Come definire soglie pluviometriche in modo automatico

Le soglie pluviometriche, pur rappresentando un approccio molto utile per prevedere il verificarsi di frane in aree estese, sono influenzate da diverse incertezze legate all’accuratezza delle informazioni di pioggia e frane nonché dalla ricostruzione delle condizioni di pioggia che innescano i fenomeni di instabilità necessarie per la definizione delle soglie stesse. Ricostruire le condizioni di pioggia responsabili delle frane è complesso e può contribuire a ridurre il rischio di frane, ma i criteri usati per definirle sono ancora carenti e incerte. Inoltre, questo lavoro viene generalmente svolto da un team di ricercatori esperti che utilizzando procedure non completamente oggettive fanno sì che l’incertezza aumenti. Per tentare di risolvere questi problemi, abbiamo sviluppato uno tool chiamato CTRL-T che ricostruisce automaticamente (e quindi in modo oggettivo) sia gli eventi di pioggia che le condizioni di innesco responsabili delle frane. Il tool inoltre calcola le soglie pluviometriche a diverse probabilità di non superamento adottando un approccio frequentista che permette la definizione oggettiva e riproducibile di soglie empiriche di tipo cumulata-durata della precipitazione con la stima delle incertezze ad esse associate. CTRL-T fornisce una serie di file in output con tutti i risultati (PDF e file di testo in formato csv).

Il programma di calcolo è stato implementato utilizzando il software open source R (www.r-project.org). La struttura dell’algoritmo del tool è composta da tre blocchi distinti. Il primo blocco esegue la ricostruzione degli eventi delle piogge in termini di durata (D, in h) e precipitazione cumulata di eventi (E, in mm) utilizzando serie di precipitazioni e diversi parametri che tengono conto delle diverse impostazioni stagionali e climatiche. I parametri degli eventi di pioggia possono essere calibrati adottando il modello mensile di bilancio idrico del suolo e l’analisi di evapotraspirazione nell’area di studio che interessa. Il secondo blocco esegue la selezione del pluviometro rappresentativo della frana, la modellizzazione della pioggia antecedente e la ricostruzione delle condizioni di pioggia singola o multipla (Multiple Rainfall Condition, MRC) responsabili dei fenomeni di instabilità (il tool associa una probabilità a ciascuna condizione individuata). Il terzo blocco infine, calcola le soglie pluviometriche utilizzando le condizioni di pioggia multipla o la condizione con la massima probabilità (Maximum probability rainfall condition, MPRC) definita per ciascuna frana. I parametri dell’evento di pioggia, la posizione dei pluviometri, le serie storiche di pioggia associate ad essi, la posizione e la data/ora delle frane rappresentano i dati di input utilizzati da CTRL-T.

Ulteriori informazioni

Melillo M., Brunetti M. T., Peruccacci S., Gariano S. L., Roccati A., Guzzetti F. (2018). A tool for the automatic calculation of rainfall thresholds for landslide occurrence. Environmental Modelling & Software, 105, 230–243. doi:10.1016/j.envsoft.2018.03.024

https://doi.org/10.5281/zenodo.4533719

https://doi.org/10.5194/hess-25-3267-2021

https://doi.org/10.5194/nhess-20-2307-2020

https://doi.org/10.1007/s10064-018-1415-2

https://doi.org/10.3390/w12051449

Sul tool:

“A tool for the automatic calculation of rainfall thresholds for landslide occurrence” M. Melillo, M. T. Brunetti, S. Peruccacci, S. L. Gariano, A. Roccati, F. Guzzetti.
https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2018.03.024

Sul metodo frequentista:

“Rainfall thresholds for the possible occurrence of landslides in Italy” M. T. Brunetti, S. Peruccacci, M. Rossi, S. Luciani, D. Valigi, F. Guzzetti.
https://doi.org/10.5194/nhess-10-447-2010
“Lithological and seasonal control on rainfall thresholds for the possible initiation of landslides in central Italy”
S. Peruccacci, M.T. Brunetti, S. Luciani, C. Vennari, F. Guzzetti
https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2011.10.005