Monitoraggio della quantità e della qualità dell'acqua per l'adattamento ai cambiamenti climatici

Apprendimenti chiave

A proposito della Regione

Minacce climatiche

I cambiamenti climatici stanno avendo un grave impatto sul Mar Nero, causando erosione costiera e inondazioni a causa dell'innalzamento del livello del mare e delle temperature. Questi cambiamenti interrompono gli ecosistemi marini, alterando la distribuzione e l'abbondanza delle specie e portando anche all'acidificazione degli oceani e alla carenza di ossigeno. Temperature più elevate facilitano ulteriormente la diffusione delle specie invasive, danneggiando gli ecosistemi nativi e riducendo l'assorbimento di CO_2. Inoltre, eventi meteorologici estremi, come le potenti tempeste in Turchia nell'agosto 2021, hanno gravemente danneggiato gli ecosistemi e le infrastrutture costiere.  Le catastrofiche alluvioni causate da una serie di forti temporali hanno causato 97 vittime e la distruzione diffusa, tra cui il crollo di edifici e ponti.

Il cambiamento climatico e le sue conseguenze dirette e indirette sono qui. Dobbiamo ristrutturare il nostro modo di pensare e il modo in cui affrontiamo gli impatti dei cambiamenti climatici, richiedendo un approccio regionale multidisciplinare. Dobbiamo convincere le persone che le pratiche attuali non sono sostenibili.

Nicolaos Theodossiou, coordinatore di ARSINOE CS6

Un approccio partecipativo all'adattamento internazionale ai cambiamenti climatici

Misure regionali di adattamento ai cambiamenti climatici

Bulgaria – Riserva naturale

In Bulgaria, il progetto ARSINOE si concentra sulla Riserva di Ropotamo, un ecosistema rigorosamente protetto con accesso umano limitato. Per valutare il bacino idrografico, il team ha condotto indagini basate su veicoli aerei senza equipaggio e analisi geospaziali, utilizzando set di dati nazionali e internazionali. Hanno incluso proiezioni climatiche per RCP4.5 e RCP8.5, il che significa scenari di emissione moderati e massimi. Sulla base di questi risultati, il team ha identificato potenziali posizioni dei sensori all'interno della riserva. Nel frattempo, un innovatore selezionato ha avviato un programma di monitoraggio separato al di fuori della riserva lungo il fiume Ropotamo, implementando il monitoraggio della qualità dell'acqua in tempo reale in tre siti chiave:

• Un sito di riferimento nel corso superiore,
• un sito adiacente all'insediamento prima della riserva per misurare l'impatto umano sull'area,
• Un sito di portata inferiore vicino all'estuario per valutare la capacità di autopulizia del fiume prima di raggiungere il Mar Nero.

A metà settembre 2024, il team di progetto ha installato la prima serie di sensori e ha istituito un sito dimostrativo, integrando l'infrastruttura necessaria per il monitoraggio della qualità dell'acqua in tempo reale. Questi sensori misuravano parametri chiave come nitrati, pH e temperatura.

Durante l'implementazione, il team ha raccolto campioni di acqua ogni mese e li ha analizzati in laboratorio utilizzando metodi standard per calibrare, convalidare e verificare i dati dei sensori. Questa analisi ha riguardato i principali indicatori di qualità dell'acqua, tra cui la clorofilla e le alghe blu-verdi. Ulteriori test di laboratorio hanno misurato i livelli di nutrienti, mentre i test in loco si sono concentrati su pH e temperatura, fattori critici per valutare gli impatti climatici.

Il monitoraggio è proseguito fino alla fine di giugno 2025 per valutare in modo approfondito la capacità della riserva di autopurificarsi, ossia la sua naturale capacità di pulirsi in diverse condizioni stagionali. L'analisi finale metterà a confronto la qualità dell'acqua prima e dopo che il fiume scorre attraverso l'area protetta, offrendo preziose informazioni su come la riserva mitiga gli impatti umani e migliora la resilienza dell'ecosistema di fronte ai cambiamenti climatici.

L'innovazione del fiume Ropotamo svolge un ruolo diretto nell'adattamento ai cambiamenti climatici fornendo dati sulla qualità dell'acqua ad alta frequenza e specifici del sito che aiutano a rilevare i fattori di stress ambientali legati alla variabilità climatica, come temperature elevate, carichi di nutrienti e picchi di inquinamento. La capacità del sistema di rilevare tali cambiamenti quasi in tempo reale è fondamentale per valutare in che modo gli ecosistemi rispondono agli eventi cronici ed estremi legati al clima, come siccità, ondate di calore o inondazioni. L'identificazione dei modelli di qualità dell'acqua tramite sensori supporta i sistemi di allarme rapido e la gestione adattiva dell'acqua, aiutando le autorità locali a prepararsi e mitigare gli effetti del cambiamento delle linee di base climatiche. Offrendo un'alternativa efficiente in termini di costi e a bassa impronta agli approcci tradizionali pesanti da laboratorio, il sistema migliora la resilienza dell'ecosistema fluviale rafforzando al contempo la base scientifica per le politiche regionali di adattamento ai cambiamenti climatici.

Romania – Delta del Danubio

In Romania, il sito di studio si trova nel delta del Danubio. L'innovatore selezionato, ProVerse, ha sviluppato un dimostratore per affrontare le sfide nell'integrazione di dati da varie fonti, tra cui sensori in loco, record storici, dati satellitari e altri set di dati pertinenti. Utilizzando strumenti avanzati di elaborazione e modellazione dei dati, il sistema analizza e prevede i cambiamenti nella qualità dell'acqua.

