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Le risorse idriche sotterranee (GW) nel Sud-Est Europa (SEE) sono sotto pressione a causa del cambiamento climatico (CC) e dei conseguenti cambiamenti di uso del suolo (LU) che possono influenzare la quantità e la qualità delle GW. L'obiettivo del dottorato di ricerca è la valutazione della vulnerabilità delle GW al CC a scala di SEE e di sito. Valutare la misura in cui GW saranno influenzate dal CC richiede approcci diversi da quelli comunemente utilizzati per valutare la vulnerabilità intrinseca degli acquiferi. L'analisi a scala SEE è stata realizzata nell'ambito di un Progetto Europeo ed ha beneficiato di metodi e dati messi a disposizione dai partner del progetto; il contributo specifico ha riguardato la raccolta dei dati per l'Italia e l'integrazione dati in GIS per tutta l’area SEE. La vulnerabilità è stata valutata attraverso l’indicizzazione della quantità e la qualità di GW considerando dati sul CC derivanti da modelli RCM (1961-1990, 1991-2020, 2021-2050) e scenari di LU forniti dall'Agenzia Europea dell'Ambiente. Per la valutazione della vulnerabilità integrata, è stata altresì considerata la capacità di adattamento (AC) derivante da fattori socio-economici e dal ruolo dei servizi eco-sistemici (prodotto interno lordo e uso del suolo). Gli scenari di Quantità di GW sono stati indicizzati utilizzando l’indice di sfruttamento idrico locale (LWEI) (rapporto tra l’uso idrico a livello NUTS3 e deflusso totale locale). Gli scenari dell’indice di qualità di GW (WQIGW) sono stati valutati come il prodotto tra indice di carico inquinante (derivato dall’uso del suolo) e fattore di infiltrazione idrogeologica. La vulnerabilità integrata è stata valutata con diversi approcci di combinazione tra LWEI, WQIGW e AC: somma ponderata di mappe; matrici di inferenza; valore massimo degli indici utilizzati. I risultati ottenuti con i differenti approcci mostrano diverse aree con vulnerabilità alta, sia nel presente che nel futuro (maggior parte d'Italia, tra cui la Pianura Padana, Grecia, SE Ungheria, Romania SE, NE Bulgaria). A scala di sito, lo studio si è concentrato sulla Sorgente Fontana Magnano (FMS) e si è basato su rilievi di campo, analisi dati di monitoraggio della portata della sorgente e modellazione numerica. FMS è sorgente di depressione in mezzo fratturato. Durante il periodo 2013-2014, sono stati raccolti dati di portata (Q), conducibilità elettrica (EC) e temperatura (TT). Si sono inoltre raccolti campioni per l'analisi chimica dei principali ioni ed è stata condotta un analisi geomeccanica per stimare la permeabilità. La vulnerabilità conseguente al CC è stata esaminata attraverso: Indice di Variabilità Meinzer (Rv), tempo di dimezzamento delle portate (MDHT) e l’indice Vulnerability Estimator for Spring Protection Areas (indice VESPA). Il metodo Rv tiene conto di Q min, media e massima e dà indicazione di variabilità di Q (costante: Rv≤0.25; subvariable: 0.25≤Rv≤100; variabile: Rv≥100). Utilizzando Rv, la FMS risulta classificabile come variabile. Il metodo MDHT analizza la curva di recessione e definisce classi di vulnerabilità in base al numero di giorni trascorsi tra Qmax e Qmax/2. Nella sorgente FMS tale valore corrisponde a 8 giorni, determinando una vulnerabilità alta. Il VESPA index considera la Q ed un fattore legato alla TT e EC delle GW. Il VESPA index determina la vulnerabilità come : bassa (0-0,1), media (0,1-1), alta (1-10) e molto alta (> 10). In base a tale metodo, FMS e risultata molto vulnerabile (26.57). Infine, è stato realizzato un modello idrogeologico agli elementi finiti della FMS che è stato calibrato in regime stazionario. Sulla base di proiezioni future di dati climatici in termini di precipitazione efficace per 2021-2050, è stato possibile stimare una potenziale riduzione della Q del 46 - 92%

Groundwater (GW) resources in South East Europe (SEE) are under high pressure from climate change (CC) and related land-use (LU) changes that might affect quantity and quality of GW. The aim of the PhD is the assessment of GW vulnerability to CC at SEE transnational and site scales. Assessing the extent to which GW will be affected by CC, required approaches different from these generally used for assessing intrinsic vulnerability of aquifers. The transnational scale analysis was carried out in the frame of a European project and benefitted from methods and data made available by project partners; the specific contribute was data collection for Italy and GIS datasets integration for SEE. The GW vulnerability was assessed by indexing quantity and quality of GW considering climate data from RCM models (1961-1990, 1991-2020, 2021-2050) and LU scenarios derived by the European Environmental Agency. The adaptive capacity (AC), which stems from socio-economic factors and ecosystem services (indexed by gross domestic product and land cover) was also considered in integrated vulnerability. The GW Quantity scenarios were indexed by the local water exploitation index (LWEI) (ratio between water demand at NUTS3 level and local total runoff). The GW Quality index (WQIGW) scenarios were assessed as the product of a pollution load index (derived by land cover) and hydrogeological infiltration factor. Integrated vulnerability was assessed by different approaches of LWEI, WQIGW and AC combination: weighted sum of maps; inference matrices; max value from any of the indexes. Results obtained with different approaches agree on showing several areas of SEE as highly vulnerable at present and in the future (i.e. most of Italy, including the Po plain, Greece, SE Hungary, SE Romania, NE Bulgaria). Low vulnerability is found in the Alps, Austria, NE Romania. In northern Apennines, medium to low vulnerability is obtained. At site scale, the study was focused on Fontana Magnano spring (FMS) and it was based on field mapping, analysis of monitoring data of spring flow and numerical modelling. The FMS can be classified as depression spring in fractured media. During 2013-2014, FMS’s discharge (Q), electrical conductivity (EC) and temperature (TT) data were collected. Water samples for chemical analysis of principal’s ions were done. Geomechanical analysis of several outcrops was conducted to estimate the permeability. The vulnerability to CC was examined through: Meinzer Variability Index (Rv), maximum discharges half-time (MDHT) and Vulnerability Estimator for Spring Protection Areas (VESPA index). Rv method takes into account min, mean and max Q and gives indication of Q variability (constant: Rv≤0.25; subvariable: 0.25≤Rv≤100; variable: Rv≥100). Using Rv, the FMS resulted as a variable. MDHT method analyses the recession curve. In relationship with numbers of days elapsed from max Q and its half value the MDHT fits the days into set a period which corresponds to vulnerability classes. The number of days related to half value of Q at FMS is 8 days, which classifies the spring as high vulnerable. The VESPA considers Q and factors related to TT and EC into the determination of GW vulnerability. VESPA defines the vulnerability as low (0-0.1), medium (0.1-1), high (1-10) and very high (>10). The FMS resulted to be very highly vulnerable (26.57). A finite-elements model of FMS was created and calibrated in steady-state. Based on future projections of climate data, effective precipitation for 2021-2050 has been used and resulted in a reduction of spring Q by 46 – 92 %.