Il livello del mare a Trieste: piani di riferimento e statistiche

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TRIESTE DIPARTIMENTO DI SCIENZE DELLA TERRA OM Oceanografia e Meteorologia RAPPORTO n. 112 OM 05/6 Franco Stravisi Nicolò Purga Il livello del mare a Trieste: piani di riferimento e statistiche Trieste, 2005

2 2 Indice pag. I dati mareografici 3 Caposaldi e piani di riferimento 4 La tendenza del livello marino 5 Statistica con i livelli orari 5 Statistica con i livelli massimi annuali 7 Riferimenti 10

3 3 Il livello del mare a Trieste: piani di riferimento e statistiche Franco Stravisi e Nicolò Purga Università di Trieste, Dipartimento di Scienze della Terra I dati mareografici La serie mareografica di Trieste costituisce un importante riferimento per l Italia e per l Adriatico in particolare. Ci sono pervenuti i livelli medi annuali completi dal 1890; i livelli medi mensili relativi agli anni , , 1924 e senza interruzioni dal 1927 (Stravisi e Ferraro, 1986). La serie dei dati orari di livello è completa dal La prima stazione mareografica è quella attualmente posta alla base del Molo Sartorio e gestita dal CNR-ISMAR (già Istituto Sperimentale Talassografico di Trieste; Ferraro, 1972); dal 1995 è in funzione al Porto Lido (fig. 1) la stazione mareografica del Dipartimento di Scienze della Terra (DST) dell Università di Trieste (Stravisi e Purga; 1997, 2005). Fig. 1.- Ubicazione delle stazioni mareografiche di Trieste: (1) Molo Sartorio (IST), (2) Porto Lido (DST).

4 4 Caposaldi e piani di riferimento Entrambe le stazioni mareografiche di Trieste sono dotate di un caposaldo appartenente alla rete di livellazione italiana dell IGM (Ferraro, 1972; Stravisi e Purga, 1997, 2005), e precisamente alla linea Ronchi-Rabuiese denominata Cj : Molo Sartorio: caposaldo Cj39 (già detto CO39 ), Porto Lido: caposaldo CjD1/2 (deviazione 1, cs. 2); a seguito dei recenti lavori di ristrutturazione dell edificio situato sul Molo Sartorio, il caposaldo Cj39 non è più accessibile. Le corrispondenti quote in centimetri, determinate dall IGM e riferite allo zero italiano (livello medio del mare Genova 1942 ), sono riportate nella tab. 1. caposaldo Cj CjD1/ CjD1/2 Cj Tab. 1.- Caposaldi dei mareografi di Trieste (quote IGM in centimetri). Notiamo che la differenza di quota del caposaldo Cj39 dalla livellazione ufficiale del 1967 a quella del 2002 è di 3.15 cm. Con l entrata in funzione della stazione mareografica DST nel 1995 si è preferito adottare per le misure del livello del mare un piano di riferimento P0 prossimo allo zero nazionale, con una differenza di quota intera (in centimetri) rispetto al piano di riferimento del Talassografico (ZIT) per comodità di conversione dei dati storici: P0 = ZIT cm = IGM(1967) cm = IGM(2002) cm. Molto usato a Trieste è il cosiddetto piano di riferimento (zero) Müller, (corrispondente allo zero dell Istituto Geografico Militare di Vienna del 1869) rispetto al quale il Cj39 è stato quotato a 90.8 cm (Acegas, 3/4/2001). Lo zero Müller si trova quindi 24.5 cm al di sotto di P0. Riassumendo: P0 = CjD1/ cm = Cj cm = ZM cm. riferimento simbolo Quota /cm su CjD1/2 P0 zero Molo Sartorio ZMS zero Müller ZM livello medio Hopfner 1911 LH zero Istituto Geografico Militare Italiano Genova 1894 IGM zero Istituto Geografico Militare Italiano Genova 1942 IGM zero Istituto Talassografico ZIT piano di riferimento DST (1995) P caposaldo IGM Molo Sartorio (CO39) Cj caposaldo mareografo DST (Porto Lido, 1995) CjD1/ Tab. 2.- Piani di riferimento per le misure mareografiche.