Il dimostratore contiene quattro sistemi separati, tutti costruiti sulla piattaforma ProVerse:

1. una pipeline di dati per l'accettazione e l'elaborazione dei dati delle serie temporali,
2. banche dati per la conservazione a lungo termine dei dati grezzi ed elaborati,
3. Servizio statale mondiale che consente cambiamenti di stato nel time-lapse dei modelli di simulazione,
4. Tecnologia del metaverso.

Una boa fluviale protegge gli strumenti dai pericoli naturali e consente un monitoraggio affidabile.

Durante la prima fase, il team di progetto e l'innovatore hanno creato una pipeline di dati per ricevere ed elaborare i dati delle serie temporali. Hanno anche co-sviluppato database per l'archiviazione di dati sia grezzi che elaborati a lungo termine. Inoltre, i sensori di qualità dell'acqua sono stati acquistati e calibrati presso le strutture ProVerse.

La piattaforma del metaverso è ora pronta per raccogliere dati del mondo reale dalla boa. Il gruppo incaricato del progetto utilizzerà questi dati sulla qualità dell'acqua per visualizzare, simulare e analizzare in che modo i cambiamenti climatici influiscono sulla capacità di biofiltrazione naturale del delta del Danubio. Sfruttando la tecnologia del metaverso, la piattaforma sosterrà lo sviluppo di strategie di adattamento mirate.

L'innovazione migliora la capacità delle parti interessate locali di monitorare e rispondere alle minacce per la qualità dell'acqua, contribuendo alla resilienza climatica nel delta del Danubio. Le visualizzazioni in tempo reale e le previsioni degli scenari supportano l'individuazione precoce di condizioni legate a fioriture algali nocive, aumenti di salinità o carico di nutrienti. Ciò può sostenere sforzi di conservazione più mirati e una migliore gestione degli ecosistemi sensibili.

Turchia – Marmara e delta del Mar Nero

In Turchia, il team ha selezionato il collegamento tra il Mar di Marmara e il Mar Nero, insieme alle acque del Mar Nero sud-occidentale, come sotto-studio. I portatori di interessi che rappresentano questa regione hanno individuato sfide fondamentali, quali l'inquinamento, il calo della qualità delle acque, in particolare la perdita di ossigeno, e il suo impatto sulla pesca. Per affrontare queste preoccupazioni, regolari spedizioni di ricerca marina basate sulle navi hanno contribuito al monitoraggio e all'analisi dei parametri di qualità dell'acqua di mare.

Il team turco ha anche partecipato alla selezione di uno degli innovatori del progetto ARSINOE per affrontare le sfide dell'inquinamento marino nel sito. Hanno scelto la piattaforma "Smart Monitoring Sensors" di Polyregnum, che viene utilizzata per la prima volta nel Mar Nero. Questa piattaforma combina sensori intelligenti con parametri globali di qualità dell'acqua per monitorare da remoto l'inquinamento dell'aria e dell'acqua, migliorando al contempo la comprensione delle interazioni aria-mare.

Dotata di un sistema di elaborazione dei dati basato sull'IA, la piattaforma monitora i livelli di inquinamento nel Mar Nero analizzando molteplici parametri, tra cui temperatura, salinità, livelli di pH, umidità e livelli di anidride carbonica, indicatori chiave per il riscaldamento globale. Dopo aver completato i test di corrosione, il team ha integrato tutti i sensori nella piattaforma, il cui lancio era previsto per l'inizio di aprile 2025.

La piattaforma SMS migliora l'adattamento ai cambiamenti climatici nel Mar Nero monitorando continuamente le principali variabili ambientali e gli indicatori critici dei cambiamenti climatici. Una migliore comprensione delle interazioni aria-mare e l'individuazione precoce dei segni di stress dell'ecosistema supportano risposte tempestive e basate su dati concreti. La piattaforma consente inoltre alle autorità locali e alle parti interessate di individuare le tendenze climatiche a lungo termine e attuare misure di adattamento che salvaguardino la qualità ambientale, la salute pubblica e la resilienza degli ecosistemi nella regione.

Grecia – Verso uno spartiacque virtuale collegato al Mar Nero

In Grecia, il gruppo di ricerca ha selezionato il fiume Aliakmon, il più lungo del paese, per il monitoraggio a causa del suo ruolo vitale nella produzione di energia, nell'agricoltura e nell'approvvigionamento idrico. Queste diverse esigenze creano una complessa sfida di gestione dell'acqua. Per affrontare questo problema, i ricercatori hanno installato sensori a basso costo per monitorare la portata del fiume, consentendo lo sviluppo di un gemello digitale per sostenere una gestione più efficiente dell'acqua.

Il Digital Twin opera su base giornaliera per generare previsioni settimanali sull'utilizzo dell'acqua per l'approvvigionamento idrico, l'irrigazione e la produzione di energia elettrica. Sostiene la previsione del deflusso di acqua dai serbatoi del fiume, in quanto considera i dati idrologici, meteorologici e di produzione di energia. Ciò aiuta i ricercatori e le autorità a comprendere meglio le complesse relazioni tra i diversi usi dell'acqua e migliorare l'efficienza della gestione dell'acqua. Considerare gli scenari climatici presenti e futuri rafforza in ultima analisi la resilienza ai cambiamenti climatici.

Esplorare quattro distinti studi di sotto-casi collegati concettualmente alle esigenze locali e regionali con processi chiave. Ha applicato il concetto di spartiacque virtuale per mostrare le migliori pratiche per un approccio globale di adattamento da fonte a mare nella gestione delle risorse idriche.

Sintesi

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