Rainstorms@POLITO

Il progetto Rainstorms@POLITO si occupa di sviluppare metodi e strumenti per l’analisi statistica delle piogge intense a scala regionale e dei nubifragi a scala locale. Sulla base di studi condotti negli anni scorsi nell’ambito di questo progetto [12] Arpa Piemonte ha costruito la mappa delle piogge intense sul territorio regionale [3].

Alcune attività del progetto:

  1. Sviluppo e il consolidamento delle metodologie statistiche di stima locale e spaziale di estremi di precipitazione, anche con integrazione di dati radar-meteo [45]
  2. Raccolta, armonizzazione e diffusione del database pluviometrico della regione Piemonte [3] e dell’intero territorio nazionale [6]
  3. Sviluppo di software e strumenti operativi orientati a semplificare la fruizione e l’applicazione dei metodi esistenti di stima statistica [7 8].
Patched kriging: Analisi statistica delle piogge intense ottimizzato per serie di dati brevi

Why?

L’elaborazione delle serie di dati pluviometriche è il metodo da sempre usato per costruire cartografie delle piogge intense su ampie regioni. In molti casi però diventa difficile decidere come usare informazioni derivanti da stazioni recenti o ricollocate in altre posizione. Questo diventa critico quando un evento molto rilevante è misurato in una stazione con poche osservazioni storiche. Il metodo Patched Kriging nasce per offrire una risposta concreta a queste esigenze.

What?

Il metodo Patched Kriging permette di sfruttare tutta l’informazione pluviometrica disponibile basandosi su una robusta procedura di gap-filling ottenuta mediante interpolazione kriging sequenziale, realizzata anno per anno. Vengono così ottenute serie storiche integrate da dati interpolati, serie che tuttavia mantengono la variabilità originaria. Con queste serie è possibile l’analisi locale di frequenza delle precipitazioni intense in qualunque punto della regione. L’approccio non richiede la definizione di aree omogenee e si presta agevolmente a revisioni anche frequenti, ad esempio in presenza di nuove osservazioni di notevole entità.

I-RED: Database Italiano delle precipitazioni estreme di durata sub-giornaliera

Why?

Nonostante la fitta rete pluviometrica e la ricca eredità di dati idrologici in Italia un database nazionale aggiornato dei fenomeni precipitativi estremi di breve durata è ad oggi assente. Tale mancanza riduce significativamente l’efficacia dell’analisi di suscettibilità al rischio alluvionale a scala nazionale. L’utilizzo di serie non aggiornate e frammentate, unita alla riduzione del dominio spaziale di analisi alla scala regionale, porta infatti a una riduzione della consistenza delle serie disponibili che può inficiare la rappresentatività dell’analisi statistica. Inoltre, l’uso di metodologie e basi dati diverse da parte di unità amministrative confinanti frequentemente dà origine a incongruenze delle stime della stessa variabile nelle zone di confine.

What?

L’Italian Rainfall Extreme Dataset (I-RED) è il primo database organico delle precipitazioni estreme di breve durata in Italia e include massimi annui a 1-3-6-12 e 24 ore registrati da più di 4500 stazioni in tutta la penisola, nel periodo dal 1916 al 2014. I dati raccolti dai 22 centri funzionali italiani sono stati integrati e armonizzati con quelli del database CUBIST (www.cubist.polito.it), che raccoglie i dati raccolti dal Servizio Idrografico e pubblicati negli Annali Idrologici fino all’inizio degli anni ’90. Le possibili applicazioni di I-RED sono innumerevoli. Oltre a garantire un’analisi di frequenza omogenea e indipendente dai confini regionali, l’alta densità delle stazioni e la loro numerosità permettono un’analisi approfondita della distribuzione spaziale degli eventi più intensi. La lunghezza delle serie consente altresì di operare lungo l’asse temporale, valutando la presenza di variazioni e trend significativi nell’intensità dei nubifragi.

MultiRain tool: Stima multi-modello della pioggia di progetto

Why?

