Gli eventi meteo-idrologici a rapida evoluzione nel contesto dei cambiamenti climatici

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1 SEMINARIO DISSESTI IDROGEOLOGICI E DISSESTI FONDALI DEGLI EDIFICI TECNICHE ED ANALISI E DI INTERVENTOATTUALI PER LA RISOLUZIONE DI PROBLEMATICHE DI SEMPRE Gli eventi meteo-idrologici a rapida evoluzione nel contesto dei cambiamenti climatici Secondo Barbero Arpa Piemonte 25 FEBBRAIO TENUTA FONTANAFREDDA -SERRALUNGA D ALBA ALBA(CN)

2 APPLICAZIONE DELLA DIRETTIVA UE ALLUVIONI Rapporto Agenzia europea dell'ambiente Il rapporto, pubblicato il 26 gennaio 2016 attingendo alla banca dati europea delle inondazioni verificatesi tra il 1980 e il 2010, mette a fuoco il ruolo delle pianure alluvionali di protezione dalle alluvioni, di gestione delle acque, di salvaguardia della natura o dell'agricoltura, e l'impatto delle alterazioni idromorfologiche sui servizi ecosistemici forniti, con l obiettivo di supportare la Direttiva UE sulle Alluvioni (2007/60/CE).

3 RISULTATI CHIAVE DEL REPORT - 1 -Tra il 1980 e il 2010, 37 Paesi europei hanno registrato un totale di alluvioni, con un picco nel 2010, quando sono stati colpiti 27 Paesi, soprattutto quelli dell Europa centrale, tra i mesi di maggio e giugno. -Sulla base delle segnalazioni pervenuta da 9 Paesi, è stata costruita la mappa della popolazione che vive nelle aeree alluvionali da cui si evince che è l Italia il Paese che ha il numero più elevato di popolazione soggetta a rischio di inondazioni (11% della popolazione)

4 -Le future pesanti inondazioni potrebbero spingere a misure di adattamento delle infrastrutture, con soluzioni volte al ripristino degli ecosistemi - anche se le strategie per la gestione del rischio di alluvione richiedono misure specifiche per le situazioni locali, utilizzando un approccio di bacino idrografico, si evita di trasmettere conseguenze negative più a valle RISULTATI CHIAVE DEL REPORT i danni previsti per le inondazioni annuali possono aumentare di 5 volte al 2050, rispetto al periodo , e fino a 17 volte al 2080, con la quota principale (70-90%) attribuibile allo sviluppo socio-economico come aumenta il valore economico dei beni nelle pianure alluvionali, e il resto (10-30%) ai cambiamenti climatici

5 CARATTERIZZAZIONE DELLE PRECIPITAZIONI ESTREME I prolungati periodi siccitosi intercalati da intensi eventi alluvionali che si sono verificati nelle alpi occidentali negli anni recenti, unite alle previsioni riguardo all aumento della probabilità di eventi estremi nell area Mediterranea, hanno indotto a studiare il regime pluviometrico in relazione al global climate change : 1) per fornire uno strumento di supporto nella definizione di possibili scenari futuri, nella pianificazione e nella gestione delle risorse di un territorio 2) aggiornare le probabilità di accadimento delle precipitazioni quale dato essenziale in numerosi problemi di ingegneria ( progettazione di interventi di opere idrauliche e di difesa del territorio) oltre che nelle attività di monitoraggio di Protezione Civile per caratterizzare la magnitudo delle precipitazioni in corso e valutarne i possibili effetti.

6 ANALISI TREND EVENTI ESTREMI Valutazione tendenze fenomeni intensi di breve durata che giocano un ruolo fondamentale nei processi di instabilità di versante, nella formazione delle colate detritiche, nelle piene improvvise. Applicazione tecniche statistiche e test di significatività Mann-Kendall Bra max primavera (6 ore) risultati la precipitazione massima annuale è tendenzialmente stazionaria, mentre si è rilevato qualche segnale in crescita delle precipitazioni primaverili si rilevano aumenti di frequenza ed intensità soprattutto per durate < 1h a Pallanza (VB) e Vercelli, mentre non ci sono sostanziali incrementi per Lombriasco (TO) e Bra (CN) (decremento).

