PUÒ RIPETERSI UN EVENTO SIMILE?

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1 ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI VENEZIA ing. Alvise Fiume i4 Consulting S.r.l. PUÒ RIPETERSI UN EVENTO SIMILE? ANALISI E RIFLESSIONI SULLE MISURE DI PRECIPITAZIONE Martedì 26 settembre 2017 Centro Culturale Candiani

2 PUÒ RIPETERSI UN EVENTO SIMILE? Come stimare la probabilità di un evento di pioggia? Su quali dati basarsi? Quali metodologie utilizzare? Quanto sono precise le stime?

3 PUÒ RIPETERSI UN EVENTO SIMILE? Nel 2007 la struttura commissariale fece predisporre un analisi regionalizzata delle precipitazioni per l individuazione di curve segnalatrici di possibilità pluviometrica di riferimento

4 PUÒ RIPETERSI UN EVENTO SIMILE? Nel 2007 la struttura commissariale fece predisporre un analisi regionalizzata delle precipitazioni per l individuazione di curve segnalatrici di possibilità pluviometrica di riferimento Riferimento È importante che tutte le amministrazioni e i professionisti utilizzino le medesime analisi statistiche In questo modo si garantisce l uniformità dei criteri di progettazione delle opere idrauliche su tutto il territorio

5 PUÒ RIPETERSI UN EVENTO SIMILE? Nel 2007 la struttura commissariale fece predisporre un analisi regionalizzata delle precipitazioni per l individuazione di curve segnalatrici di possibilità pluviometrica di riferimento Tempo di ritorno: tempo medio in cui una precipitazione di intensità assegnata viene uguagliata o superata almeno una volta Curve segnalatrici di possibilità pluviometrica Sono formule che permettono di stimare la precipitazione attesa con una determinata durata e un fissato tempo di ritorno,

6 PUÒ RIPETERSI UN EVENTO SIMILE? Nel 2007 la struttura commissariale fece predisporre un analisi regionalizzata delle precipitazioni per l individuazione di curve segnalatrici di possibilità pluviometrica di riferimento Analisi regionalizzata Lo studio analizza misure di precipitazione. È necessario disporre di dati omogenei, affidabili e aggiornati. In Veneto, conviene utilizzare le serie storiche della rete ARPAV Centro Meteorologico di Teolo Con i dati ARPAV, disponibili dal 1992 ad oggi, è necessario adottare metodologie che «utilizzino» quanti più dati possibili, per ottenere risultati con minore incertezza

7 UNA NUOVA ANALISI DELLE PRECIPITAZIONI Nuova analisi regionalizzata 24 stazioni di misura (18 serie) : periodo di funzionamento di gran parte delle stazioni 5 minuti: intervallo minimo di registrazione oltre 40 milioni di misure Ma quanti dati si utilizzano davvero?

8 UNA NUOVA ANALISI DELLE PRECIPITAZIONI Nome inizio fine Breda di Piave 01/01/ /10/2016 Campagna Lupia 13/06/ /06/2001 Campagna Lupia Valle Averto 17/10/1997 Campodarsego 03/02/1992 Castelfranco Veneto 01/08/1989 Cavallino Treporti 01/02/1992 Cittadella 01/09/1991 Codevigo 01/02/1992 Favaro Veneto 21/05/ /01/2017 Grantorto 01/12/1991 Legnaro 01/07/1991 Mestre Marghera 23/02/ /05/2009 Mestre palazzo del Gazzettino 28/08/ /01/2007 Mestre via Lissa 22/10/ /09/2006 Mira 01/02/1992 Mogliano Veneto 01/09/1997 Padova Orto Botanico 01/05/2000 Roncade 01/02/1992 Trebaseleghe 11/07/1995 Treviso 01/03/2002 Venezia Istituto Cavanis 01/03/2000 Zero Branco 01/02/1992 Nuova analisi regionalizzata 24 stazioni di misura (18 serie) : periodo di funzionamento di gran parte delle stazioni 5 minuti: intervallo minimo di registrazione oltre 40 milioni di misure Ma quanti dati si utilizzano davvero?

9 UNA NUOVA ANALISI DELLE PRECIPITAZIONI 26 settembre mm in 24 ore A Mestre negli anni per durate di 24 ore: si sono osservati circa 1000 eventi indipendenti (cioè tali da non essere correlati l uno con l altro)

10 UNA NUOVA ANALISI DELLE PRECIPITAZIONI 16 settembre mm in 24 ore Il metodo più comune di analisi (block maxima) prende in considerazione solo i massimi annuali Si selezionano cioè solo 25 dati, omettendo alcuni eventi comunque rilevanti

11 UNA NUOVA ANALISI DELLE PRECIPITAZIONI Nessun evento negli anni 1997 e 1998 Un metodo più efficace (peak over threshold) prevede la valutazione di tutti gli eventi con valore di precipitazione sopra una soglia opportunamente scelta Fissando una soglia pari a 50 mm si selezionano ad esempio 46 dati, senza vincoli di avere almeno un dato per anno

12 UNA NUOVA ANALISI DELLE PRECIPITAZIONI Csi ME [mm] Parametro di forma per durate di 24 ore Soglia Media delle eccedenze per durate di 24 ore L individuazione dei massimi indipendenti (declustering) e la scelta della soglia devono essere effettuate con attenzione, in modo da selezionare un set di eventi estremi non correlati Per tutte le durate risulta idonea una soglia tale da selezionare in media 4 valori «estremi» per anno di registrazione (cioè circa 100 dati per stazione e durata) Il valore della soglia scelta è variabile tra le stazioni Soglia

