L’andamento stagionale climaticodel bacino del fiume Po

Silvano Pecora

Arpa Emilia-Romagna, Servizio IdroMeteoClima

Con dati e materiale forniti da Arpa Piemonte, Arpa Lombardia, Arpa Veneto, INGV e CMCC

Venezia, 26 Settembre 2012

L’allarme siccità 2012 a confronto con le siccità del 2003 e 2006-07 -Fondazione EnI Enrico Mattei

L’estate 2012 nel bacino del fiume Po

Numero consecutivo di giorni non piovosi nell’estate 2012

Stazione Bacino Numero di giorni non

piovosi

Periodo di Ritorno, anni

Casanova Staffora 34 4.6

Piampaludo Tanaro 34 5.4

Settepani Bormida 37 4.1

Sezzadio Bormida 50 8.5

San Nicolò Trebbia 37 3.7

Gropparello Chiavenna 37 4.9

Parma ARPA Parma 37 10.6

Boretto Pianura tra Enza e Crostolo 37 13.2

Reggio Emilia ARPA Crostolo 35 6.4

Mirandola Pianura tra Secchia e Panaro 52 17.5

Malalbergo Reno 74 >100

San Clemente Reno 35 32.5

Le Taverne Reno 35 12.1

Imola Reno 35 18.3

Martorano Savio 52 71.8

Riunione della Cabina di Regia del fiume Po - 20 Lug lio 2012

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

20-giu 25-giu 30-giu 05-lug 10-lug 15-lug 20-lug 25-lug 30-lug 04-ago 09-ago

Por

tata

(mc/

s)

Data

Portate medie giornaliere a Pontelagoscuro

2006

2007

2011

Previsto 2012

Osservato 2012

Statistica delle portate minime

Riunione della Cabina di Regia del fiume Po - 20 Luglio 2012

Portata al Portata al Portata minima

7/11/2012 7/18/2012 prevista

[m3/s] [m

3/s] [m

3/s]

Piacenza 473 348 287

Tempo di ritorno, anni 1.08 1.76 3.02

Cremona 573 507 351

Tempo di ritorno, anni 1.08 1.22 3.00

Boretto 555 500 336

Tempo di ritorno, anni 1.11 1.22 2.91

Borgoforte 581 542 342

Tempo di ritorno, anni 1.26 1.40 5.13

Pontelagoscuro 581 523 341

Tempo di ritorno, anni 1.69 2.14 7.58

Po a Pontelagoscuro

0.5

0.8

0.9

0.95

0.98

0.99

0.995

0.998

0.999

2

5

10

20

50

100

200

500

1000

Q [m³/s]

1-P Tr [anni]

Serie storica

Weibull

PORTATA PREVISTA

Bollettino di previsione fiume Po - 3 Settembre 2012

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

04-ago 13-ago 22-ago 31-ago 09-set

Por

tata

(mc/

s)

Data

Portate medie giornaliere a Pontelagoscuro

2006

2007

2011

Previsto 2012

Osservato 2012

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Por

tata

[m³/

s]

Po a Pontelagoscuro

2012 2011 1923-2011 MINIMO STORICO

Portate del Po a Pontelagoscuro 2012 confronto anni st orici

• Un Po(’) di climatologia raccontata da un ingegnere• Il clima attuale: temperatura e precipitazioni nel

bacino del Po• Gli oceani globali e il mare Adriatico• Neve e ghiacci• Idrometria del fiume Po• Idrologia deterministica e stocastica in condizioni di

cambiamento climatico• Qualche conclusione preliminare

Schema della presentazione

Il clima attuale:temperatura e precipitazioni

Copyright IPCC 2007 – WG1 AR4

Andamento delle temperature medie globali dal 1850 ad oggi e possibili trend lineari calcolati su peri odi diversi

RETE DI MONITORAGGIO DEL BACINO DEL FIUME PO

Tmax annua -media su bacino PO

y = 0.0404x - 62.528

15

16

17

18

19

20

21

1961 1971 1981 1991 2001anni

Tm

ax °C

Tmax_annua clima_Tmax_PO Lineare (Tmax_annua)

Tmax annua sul bacino del Po - 1961-2006Trend: circa 2,5°C negli ultimi 30 anni, invece di 2°C in 45 anni

Brescia/Ghedi

Torino/Bric della Croce

Domodossola

Varallo

Oropa

Aosta

Lanzo

Torino Giardini

Cumiana

Prerichard

Luserna S. Giovanni

Vercelli

Casale Monferrato

Alessandria LobbiPiacenza

MilanoCameri

Bergamo

FerraraParma

-0.7

-1.2

-1

-2.1-1.1

-1.8

-1.6-2.3

0.22

-1.5

-3.6

-6.2

-3.1-0.65

-2.61.7

-9.4

-0.74-3.3

Coefficiente di tendenza (mm/anno) - piogge da Gennaio ad Agostocerchio rosso= signif.al 95%

AFFLUSSI ANNUALI SUL BACINO DEL PO

DAL 1975 AL 2010: 12% riduzione

AFFLUSSI GENNAIO - AGOSTO

riduzione ancora maggiore (23%)

AFFLUSSI SETTEMBRE - DICEMBRE

Leggero incremento (3%)

E il bacino piemontese?

