Effetti del cambiamento climatico sulla produzione degli impianti idroelettrici a serbatoio della Valmalenco

The purpose of this thesis is to evaluate the impact of climate change on the hydro-power production of the Valmalenco Alpine Basin, located in Northern Italy. In order to simulate the main hydrological processes leading to the outflow formation, a semi-distributed cell based model has been used, with a spatial resolution of 80 m, able to describe the main hydro-glaciological dynamics in a basin with a strong snow-glacial contribution. Meteorological data up to 2100, essential for future simulations, have been generated using three RCP scenarios (2.6, 4.5, 8.5) for the same number of general climate models (GCM): Ec-Earth, Echam6 and CCSM4. Prior to being applied for future simulations, the hydrological model has been calibrated and validated through historic flow data and ice covered area and thickness variations in the period 1981-2007. The model is then used for the period 2007-2100, through the data obtained by the GCMs for each RCP scenarios,evaluating the response of the glacial system and the discharge variations at the control sections. The annual average discharge decreases of about 4% in the decade 2040-2049 and 7% in the decade 2090-2099. The hydrological regime, as compared to 1981-2007, is therefore slightly affected by the strong reduction in glaciers volume (about 68% in 2049 and 82% in 2099), while a significant change is due to the reduction of snowfall and the corresponding increase of rainfall. This fact entails an increase in fall, winter and spring discharge, and a reduction in summer season.. The simulations of future hydroelectric power production were carried out through the SOdA software, in order to define the reservoirs management rules that maximize the economic benefit of the production. The analysis carried out on the results for future scenarios until 2099, compared to the reference period (1987-2007), shows a different trend depending on the RCP and GCM considered. In particular, the main finding is that the reduction of glacial bodies doesn’t influence the production of energy. While the GCM-RCP combinations that show an increase in the annual rainfall amount, in particular snowfall between October and March, lead to an increase of the hydropower production.

Lo scopo del presente elaborato di tesi è di valutare l’impatto del cambiamento climatico sulla produzione di energia degli impianti idroelettrici a serbatoio del bacino alpino della Valmalenco, situato in Nord Italia. Al fine di simulare i principali processi idrologici che portano alla formazione dei deflussi è stato utilizzato un modello idrologico semi-distribuito a celle, con risoluzione spaziale di 80 m, in grado di descrivere le principali dinamiche idro-glaciologiche in un bacino a forte contributo nivo-glaciale. I dati metereologici fino al 2100, indispensabili per le simulazioni future, sono stati ricavati mediante l’utilizzo di tre scenari RCP (2.6, 4.5, 8.5) ad altrettanti modelli climatici di circolazione generale (GCM): l’Ec-Earth, l’Echam6 e il CCSM4. Prima di essere applicato per le simulazioni future, il modello idrologico è stato calibrato e validato tramite serie storiche di dati di portata e mappe di variazione dello spessore e delle aree glaciali del periodo 1981-2007. Mediante il modello si è quindi simulato per il periodo 2007-2100, tramite i dati ottenuti dai GCM per ognuno degli scenari RCP, l’andamento del sistema glaciale e delle portate defluenti in determinate sezioni. La portata media annua defluente dal bacino decresce di circa il 4% per il decennio 2040-2049 e del 7% per la decade 2090-2099. Il regime idrologico, rispetto al periodo 1981-2007, risulta quindi leggermente influenzato dalla forte riduzione volumetrica dei ghiacciai (circa 68% al 2049 e dell’82% al 2099), mentre un cambiamento significativo è dato dalla riduzione delle precipitazioni di carattere nevoso e il corrispettivo aumento delle piogge. Tale fatto comporta un aumento delle portate invernali e primaverili, oltre a quelle tardo autunnali, e una riduzione nei mesi estivi. Le simulazioni della produzione futura di energia idroelettrica sono state effettuate mediante il programma SOdA, allo scopo di definire le regole di gestione dei serbatoi che massimizzano il valore economico della produzione. L’analisi delle produzioni per gli scenari futuri fino al 2099 rispetto al periodo di riferimento (1987-2007) mostra un andamento diverso a seconda della combinazione modello climatico-scenario RCP considerata. In particolare, ciò che emerge è che la riduzione dei corpi glaciali non influisce sulla produzione di energia, mentre le combinazioni GCM-RCP che contemplano un aumento generale delle precipitazioni nell’arco di tutto l’anno ed in particolare anche delle nevicate nei mesi da ottobre a marzo costituiscono la situazione ideale ai fini della produzione idroelettrica.