7 PEAKS OF THRESHOLD (POT) POT: ricostruzione dei valori massimi al di sopra di una prefissata soglia (indipendenza eventi e scarto valori frequenti) Determinazione curve di crescita (L-moment) e confronto frequenza ultimi 20 anni rispetto al passato Gli eventi brevi di precipitazione sono aumentati nel corso degli ultimi venti anni per scale temporali basse (5-60 minuti) POT Vercelli 10min Quantile Return period Reduced variate, log( log(f )) Più la scala temporale aumenta più questi eventi risultano diminuire rispetto al passato

8 ATLANTE PRECIPITAZIONI INTENSE Base dati Integrazione delle basi dati delle stazioni pluviometriche meccaniche ed automatiche esistenti per l area delle Alpi occidentali italo-svizzere. Utilizzo efficace di tutta la base dati scelta solo dei dati di buona qualità Problematica raccordo serie strumenti meccanici ed automatici

9 RICOSTRUZIONE CAMPO DI PIOGGIA ANNO PER ANNO Serie temporale della precipitazione massima annua, per una valore di durata, d, pari ad 1 ora

10 Determinazione della IDF media Pioggia massima media, d=24 Pioggia massima media, d=1 Pioggia massima media, d=3 Pioggia massima media, d=6 Pioggia massima media, d=12

11 Noti i valori medi regionalizzati delle max P annue per le D= 10 min - 24 h, è possibile calcolare, per ogni punto del dominio di studio, la curva di probabilità pluviometrica media Nota la curva di probabilità pluviometrica media si può valutare l altezza massima di pioggia di assegnata durata in un punto del dominio: dove LINEE SEGNALATRICI DI POSSIBILITÀ PLUVIOMETRICA n ( D) = a w D ht 1 invarianza di scala il coefficiente pluviale orario a, rappresenta l altezza media di pioggia caduta in un intervallo di tempo pari ad un ora; l esponente di invarianza di scala n, governa l andamento della curva e l entità della dipendenza dalla durate della precipitazione. T a1 n

12 STRUMENTI DI DIVULGAZIONE Step 1: selezione punto Maglia regolare 1km x 1km

13 LINEE SEGNALATRICI DI POSSIBILITÀ PLUVIOMETRICA Gumbel K T ( d, T ) ad n KT P = = 1 CV T ln ln π T 1 Altre distribuzioni scaricando le serie storiche

14 LA PREDICIBILITÀ DEGLI EVENTI A RAPIDA EVOLUZIONE Fenomeni intensi a rapida evoluzione Genova Alessandria 9/10/ UTC Numerose stazioni hanno superato il record assoluto di precipitazione degli ultimi 30y, tra cui GAVI con 420 mm in 12h Il Torrente Orba ha superato la portata corrispondent e ad un tempo di ritorno di 200 anni

15 LA PREDICIBILITÀ METEO-GEO-IDROLOGICA Effetti precipitazioni eccezionali per intensità e cumulata complessiva incrementi di livello soprattutto di torrenti della rete idrografica secondaria con superamento delle portate centenarie rilevanti effetti al suolo: allagamenti, ruscellamento, numerosi franamenti superficiali, attivazione/riattivazione di grandi movimenti franosi, esondazione dei grandi laghi danni ingenti alle opere pubbliche disagi ai servizi sanitari e socio-assistenziali Frequenza e persistenza degli eventi Nuovi scenari di rischio

16 LA PREDICIBILITÀ METEO-GEO-IDROLOGICA Problemi bassa predicibilità degli eventi (localizzazione spazio temporale) precursori necessari ma non sufficienti (troppi falsi allarmi) limitata possibilità di anticipazione gestione dei fenomeni intensi a rapida evoluzione Incremento della sorveglianza (costi, tecnologie) Implementazione di azioni di protezione rapide e adeguamento dei piani di protezione civile Educazione all accettazione del rischio residuo non eliminabile e all autoprotezione Promozione della conoscenza del territorio in cui si vive Comunicazione al cittadino informo per agire Maggiore flessibilità degli strumenti di gestione del rischio (rigidità meccanismi socio-economici)

17 RADAR METEOROLOGICO 95 km range = 125 km Height 736 m Height 1390 m Immagini ogni 5 min del campo di pioggia stimata

18 IL RADAR L uso del radar permette: un monitoraggio qualitativo dei fenomeni meteorologici con un alta risoluzione temporale (fino a 5 min), con risoluzione spaziale di 1 Km 2 una stima quantitativa della pioggia al suolo Limiti Stima indiretta tramite la riflettività delle idrometeore (Z D6 ), attenuazione, disturbi... Visibilità radar condizionata dall orografia (blocco orografico)

19 LA RETE RADAR NAZIONALE RADAR DPC OPERATIVI 8 siti Prossimi RADAR DPC 5 siti RADAR REGIONALI 10 siti Prossimi RADAR REGIONALI 1 sito RADAR AM 4 siti RADAR ENAV 2 siti

20 PRODOTTI DI PRECIPITAZIONE

21 NOWCASTING CON IL RADAR METOROLOGICO 1. 1) Identificazione delle celle temporalesche 2. 2) Tracking by correlation 3. 3) Previsione basata su estrapolazione , 18:10 UTC

