Classificazione dello stato ecologico e variabilità locale dell'idromorfologia/habitat: potenziali effetti sull'efficacia delle misure di recupero e criteri per ridurre l'incertezza - Fiumi. Deliverable I3d1

The main aim of INHABIT I3 group of actions is to suggest integrative measures to river basin plans that can be easily implemented, through the analysis of water bodies habitat structure and local hydro-morphology. One of the crucial aspects is to consider the effectiveness of ecological status classification, obtained considering different biological quality elements. Such effectiveness can be evaluated by quantifying, and possibly reducing, the portion of uncertainty associated to the quality assessment. As already observed in previous INHABIT activities, in Mediterranean environments in particular - but not exclusively - the effect of natural variability of habitat conditions on biota can largely overpass in importance that of various sources of degradation. The detection of the possible alteration can thus be masked by natural factors, making management measures ineffective. In the present Deliverable the issue of the analysis of classification uncertainty is examined, together with the consideration of possible criteria for its quantification and limitation. The Deliverable includes six independent papers, compiled following the same approach. The presented papers will be evaluated for a possible inclusion in the CNR-IRSA 'Notiziario dei metodi Analitici', due for publication in March 2014. In the first paper the overall classification uncertainty, in its component related to the 'precision' associated with the quality assessment method, is evaluated. The considered assessment method is MacrOper, related to benthic macroinvertebrates BQE. 'Precision' is specifically analysed for different river types/macrotypes, considering the level of uncertainty associated to: 1) reference conditions (reference sites only) and 2) the total number of samples considered (the whole environmental gradient). For each of the two portions of uncertainty specific coefficients are calculated. Such coefficients allow the calculation, through software STARBUGS 1.2, of the probability of assignment to each of the quality classes of all the considered biological samples. The second paper is dedicated to the analysis of the portion of classification uncertainty ascribable to 'accuracy' (or 'trueness'). In particular, the relation between the effects of lentic-lotic conditions, as expressed by LRD descriptor, observed in unaltered - or only slightly altered - river reaches and the values of STAR_ICMi classification index is defined. The correlation models may be used to suggest possible corrections in reference values, thereby reducing classification uncertainty. In the third paper a stochastic model predicting water body discharge on the basis of the morphometric parameters collected with CARAVAGGIO method is developed, and the relationships between water discharge and the Lentic-lotic River Descriptor (LRD) is defined. Such relationship has great potential for the simultaneous evaluation of qualitative and quantitative aspects related to possible effects on aquatic biocoenoses. The fourth and fifth papers are thus dedicated to the presentation of selected case studies in Sardinia, where models defining the relationship between LRD and discharge, and LRD and STAR_ICMi, are applied. More in details, the fourth paper is dedicated to the reconstruction of reference values expected for STAR_ICMi in 3 Sardinian water bodies. Presented results emphasize how in all considered water bodies, in all years, discharge condition determining non-optimal LRD values for biocoenoses are observed. In most of the presented cases, expected conditions would have caused an underestimation of the ecological status, due to a reference value - referred to that LRD condition - lower than the normative reference value (from Italian DM 260/2010). In such water bodies, presumed as belonging to high status and/or reference conditions, a site-specific evaluation of reference conditions would be appropriate, as performed in the present paper, in order to allow the calculation of an EQR value effectively representative of the ecological status. The fifth paper is dedicated to describe how models quantifying alterations related to reduction in discharge can be used, and to the planning of water releases adequate to the fulfillment of specific quality objectives. The last paper considers the results obtained by the comparison of different classification methods based on benthic diatoms community, for INHABIT sites of Sardinia. The paper provides a characterization of temporary streams based on diatoms community - poorly studied in this peculiar environment - highlighting some of the critical issues, related in particular to the definition of the quality assessment.