5 5 La quota IGM0 è ricavata da Morelli (1950) in riferimento a ZMS; la quota IGM è quella determinata nel 2002 (tab. 1); risulta IGM IGM0 = 22.2 cm. In base ai dati annuali riportati dal Permanent Service for Mean Sea Level di Liverpool, la differenza tra il livello medio del mare di Genova del decennio Genova 1942 e quello del periodo Genova 1894 è di 5.7 cm. La tendenza del livello marino La serie dei livelli annuali del mare a Trieste ( ), riferiti a P0, è riportata nella fig. 2. Il livello medio di Trieste risulta 9.5 cm più basso di Genova L aumento medio è di 12.8 cm/secolo; dal 1960 il livello è in effetti quasi-stazionario. 5 0 elevazione /cm su P o mm/a Fig. 2.- Livelli medi annuali del mare a Trieste ( ) riferiti al piano P0. Medie decennali e tendenza lineare. Statistica con i livelli orari Sono stati considerati i dati orari di livello, ovvero le elevazioni campionate allo scadere di ogni ora, dalle 01:00 del 1 gennaio 1939 alle 24:00 del 31 dicembre I dati relativi al periodo si riferiscono alla stazione mareografica del Molo Sartorio; quelli del periodo alla stazione del Porto Lido. La differenza tra le serie orarie 1996 delle due stazioni ha media zero e scarto quadratico medio di 1 cm.

6 6 L istogramma dei valori orari è rappresentato nella fig. 3; l elevazione media è di 6.5 cm sul piano P0, pari a 18.0 cm sullo zero Müller. Sono indicati i principali quantili. Calcolo dei tempi di ritorno. Le definizioni sono le seguenti: [xi, i = 1, N] xi+1 xi N = 578,568 livelli orari in ordine crescente, n(x) numero d ordine dell ultimo dato x, p(x) = n(x) / (N + 1) probabilità cumulata, s(x) = 1 p(x) probabilità di superamento, T(x) = 1 / s(x) = (N + 1)/(N + 1 n(x)) tempo di ritorno per un livello > x. I tempi di ritorno T sono espressi in unità uguali all intervallo di campionamento dei dati. I tempi di ritorno calcolati in base al campione dei livelli orari del mare a Trieste sono rappresentati nella fig. 4 e riportati nella tab. 3. Notiamo che solamente 5 valori orari in 65 anni hanno superato i 130 cm, e che i due valori massimi (148 e 193 cm) appaiono alquanto anomali ; le stime riportate indicherebbero quindi un limite inferiore per i corrispondenti tempi di ritorno. elevazione su P0 /cm tempo di ritorno /anni >28 >34 >42 >49 >56 >64 >70 Tab. 3.- Tempo di ritorno per livelli orari superiori alla soglia indicata. Dati densità di occorrenza media: -6.4 cm quantili 1%: -77 cm 5%: -59 cm 25%: -28 cm 50%: - 6 cm 75%: 15 cm 95%: 41 cm 99%: 59 cm livello /cm Fig. 3.- Istogramma dei dati orari di livello (riferimento: P0).

7 tempo di ritorno /giorni tempo di ritorno /anni livello /cm livello /cm Fig. 4.- Tempo di ritorno dei dati orari di livello (riferimento: P0). Statistica con i livelli massimi annuali I massimi livelli annuali registrati a Trieste sono riportati da Polli (1955) per gli anni (riferiti al livello medio Hopfner del 1911, tab.2); da Ferraro (1973) per gli anni (riferiti allo ZIT). La tab. 4 riporta i dati disponibili, riferiti al piano P0; la serie degli estremi è stata riferita alla tendenza lineare (0.128 cm/anno). La serie dei livelli massimi annuali detrendizzati (tab. 4) è rappresentata nella fig. 5 in funzione del tempo e nella fig. 6 in ordine crescente. Si può anche qui osservare che i due valori maggiori, 197 cm (193 cm il 26 novembre 1969) e 162 cm (150 cm il 15 novembre 1910) sono anomali rispetto all andamento tendenziale della successione. Calcolo dei tempi di ritorno. Vista la brevità della serie, è stata calcolata la prima funzione di Gumbel della probabilità cumulata p(x) dei massimi annuali (detrendizzati), ed i valori G1(x) così ottenuti sono stati interpolati linearmente: G1(x) ln ( ln(p(x))) = α (x ε). Le interpolazioni lineari sono state calcolate (a) per l intera serie dei massimi annuali e (b) per la serie privata dei due valori maggiori anomali (197 e 162 cm); i corrispondenti parametri α ed ε sono riportati nella tab. 5. parametri G1 serie (a) serie (b) α ε cm cm Tab. 5.- Parametri della retta di regressione per (x, G1(x)); serie completa (a) e serie priva dei due livelli maggiori (b).