22 1) Identificazione delle celle temporalesche 1) identificazione celle temporalesche Attributi cella: MAX (max Z) [dbz] Mean(Z) [dbz] Area [km 2 ] TOP (height of the highest 10 dbz value) (km) POH (Probability of Hail) [%] = H VIL (Vertical Integrated Liquid) [kg m -2 ] SI (Severity Index) [0-6] = w1*vil + w2*max + w3*top Temperatura di brillanza (MSG)

23 2) tracking by correlation Temporale :20UTC

24 3) previsione basata su estrapolazione

25 MONITORAGGIO E NOWCASTING TEMPORALI IN AREE URBANE Temporale a Torino del 20 giugno 2007 Frane superficiali Allagamenti Effetti al suolo

26 MONITORAGGIO E NOWCASTING TEMPORALI IN AREE URBANE Integrazione dati al suolo e radar meteorologico Temporale abbattutosi nella città di Torino il 20 giugno 2007 (17-18)

27 Servizio di segnalazione temporali Utilizzo APP per mobile TemporALERT TemporALERT, un servizio di Arpa Piemonte, permette di visualizzare su mappa i temporali di media e forte intensità in transito nella tua zona

28 Servizio di segnalazione temporali Utilizzo dei social media

29 Nuove forme di comunicazione e gestione partecipata APP e Social media per comunicare in corso d evento

30 DEBRIS FLOW Quelli di versante sono frane (slope debris flow), ma quelli incanalati no. Quelli incanalati nascono o diventano qualcosa di sostanzialmente diverso. Sono anch essi fenomeni gravitativi che rientrano però nei processi torrentizi.

31 DEFENSE DEbris Flows triggered by storms - Nowcasting SystEm Modello geologico + Radar Storm Tracking Il modello geologico si basa sulla litologia prevalente dei bacini sottolineando come questa influenzi le caratteristiche ed il comportamento dei debris flow e l architettura dei conoidi alluvionali Lo storm tracking operato tramite il radar meteorologico consente di identificare, caratterizzare e seguire l evoluzione spazio temporale di una data cella temporalesca.

32 La ricerca ha riguardato alcuni bacini campione delle Alpi Occidentali da cui èstata ricavata, e successivamente applicata sull intero arco alpino piemontese, un innovativa classificazione dei bacini e dei processi che in questi hanno luogo. MODELLO GEOLOGICO

33 RELAZIONI BACINO -COMPORTAMENTO Correlazione tra tipologia di bacino e comportamento.

34 Relazioni Bacino -Comportamento Correlazione tra tipologia di bacino e comportamento.

35 Quanta Pioggia? E stato possibile determinare delle differenze nei valori di pioggiacriticaper gliinneschideivaribacini.

36 Abbiamo compreso che la classificazione dei bacini, e dei processi che in questi avvengono, èbasata su semplici e facilmente reperibili caratteristiche: la litologia prevalente del substrato costituente il bacino stesso. Il comportamento dei bacini ricadenti nello stesso gruppo litologico èuniforme per quanto riguarda la tipologia di processo, la frequenza e la stagionalità degli inneschi, nonché le cause di innesco. Gruppo litologico Area conoide/bacino [%] Processo principale Stile deposizionale 1 >20 CDF Rudavoi 2 5< CDF Grand Vallon 3 10< N-CDF Inferno - Grotto Gruppo litologico Frequenza inneschi [anni] Intensità di pioggia minime per l innesco Stagione di innesco principale 1 4 Temporali di forte intensità (>30 mm/h) Tarda primavera 2 1 Temporali di moderata intensità (>20 mm/h) Estate 3 >10 Eventipluviometriciseverio supercelle temporalesche (>50 mm/h) Autunnoe primavera (occasionalmente in estate)

37 Ed abbiamo classificato i bacini di G1 G2 G3 tutto il Piemonte!

38 Stima della pericolosità-> > Previsione Compresi i fenomeni e quantificate le cause, risulta evidente la possibilità di prevedere il comportamento di un bacino all insorgere delle cause di innesco. (Gruppo 2) Occorrenza Alta piogge da convettive ad advettive (Gruppo 1) Occorrenza Intermedia da piogge miste diffuse ad advettive estese (Gruppo 3) Occorrenza Bassa piogge advettive estese eccezionali o supercelle

39 Predizione Debris Flow Monitoraggio,Nowcasting e Gis Una volta identificate natura e traiettoria delle celle temporalesche tramite l utilizzo del radar meteorologico, è possibile, grazie alla tecnologia GIS, georeferenziare le informazioni riguardanti i temporali e metterle in relazione, mediante algoritmi di intersezione, con le geometrie rappresentanti i bacini.

40 Grazie per l attenzione