Il principale obiettivo del gruppo di azioni I3 del progetto INHABIT è quello di proporre misure integrative ai piani di bacino, facilmente implementabili e dedicate all'analisi delle caratteristiche di habitat e di idromorfologia locale dei corpi idrici. Uno degli aspetti cruciali è rivestito dall'analisi dell'efficacia della classificazione dello stato ecologico, ottenuta considerando diversi elementi di qualità biologica. Tale efficacia può essere valutata quantificando, e possibilmente riducendo, la quota di incertezza associata alla formulazione del giudizio di qualità. Come già osservato in diverse attività del progetto INHABIT, in particolare, ma non esclusivamente, negli ambienti mediterranei l'effetto della variabilità naturale delle condizioni di habitat sul biota può di gran lunga superare le fonti di alterazione, il cui rilevamento può essere mascherato da fattori naturali rendendo in tal modo inefficaci le misure di gestione. Nel presente Deliverable è affrontata la tematica dell'analisi della quota di incertezza della classificazione e di quali criteri debbano essere considerati al fine di quantificarla e opportunamente ridurla. Il Deliverable si compone di sei contributi, cui è sotteso in medesimo approccio concettuale. I contributi qui presentati saranno successivamente valutati per una loro possibile inclusione nella pubblicazione 'Notiziario dei metodi Analitici' del CNR-IRSA, in uscita nel 2014. Nel primo contributo è valutata l'incertezza globale della classificazione nella sua componente relativa alla 'precisione', connessa con il metodo utilizzato per derivare la formulazione del giudizio di qualità. Il sistema di classificazione considerato è il MacrOper, relativo all'elemento biologico dei macroinvertebrati bentonici. La 'precisione' è analizzata specificamente per diversi tipi/macrotipi fluviali, considerando la quota di incertezza associata a: 1) le condizioni di riferimento (i soli siti reference) e 2) la totalità dei campioni considerati (l'intero gradiente ambientale). Per ciascuna delle due quote di variabilità sono calcolati specifici coefficienti che, mediante l'utilizzo del software STARBUGS 1.2, consentono il calcolo, per ciascun campione biologico considerato, della probabilità di attribuzione a ciascuna delle cinque classi di stato ecologico. Il secondo contributo è dedicato all'analisi della quota di incertezza nella classificazione attribuibile all' 'accuratezza' (altrimenti definita 'esattezza'). In particolare, viene definita la relazione tra gli effetti delle condizioni di lenticità e loticità osservate in tratti fluviali per nulla o poco significativamente alterati - espresse dal descrittore LRD - e i valori di indice STAR_ICMi utilizzato per la classificazione. Tali modelli potranno essere utilizzati per proporre delle correzioni nei valori di riferimento, riducendo così l'incertezza della classificazione. Nel terzo contributo è sviluppato un modello stocastico in grado di predire la portata fluviale sulla base di parametri morfometrici del corso d'acqua raccolti mediante l'utilizzo del metodo CARAVAGGIO. Viene inoltre, definita la relazione tra il Lentic-lotic River Descriptor (LRD) e la portata fluviale. Tale relazione possiede notevoli potenzialità nella valutazione simultanea di aspetti qualitativi e quantitativi nel definire potenziali effetti sulle biocenosi acquatiche. Il quarto e quinto contributo sono quindi dedicati alla presentazione di alcuni casi studio sardi ai quali sono stati applicati i modelli che definiscono la relazione tra LRD e portata e LRD e STAR_ICMi. Più in dettaglio, il quarto contributo è dedicato alla ricostruzione dei valori di riferimento attesi per lo STAR_ICMi in 3 corpi idrici sardi. I risultati presentati in questo contributo hanno evidenziato come in tutti i corpi idrici considerati e tutti gli anni si siano verificate condizioni di portata in grado di determinare valori di LRD non ottimali per le biocenosi bentoniche. In molti di questi casi, le condizioni previste avrebbero determinato una sottostima dello stato ecologico, dovuta ad un valore di riferimento atteso - per quelle condizioni di LRD - inferiore al valore tabellare (da DM 260/2010). In questi corpi idrici, supposti in stato elevato e/o in condizioni di riferimento, sarebbe quindi opportuno operare la stima sito-specifica delle condizioni di riferimento, come fatto nel presente lavoro, al fine di poter calcolare EQR effettivamente rappresentativi dello stato ecologico. Il quinto contributo invece è dedicato alla descrizione di come utilizzare i modelli per quantificare gli impatti legati alla riduzione di portata e quindi alla pianificazione di rilasci consoni al raggiungimento di specifici obiettivi di qualità. L'ultimo contributo infine prende in considerazione i risultati ottenuti dal confronto tra diversi metodi di classificazione basati sulla comunità delle diatomee bentoniche ed applicati sui siti sardi investigati nel corso del progetto INHABIT. Il contributo fornisce una caratterizzazione sulla base della comunità diatomica di corsi d'acqua temporanei, ambienti poco studiati in tale contesto, mettendo in evidenza alcune problematiche salienti in particolare connesse con la definizione del giudizio di qualità.