8 8 osservati detrend. osservati detrend Tab. 4.- Livelli massimi annuali a Trieste: valori osservati e detrendizzati espressi in centimetri e riferiti a P0.

9 9 elevazione massima annuale /cm su Po cm 26/11/ Fig. 5.- Massime elevazioni annuali su P0 ( ); dati detrendizzati max elevazione annuale su Po anni Fig. 6.- Massime elevazioni annuali su P0 ( ); dati detrendizzati ed ordinati. I tempi di ritorno dei massimi livelli annuali (detrendizzati), calcolati in funzione del livello x tramite la probabilità cumulata: pg1(x) = exp( exp( α ( x ε ))), ricavata dalla funzione linearizzata di Gumbel I, sono rappresentati nella fig. 7. La curva a tratto si riferisce alla serie intera (a); la curva intera fornisce tempi di ritorno maggiori e si riferisce alla serie (b) priva dei due massimi. Le elevazioni in ascisse si riferiscono al piano P0. Si può ritenere che le due curve rappresentino i limiti per una stima dei tempi di ritorno dei massimi livelli annuali (tab. 6).

10 10 elevazione su P0 /cm tempo di ritorno /anni tempo di ritorno /anni Tab. 6.- Tempi di ritorno per livelli massimi annuali superiori alla soglia indicata; estremi indicati dalle serie (a,b); dati tempo di ritorno /anni max elevazione annuale /cm su Po Fig. 7.- Tempo di ritorno dei massimi livelli annuali detrendizzati, riferiti a P0. Ulteriori informazioni sull occorrenza dei livelli estremi a Trieste sono riportate da Stravisi (1993). Riferimenti FERRARO S. (1972): Dati del mareografo di Trieste, Ist. Sper. Talassografico Trieste, n. 477, 15 pag. FERRARO S. (1973): Livelli marini adriatici e ionici rilevati alle stazioni mareografiche italiane, Atti Acc. Ligure Sc. Lett., 29, FERRARO S., MASELLI M., CATERINI E. (1995): La marea nel porto di Trieste: dati orari , CNR, Ist. Sper. Talassografico Trieste, n. 706, 45 pag. MORELLI C. (1950): Livellazione di precisione nella zona portuale di Trieste e collegamento altimetrico fra la rete italiana e quella austriaca, Tecnica Italiana, 5, 1, POLLI S. (1938): Livelli medi, capisaldi di livellazione e ampiezze della marea nel porto di Trieste, CNR, Com. Talass. It., mem. 253, 27 pag. POLLI S. (1955): Livelli marini estremi registrati nell Adriatico settentrionale, Arch. Oceanogr. Limnol., 10, 1-2, STRAVISI F. (1993): Rischio di intrusione marina sull'arco costiero regionale a seguito di acque alte eccezionali e loro concomitanza con le piene fluviali, Univ. Trieste, DST, n. 29 (OM 93/2), 14 pag. STRAVISI F., FERRARO S. (1986): Monthly and annual mean sea levels at Trieste ( ), Boll. Oceanol. teor. Appl., IV, 2, STRAVISI F., PURGA N. (1997): La stazione mareografica di Trieste - Porto Lido, Univ. Trieste, DST, n. 60 (OM 97/7), 9 pag. STRAVISI F., PURGA N. (2005): Stazione mareografica di Trieste - Porto Lido: dati 2004, Univ. Trieste, DST, n. 110 (OM 05/4), 64 pag.