Monitoraggio Idrometeorologico

Il monitoraggio idrometeorologico è lo strumento operativo per la misura delle variabili atmosferiche, idrologiche e idrauliche che caratterizzano il ciclo idrologico e rappresenta il fondamento delle attività di ricerca dell’Istituto finalizzate alla previsione, prevenzione e mitigazione dei rischi naturali. Infatti, una corretta conoscenza dei processi alla base dei fenomeni naturali non può prescindere della misura diretta di grandezze idrologiche, in quanto lo sviluppo di modelli sempre più sofisticati non ha, di fatto, eliminato la necessità di avere a disposizione dati di quantità idrologiche sempre più accurati. Facendo riferimento ai bacini idrografici, il monitoraggio viene indirizzato per lo studio dei processi di formazione del deflusso e, più specificatamente, per l’analisi dei pattern delle precipitazioni, per la conoscenza della variabilità spazio-temporale del contenuto d’acqua dello strato superficiale del suolo, per la stima della portata in siti fluviali anche non strumentati.
Per le precipitazioni vengono utilizzate misure al suolo e da satellite che integrate consentono di definire il quadro spazio-temporale delle meteore. Per il contenuto d’acqua, si fa riferimento a tecniche sia tradizionali in situ, come ad esempio il Time Domain Reflectometry (TDR), che di tipo indiretto a larga scala (satellitare e/o geofisico), fondamentali ad indirizzare la stima delle condizioni di umidità del suolo a scala di bacino, che caratterizzano la magnitudo dei fenomeni di piena e nonché le condizioni di siccità. Il monitoraggio di questa grandezza è quindi di grande interesse nel contesto nazionale ed internazionale, come anche dimostrato dalle numerose campagne di misura effettuate in diversi bacini idrografici in ogni parte del mondo e dalle missioni spaziali indirizzate all’osservazione del contenuto d’acqua come, ad esempio SMOS e SMAP. Per il deflusso in corsi d’acqua (portata), si utilizzano tecniche convenzionali legate al monitoraggio, da un lato, del livello idrico mediante sensori al suolo (ultrasuoni, radar e sonde immerse) e da satellite come radar altimetri (ENVISAT), dall’altro, della velocità del flusso con correntometri, profilatori di velocità (ADV, ADCP), sensori radar non-contact (fissi e portatili) per la misura della velocità superficiale, questi ultimi fondamentali al monitoraggio della portata durante eventi di elevata magnitudo, e nonché mediante sensori satellitari radiometrici come MODIS.
E’ chiaro quindi come il monitoraggio idro-meteorologico sia fondamentale a migliorare: i) la conoscenza del comportamento idrologico di un bacino idrografico, ii) la valutazione delle risorse idriche disponibili del territorio e la loro gestione, iii) le attività di previsione e prevenzione di eventi estremi anche in un contesto di cambiamenti climatici.

Metodi e tecnologie

L’operatività di una rete di monitoraggio idro-meteorologico è resa possibile dall’utilizzo di tecnologie avanzate al suolo e da satellite che forniscono in tempo reale l’evoluzione di fenomeni atmosferici e dei loro effetti al suolo. Al fine di ridurre al minimo l’incertezza sui dati idrometeorologici sono sviluppate metodologie di analisi per il controllo e la validazione dei dati principalmente di temperatura, precipitazione, umidità del suolo e portata. La loro accuratezza rappresenta la base per le fasi di CAL/VAL della modellistica idrologica/idraulica indirizzata allo studio della risposta dei bacini idrografici a sollecitazioni atmosferiche. Una migliore rappresentazione spazio-temporale delle variabili idrologiche è ottenuta mediante procedure di ottimizzazione delle reti e sperimentazione di nuovi sistemi di monitoraggio anche su base satellitare.