13 UNA NUOVA ANALISI DELLE PRECIPITAZIONI I dati servono a trovare i parametri di una distribuzione di probabilità Per valori «estremi» si utilizza la distribuzione GEV (Generalized Extreme Values) Con i massimi annui la taratura è effettuata su un campione di 25 dati

14 UNA NUOVA ANALISI DELLE PRECIPITAZIONI I dati servono a trovare i parametri di una distribuzione di probabilità Con i valori sopra una soglia è necessario modificare leggermente i criteri di taratura Con i valori maggiori di 36.5 mm la taratura è effettuata su un campione di 101 dati

15 UNA NUOVA ANALISI DELLE PRECIPITAZIONI Nel caso di Mestre, il metodo dei valori sopra soglia ha i seguenti vantaggi: porge stime affette da minore incertezza si fa «influenzare» meno dall evento eccezionale del 26 settembre 2007 descrive meglio gli eventi con tempo di ritorno basso (meno di 5 anni)

16 UNA NUOVA ANALISI DELLE PRECIPITAZIONI Qualsiasi analisi basata su un campione di 25 anni non può valutare con precisione la probabilità di eventi come quello del 26 settembre 2007, con tempi di ritorno molto elevati Sono eventi «fuori scala» che ad oggi abbiamo osservato con estrema rarità

17 CONFRONTI Se confrontiamo le analisi effettuate sul periodo con quelle svolte sull intero campione disponibile ( ): a Mestre, a parità di tempo di ritorno, otteniamo altezze di precipitazione leggermente inferiori Dal 2010 non si sono più registrati eventi simili a quelli del periodo

18 CONFRONTI a Mira, al contrario, a parità di tempo di ritorno, otteniamo altezze di precipitazione superiori Dal 2010 si sono registrati alcuni eventi significativi ( e ), e numerosi eventi con altezze tra 50 e 70 mm

19 REGIONALIZZAZIONE: «TRADING SPACE FOR TIME» Se le stime presso le singole stazioni sono ancora così mutevoli, è opportuno ricorrere, come nel 2008, ad un analisi regionalizzata Si ipotizza quindi che la legge di probabilità che governa le precipitazioni sia la stessa su tutto il territorio, a meno di un fattore di scala (grandezza indice). L ipotesi è verificata con un test statistico di omogeneità Nel 2008 come grandezza indice era stata scelta la media dei massimi annui di ogni stazione Nel 2016 si è scelta la soglia che individua i massimi, che varia da stazione a stazione Si «scambia spazio per tempo» perché otteniamo un campione molto più lungo, trascurando variazioni spaziali che non sono così significative

20 DISTRIBUZIONE SPAZIALE DELLA GRANDEZZA INDICE Legenda Variazioni rispetto alla media oltre -10% da -5% a -10% da 0 a -5% da 0 a +5% da +5% a +10% 5 minuti 10 minuti oltre +10%

21 DISTRIBUZIONE SPAZIALE DELLA GRANDEZZA INDICE Legenda Variazioni rispetto alla media oltre -10% da -5% a -10% da 0 a -5% da 0 a +5% da +5% a +10% 15 minuti 30 minuti oltre +10%

22 DISTRIBUZIONE SPAZIALE DELLA GRANDEZZA INDICE Legenda Variazioni rispetto alla media oltre -10% da -5% a -10% da 0 a -5% da 0 a +5% da +5% a +10% 45 minuti 1 ora oltre +10%

23 DISTRIBUZIONE SPAZIALE DELLA GRANDEZZA INDICE Legenda Variazioni rispetto alla media oltre -10% da -5% a -10% da 0 a -5% da 0 a +5% da +5% a +10% 3 ore 6 ore oltre +10%

27 INDIVIDUAZIONE DI ZONE OMOGENEE Con algoritmi di cluster analysis, si identificano raggruppamenti omogenei di stazioni in base alla grandezza indice per tutte le durate

28 CALCOLO DELLE CURVE SEGNALATRICI Per ciascuna zona omogenea si calcolano le curve segnalatrici di possibilità pluviometrica con formule a tre parametri per poter interpolare tutte le durate da 5 minuti a 24 ore

29 CALCOLO DELLE CURVE SEGNALATRICI Rispetto allo studio del 2008, si osservano incrementi fino al 15% nella zona nord orientale fino al 10% nella zona nord occidentale inferiori al 5% nella zona meridionale

30 CALCOLO DEI COEFFICIENTI UDOMETRICI I risultati dello studio permettono di aggiornare il calcolo dei coefficienti udometrici con i metodi tradizionali

31 CALCOLO DEI VOLUMI PER L INVARIANZA IDRAULICA e la valutazione dei volumi di invaso necessari per l invarianza idraulica

32 POSSIBILI ANALISI NON STAZIONARIE La soglia utilizzata per l individuazione dei massimi potrebbe essere crescente nel tempo, per rendere conto di eventuali mutamenti climatici Da alcune verifiche sui dati un trend in aumento si osserva per le durate più lunghe

33 PUÒ RIPETERSI UN EVENTO SIMILE? Elaborazioni realizzate con il supporto di: Consorzio di bonifica Acque Risorgive ANBI Veneto ARPAV Centro Meteorologico di Teolo il team e i contributori di R «È impossibile che l improbabile non accada» Emil Gumbel ( ) Grazie per l attenzione!