Effetto combinato di cambiamenti climatici ed urbanizzazione sugli estremi di portata

Abstract

Il termine “cambiamento idrologico” (hydrological change) è spesso utilizzato per sintetizzare quell’insieme di alterazioni della risposta idrologica dei bacini indotte da fattori naturali o antropici. ll ruolo fondamentale di tali alterazioni nel determinare fenomeni di dissesto ha stimolato l’International Association of Hydrological Scienses (IAHS) a dedicare la decade scientifica 2013-2022 (denominata “Phanta Rhei”) ai cambiamenti idrologici e all’analisi dei diversi fattori perturbanti. I cambiamenti climatici e l’urbanizzazione sono fra i fattori antropici perturbanti più influenti e, allo stesso tempo, più diffusi a livello globale. Il cambiamento climatico è stato abbondantemente studiato in passato, con chiare evidenze di trend sugli estremi (es. Burn et al., 2011; Arnone et al., 2013) e con numerosi esempi attestanti i possibili cambiamenti idrologici indotti (es. Wang and Alimohammadi, 2012; Francipane et al., 2015; Chiarelli et al., 2016; Pumo et al. 2016). Molto più recente è l’analisi degli effetti dell’urbanizzazione sulla risposta idrologica dei bacini (es. Salvadore et al., 2015). Il processo di urbanizzazione è associato a una perdita di “superfici permeabili” (suoli naturali), con conseguente impoverimento dei processi d’infiltrazione, alterazione ai sistemi di drenaggio naturale e ai processi di trasferimento (alterazione dei percorsi idrici e delle velocità di deflusso). La valutazione dell’impatto di tali perturbazioni sulle portate di picco durante eventi estremi, può risultare particolarmente utile nel definire e orientare efficaci politiche di pianificazione urbana e gestione di eventi di inondazione, nonché in attività di verifica delle infrastrutture idrauliche esistenti e di progettazione di quelle future. L’obiettivo di questo lavoro è quello di investigare gli effetti dell'interazione delle suddette perturbazioni sugli eventi estremi di deflusso. A tale scopo, è stato ideato un esperimento numerico, applicato ad un piccolo bacino fluviale, che ha permesso di generare e confrontare serie temporali di deflusso orario sotto diversi ipotetici scenari di cambiamento. Gli scenari, generati attraverso l’uso combinato di un modello di cambiamento di uso del suolo opportunamente implementato e di un modello di generazione di serie climatiche già esistente (Fatichi et al., 2011), descrivono situazioni estreme sia in termini di espansione delle aree urbane che in termini di variazioni (aumento o diminuzione) della precipitazione media annua (MAP). Nella creazione degli scenari climatici si è anche tenuto conto di un aumento della temperatura media, e, a parità di MAP, sono state create diverse configurazioni, caratterizzate da diversa frequenza e/o l’intensità media degli eventi di pioggia. La risposta idrologica del bacino ai vari scenari è stata riprodotta mediante il tRIBS (Ivanov et al., 2004), un modello idrologico, fisicamente basato e distribuito, in grado di simulare, con alta risoluzione temporale, anche le diverse componenti di deflusso. I risultati mostrano un’alta sensibilità degli indicatori della risposta idrologica utilizzati alle variazioni delle caratteristiche di pioggia. In termini di deflusso totale, gli effetti dei cambiamenti climatici sembrano essere prevalenti rispetto a quelli indotti dall’espansione urbana, anche se, a una maggiore frazione di suoli impermeabili, corrisponde un chiaro aumento della componente di scorrimento veloce, i cui effetti sul deflusso totale vengono parzialmente smorzati da una simultanea riduzione della componente di deflusso lento e profondo.