F. Pianosi (University of Bristol)
Publications: none

L’acqua è una risorsa dalla quale l’uomo non può prescindere, essendo essa fondamentale per il soddisfacimento di molte delle sue necessità. L’uomo, nel tempo, ha pertanto cercato di controllare la risorsa, per poterne usufruire in maniera più efficiente coerentemente con i propri bisogni ed obiettivi, quali possono essere fornitura irrigua, fornitura alle centrali idroelettriche, navigazione, ecc… Le azioni antropiche di controllo della risorsa sono la costruzione di strutture, come le dighe, e la progettazione di politiche che regolino i rilasci da tali strutture; queste forme di regolazione agiscono su livelli e portate, alterando quelle che sono le loro condizioni naturali, le quali, prima di venire mutate, hanno guidato l’evoluzione di habitat ed ecosistemi. Nasce allora l’interesse verso l’ambiente e si sviluppa, nella prima metà degli anni ’90, una nuova disciplina, l’ecoidrologia, la quale ne unisce discipline preesistenti, ovvero ecologia ed idrologia. Gli oggetti di studio di tale oggetto sono l’individuazione della tipologia degli impatti che la regolazione antropica genera sull’ecosistema e la quantificazione della loro entità.

Il presente elaborato descrive proprio uno studio di carattere ecoidrologico, eseguito con un duplice scopo. Il primo, di tipo cognitivo, è la revisione degli strumenti esistenti di analisi quantitativa (modelli ed indicatori) per la stima delle interazioni fra regime idrologico ed ecosistemi nei corpi fluviali e per la valutazione dell’impatto ecologico causato da variazioni indotte dalle attività umane nel regime idrologico stesso. Il secondo, operativo e di sperimentazione, è l’applicazione ad un caso di studio reale (Ticino sub lacuale) degli strumenti individuati, al fine di valutarne la reale funzionalità, applicabilità e limiti. Nell’ottica che ha condotto la redazione del presente elaborato, lo studio non è fine a se stesso, ma si spinge oltre, volendo capire come queste informazioni possano essere integrate nella gestione della risorsa idrica e nella pianificazione di politiche di regolazione.

Ask Full text | Bibliography