L’inquinamento mette a rischio la produzione di frumento nel Sud del Mondo

Ancora una volta i cambiamenti climatici e l’inquinamento atmosferico pesano enormemente sul Sud del Mondo, con la produzione di grano tenero a rischio in Asia meridionale e orientale, Sud America e Africa subsahariana. È l’allarme lanciato dal gruppo di ricerca dei fisici ambientali della Facoltà di Scienze, matematiche, fisiche e naturali dell’Università Cattolica del Sacro Cuore, campus di Brescia che, per la prima volta su scala globale e per tutto il XXI secolo (fino al 2100) hanno stimato gli effetti del cambiamento climatico sul frumento, misurando la quantità di ozono assorbito dagli stomi delle piante.

Il lavoro, coordinato dal professor Giacomo Gerosa, ordinario di Fisica dell’Atmosfera ed Ecologia all’Università Cattolica, campus di Brescia, è stato pubblicato su Global Change Biology, una delle riviste scientifiche internazionali più autorevoli nel campo dei cambiamenti globali, dell’ecologia e delle interazioni tra clima, atmosfera e biosfera. La rivista è considerata un punto di riferimento per la comunità scientifica che studia gli impatti ambientali su ecosistemi e agricoltura. “Il nostro studio ha permesso di individuare le aree del globo in cui il frumento sarà più vulnerabile al danno da ozono – spiega il professor Gerosa – nelle future condizioni climatiche e in cui dovranno concentrarsi maggiormente gli sforzi di mitigazione volti alla protezione della sicurezza alimentare dei rispettivi stati. In Asia, in Sud America, nell’Africa subsahariana e in Canada, per esempio, la riduzione del danno da ozono potrà essere raggiunta adottando principalmente politiche di controllo stringenti sulle emissioni dei precursori dell’ozono stesso. Nell’Europa centro-orientale si potranno contenere i danni da ozono se verranno implementate principalmente strategie di riduzione delle emissioni di CO2, quelle che sono responsabili dei cambiamenti del clima. Per l’Europa occidentale, l’America Nordorientale, il Giappone e la Corea serviranno invece entrambe le strategie congiuntamente”.

Background

Quando si parla di ozono si pensa subito al “buco dell’ozono” che, però, si riferisce all’ozono stratosferico, quello che si trova a decine di chilometri di quota e che ci protegge dalle radiazioni ultraviolette. “Nel nostro studio, invece, parliamo di ozono troposferico – spiega il professor Gerosa – cioè quello presente a livello del suolo, dove viviamo noi e crescono le piante. Questo ozono è un inquinante atmosferico che viene assorbito dalle foglie attraverso gli stomi e può causare danni fisiologici e riduzioni di produttività agricola. Gli stomi sono come piccoli pori che permettono gli scambi gassosi tra pianta e atmosfera, ad esempio rilasciano vapore acqueo e assorbono anidride carbonica. (CO2) per la fotosintesi. L’ozono è un inquinante secondario nel senso che non ha sorgenti di emissione ma si forma in atmosfera dalla reazione tra due classi di precursori, gli ossidi di azoto e i Composti Organici Volatili emessi dal traffico veicolare, dalle combustioni termiche e dalle emissioni industriali.

Lo studio

Lo studio rappresenta il frutto di più di un anno di intenso lavoro del dottorando Pierluigi Guaita (Programma di Dottorato internazionale in Science), svolto nell’ambito del gruppo di ricerca dell’Università Cattolica, campus di Brescia, in collaborazione con scienziati di istituzioni internazionali in Europa e Nord America. Gli scienziati hanno scelto un approccio “flux-based”, che considera la quantità di ozono effettivamente assorbita dalle piante attraverso gli stomi, superando i limiti dei tradizionali indicatori. Utilizzando modelli climatici avanzati (CMIP6) e diversi scenari socioeconomici futuri (SSP), lo studio mostra che politiche efficaci di controllo delle emissioni possono ridurre drasticamente le perdite di resa a livello globale. “Abbiamo utilizzato tre scenari climatici e socioeconomici futuri che simulano traiettorie alternative di sviluppo del pianeta da oggi al 2100” – aggiunge il professor Gerosa -. Questi scenari ipotizzano a livello globale diverse politiche sulle emissioni sia per i gas serra (essenzialmente CO2), che per gli inquinanti (incluso l’ozono): 1) uno virtuoso dove si prevede che il controllo rigoroso delle emissioni di CO2 possa contenere il livello di CO2 a fine secolo entro i 450 ppm, e in cui politiche stringenti sugli inquinanti e i loro precursori riducano efficacemente le concentrazioni degli stessi; 2) uno intermedio che prevede cha lo CO2 atmosferica salirà fino a 870 ppm a fine secolo, e che ipotizza pochissime limitazioni alle emissioni di inquinanti (se non in alcune regioni specifiche); 3) uno che non prevede alcuna correzione della traiettoria delle emissioni, tale per cui la concentrazione di CO2 a fine secolo salirà a ben 1135 ppm, ossia più di due volte e mezza la concentrazione attuale. In questo scenario viene ipotizzato che i controlli sulle emissioni di inquinanti vengano imposti “in ritardo”, tra il 2050 e il 2080, a seconda della regione: in questo modo, le concentrazioni di ozono crescono e poi diminuiscono, ritornando a valori pressappoco simili a quelli odierni.

Nel complesso, su scala globale e alle condizioni climatiche future, il rischio ozono per le colture di frumento tenero tenderà a ridursi, ma con forti disparità tra una regione e l’altra del globo. Nello scenario le perdite medie globali di produzione agricola dovute all’ozono scenderanno dal 3,6% attuale allo 0,7% a fine secolo. Al contrario, nello scenario peggiore per l’ozono, si prevedono perdite medie globali a fine secolo simili a quelle attuali. Nello scenario intermedio si prevede una riduzione intermedia delle perdite medie globali di produzione che si attesteranno attorno al 2,6%. Tuttavia in alcune aree quali l’Asia meridionale e orientale, Sud America e Africa subsahariana le perdite di produzione aumenteranno sotto qualsiasi scenario, con valori medi attorno al 6,6% e picchi nello scenario peggiore fino al 25% in India nordorientale e Nepal; e fino al 12.5% nell’Africa Sub-Sahariana e in Centro America. In Europa il rischio ozono, pur declinando, si sposterà dai paesi del Sud Europa verso quelli del Centro-Nord Europa, mentre in Nord America si assisterà ad un deciso miglioramento. “Nessuno prima d’ora aveva mai provato a stimare la quantità di ozono che entra nelle foglie del frumento – ora per ora – da qui a fine secolo, e predire così il danno potenziale futuro alle colture”, conclude il professor Gerosa. I risultati forniscono una base scientifica solida per orientare strategie di mitigazione mirate e politiche agricole e ambientali, rafforzando il legame tra ricerca sul clima, qualità dell’aria e sicurezza alimentare globale.