Le progettazioni di infrastrutture idrauliche in Italia si sono basate sull’uso di procedure di stima delle piogge intense che hanno subito aggiornamenti negli ultimi anni. Queste procedure propongono cartografie e metodi per la costruzione delle curve intensità-durata-frequenza (IDF) delle piogge estreme che risultano ancora utili per la revisione dei progetti stessi o per verifiche di funzionalità delle infrastrutture. L’impiego occasionale (per lo più da effettuare manualmente, anche sulla base di consultazione di mappe cartacee) è però abbastanza oneroso, in particolare quando è necessaria la stima della pioggia di progetto areale, quasi mai prevista nelle procedure proposte.

What?

MultiRain tool consente in modo pratico e veloce di determinare stime di piogge estreme, o dell’intera serie di curve Altezza-Durata-Frequenza, usando diverse metodologie accreditate sul territorio italiano. Il tool offre l’accesso sia agli studi più aggiornati di analisi regionale che a quelli, pur meno recenti, che rappresentano capisaldi nelle valutazioni della pericolosità idrologica a diversa scala spaziale. Apposite funzioni di selezione consentono di ottenere anche stime anche mediate su un’area, tipicamente quella di un bacino idrografico. È possibile inoltre determinare il periodo di ritorno di riferimento di un valore di precipitazione rilevato per assegnata durata.

References

[1] Bartolini,E. P. Allamano, F. Laio, P. Claps, Analisi spaziale delle precipitazioni medie ed intense su Piemonte e Valle d’Aosta, Working-Paper 2011-02, Dipartimento di Idraulica, Trasporti ed Infrastrutture Civili, Politecnico di Torino, 2011, http://www.idrologia.polito.it/doc/OPEN_DATA/wp_precipitazionipiemonte.pdf

[2] Claps P., F. Laio, P. Allamano, A. Libertino, and M. Iavarone: Attività di ricerca nell’ambito del progetto STRADA 2.0, Modulo CAPPIO (CAPitalizzazione azione di Caratterizzazione delle PIOgge estreme) – CUP E96G15000010007- CIG Z2513A8348. RELAZIONE FINALE. 2015, ARPA Piemonte – CiNiD, http://www.idrologia.polito.it/web2/progetti/conclusi/relazione_finale_strada_2_0/

[3] ARPA Piemonte. Atlante delle piogge intense in Piemonte, 2013. Web: http://webgis.arpa.piemonte.it/atlante_pioggia_webapp/

[4] Libertino A., P. Allamano, F. Laio, and P. Claps. Regional-scale analysis of extreme precipitation from short and fragmented records. Advances in Water Resources 2018, 112, 147-159, doi: 10.1016/j.advwatres.2017.12.015

[5] Libertino A., P. Allamano, P. Claps, R. Cremonini, and F. Laio. Radar Estimation of Intense Rainfall Rates through Adaptive Calibration of the Z-R Relation. Atmosphere 2015, 6, 1559-1577, doi: 10.3390/atmos6101559

[6] Libertino A., D.Ganora and P. Claps. Technical note: Space-time analysis of rainfall extremes in Italy: clues from a reconciled dataset. Hydrology and Earth System Sciences 2018, 22, 2705-2715, doi: 10.5194/hess-22-2705-2018

[7] Grasso S., A. Libertino, and P. Claps: A Web-GIS Tool for Rainstorm Hazard Management Over Large Areas. 2018. In: Goffredo La Loggia, Gabriele Freni, Valeria Puleo and Mauro De Marchis (editors). HIC 2018. 13th International Conference on Hydroinformatics, vol 3, pp. 844-851, doi: 10.29007/gthr.

[8] Grasso S., P. Claps, D. Ganora, and A. Libertino: A web-based open-source geoinformation tool for regional water resources assessment. 2018. In: Proceedings of the 3rd International Electronic Conference on Water Sciences (ECWS-3) 15-30 November 2018; MDPI AG, doi: 10.3390/ECWS-3-05831.