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XXXIV Convegno nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Bari, 8-10 settembre 2014
Modellazione del trasporto idrodinamico e dello sviluppo del
cianobatterio Planktothrix rubescens in un lago alpino
Toffolon M.1*, S. Piccolroaz1 & F. Rauzi1
1
Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Meccanica, Università di Trento – e-mail:
[email protected], [email protected]
SOMMARIO
Il lago di Ledro (Figura 1) è un lago di origine glaciale situato nel Trentino sud-occidentale
alla quota di 655 m s.l.m., caratterizzato da una superficie di 2.1 km2 e una profondità media
di 35 m. Come molti altri laghi alpini (ad esempio il lago di Zurigo, si veda Walsby et al.,
2006), da diversi anni il lago di Ledro è interessato dalla fioritura del cianobatterio
Planktothrix rubescens, con la comparsa di ampie chiazze rosse nei mesi tardo autunnali ed
invernali, in particolare nei pressi delle rive sotto vento. La zona ottimale di crescita di P.
rubescens si colloca attorno o al di sotto del limite della zona eufotica (Salmaso, 2012).
Durante il periodo di stratificazione (dalla tarda primavera all’autunno, si veda la Figura 2a)
l’alga tende a localizzarsi in corrispondenza del metalimnio (attorno ai 15 m di profondità,
Figura 2b), grazie alla presenza di vacuoli citoplasmatici che le permettono di localizzarsi
laddove le condizioni ambientali risultano ottimali per la sua crescita. In occasione del
rimescolamento autunnale, l’alga manifesta la propria presenza raggiungendo la superficie.
Figure 1. Inquadramento del lago di Ledro con l’indicazione dei principali acquiferi, dei
punti di misura, della derivazione idroelettrica e dello scarico del depuratore.
In questo lavoro si presentano i risultati di uno studio in cui la modellazione idrotermodinamica del lago è stata accoppiata ad una modellazione semplificata delle dinamiche
ecologiche che regolano la proliferazione di P. rubescens. In particolare, l’analisi è stata
focalizzata sulla descrizione delle dinamiche stagionali di stratificazione termica, delle
correnti che si sviluppano nel lago e dei fenomeni di trasporto dei nutrienti: tutti questi fattori
concorrono ad influenzare la crescita e lo sviluppo dell’alga. Lo studio è stato condotto
utilizzando il modello CE-QUAL-W2 (Cole & Wells, 2008), che permette di riprodurre
l'idrodinamica in modo semplificato utilizzando una descrizione bidimensionale del lago (nel
piano verticale allineato con l'asse principale). La scelta di un modello bidimensionale
Toffolon M., et al. – Modellazione del trasporto di Planktothrix rubescens in un lago alpino
anzichè di un più generale modello tridimensionale è dovuta alla necessità di simulare lunghi
periodi (considerando diversi scenari antropici e naturali) nonché alla mancanza di dati
spazialmente distribuiti (e in generale di misure) per la calibrazione e la validazione. Una
modifica è stata apportata al software originale al fine di simulare la complessa dinamica di P.
rubescens, tenendo conto dei processi fisici dominanti che regolano la crescita dell’alga in
funzione delle condizioni locali (temperatura, radiazione luminosa, posizionamento della zona
eufotica) e della sua capacità di spostamento verticale, nonché dell'interazione con la
distribuzione del fosforo lungo la colonna d'acqua.
Una volta calibrato in base alle informazioni disponibili (Figura 2), il modello è stato
applicato ad alcuni scenari di variazione delle condizioni ambientali esterne ed interne al lago,
al fine di valutare l'influenza dei singoli fattori antropici che insistono sul sistema, come la
presenza di un’opera di presa per lo sfruttamento idroelettrico, lo scarico di un depuratore, il
carico esterno di nutrienti trasportato prevalentemente dalla falda. Sono stati inoltre presi in
considerazione alcuni scenari aggiuntivi, contemplando il possibile effetto di un cambiamento
delle forzanti climatiche (vento, temperatura dell’aria, precipitazione).
L’analisi condotta ha permesso di ottenere valutazioni (in prevalenza qualitative date le forti
incertezze intrinseche nella modellazione ecologica) sul comportamento di P. rubescens e sui
possibili effetti di modifiche delle condizioni ambientali attuali o delle attività antropiche
(depuratore, prelievo idroelettrico, uso del suolo). Questi risultati rappresentano un punto di
partenza per pianificare eventuali interventi gestionali del lago, ed evidenziano la necessità di
opportune analisi di approfondimento, sia sul versante del modello sia su quello delle misure
necessarie a supportare i risultati ottenuti.
a)
b)
Figure 2. Confronto tra gli andamenti temporali misurati (sopra) e simulati (sotto) dei
profili verticali di a) temperatura e b) concentrazione di Planktothrix rubescens espressa in
termini di concentrazione di Chl-a.
Ringraziamenti. Il presente lavoro è stato condotto nell’ambito del progetto “Quantificazione dei carichi di
nutrienti ed analisi del trasporto nel lago di Ledro” commissionato dalla Provincia Autonoma di Trento. Si
ringraziano Nico Salmaso e Adriano Boscaini (Fondazione Edmund Mach) per le misure.
Riferimenti bibliografici
T.S. Cole, & S.A. Wells (2008), CE-QUAL-W2: A Two-Dimensional, Laterally Averaged, Hydrodynamic
and Water Quality Model, Version 3.6, Instruction Report EL-08-1, U.S. Army Corps of Engineers,
Washington DC.
Salmaso, N. (2012), Influence of atmospheric modes of variability on the limnological characteristics of a deep
lake south of the Alps, Climate Research, 51, 125-133.
A.E. Walsby, F. Schanz, & M. Schmid (2006), The Burgundy-blood phenomenon: A model of buoyancy change
explains autumnal waterblooms by Planktothrix rubescens in Lake Zürich, New Phytologist, 169(1), 109-122.
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