AFFLUSSI ANNUALI

DAL 1975 AL 2010: 11% riduzione

AFFLUSSI GENNAIO - AGOSTO

riduzione ancora maggiore (21%)

AFFLUSSI GENNAIO - AGOSTO

riduzione ancora maggiore (21%)

AFFLUSSI SETTEMBRE - DICEMBRE

Leggero incremento (6%)

Trend della precipitazione nel nord Italia negli ultimi 120 anni(Adattato da Brunetti, Maugeri, Monti, Nanni, 2004)

Pioggia “utile”Pioggia “pericolosa”

Trend della precipitazione nel nord Italia negli ul timi 120 anni: la tropicalizzazione? (Adattato d a Brunetti, Maugeri, Monti, Nanni, 2004)

> 2 5 m m /d a y

-2 0

-1 0

0

1 0

2 0

1 8 8 0 1 9 0 0 1 9 2 0 1 9 4 0 1 9 6 0 1 9 8 0

2 .5 -1 2 .5 m m /d a y

-2 0

-1 0

0

1 0

2 0

1 8 8 0 1 9 0 0 1 9 2 0 1 9 4 0 1 9 6 0 1 9 8 0

Il mare

Trend degli ultimi 80 anni: 2mm/anno

IPCC AR4

Come sta cambiando il livello del Mediterraneo? Dati da altimetria satellitare

1992 2007Trend: 1.52 mm/anno

Western Med Eastern MedT

ano

m (

oC

)

Hea

t con

t. an

om (

1020

J)

Comprehensive Medatlas (2002) data set analysis

Rixen et al., 2006

Sal

t con

t. an

om (

1013

psu

m3 )

S a

nom

(ps

u)

Temperatura e salinità nel Mediterraneo Occidentale e Orientale

Neve e ghiaccio

Dati di ARPA Lombardia

Esempioalpino

Esempio di diminuzione dell’estensione di un tipico ghiacciaio alpino dal 1978 al 2003

(Diminuzione di superficie: 20% in 20 anni)

Il Po

LE MAGRE DEL PO A PONTELAGOSCURO

Si osserva la sequenza di anni particolarmente crit ici :2003, 2004, 2005, 2006, 2007

Portate medie

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Data

Por

tata

[m3/

s]

Minimo anno

Media annua

Minimo giu-ago

Portate medie annuali del Po a Pontelagoscuro 1975- 201020-25% di riduzione

PONTELAGOSCURO

ANALISI ANNUALE DELLE PORTATE

R2 = 0.1371

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009

anno

po

rtata

med

ia a

nn

ua, m

3/s

Portate medie gennaio-agosto a Pontelagoscuro 30% di riduzione

PONTELAGOSCURO

ANALISI DELLE PORTATE

PERIODO GENNAIO-AGOSTO

R2 = 0.1247

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009

anno

po

rta

ta m

ed

ia s

ul

peri

od

o,

m3/s

PONTELAGOSCURO

ANALISI STAGIONE ESTIVA DELLE PORTATE

PERIODO GIUGNO-AGOSTO

R2 = 0.1637

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009

anno

po

rtata

med

ia p

eri

od

o e

sti

vo

, m

3/s

Portate medie periodo estivo a Pontelagoscuro 45-50% di riduzione

Portate medie settembre-dicembre a Pontelagoscuro: praticamente niente riduzione ma enorme variabilità

R2 = 0.0055

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004

anno

po

rtata

med

ia s

ul p

eri

od

o,

m3/sec

E in chiusura del bacino piemontese?

Portate medie annuali a Piacenzariduzione del 35%

PIACENZA

ANALISI ANNUALE DELLE PORTATE

R2 = 0.2036

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009

anno

po

rtata

med

ia a

nn

ua, m

3/s

Portate medie periodo estivo a Piacenzariduzione del 40%

PIACENZA

ANALISI STAGIONE ESTIVA DELLE PORTATE

PERIODO GIUGNO-AGOSTO

R2 = 0.1213

0

500

1000

1500

2000

2500

1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009

anno

po

rta

ta m

ed

ia p

eri

od

o e

sti

vo

, m

3/s

Il cuneo salino

MODELLO RISALITA CUNEOMODELLO RISALITA CUNEO

Po di Gnocca

0

10

20

30

40

0510152025303540

Distanza [km]

Sal

inità

[ppt

]HWS

LWSPo di Goro

0

10

20

30

40

0510152025303540

Distanza [km]

Sal

inità

[ppt

]HWS

LWS

Po di Tolle

0

10

20

30

40

0510152025303540

Distanza [km]

Sal

inità

[ppt

]HWS

LWS

Po di Maistra

0

10

20

30

40

0510152025303540

Distanza [km]

Sal

inità

[ppt

]HWS

LWSPo di Pila

05101520253035

0510152025303540

Distanza [km]

Sal

inità

[ppt

]

HWS

LWS

Q HWS LWS

m³/s km km

Gnocca 109.8 11.4 5.4

Goro 61.8 10.6 5.6

Tolle 80.5 7.7 5.9

Maistra 26.5 8.4 4.4

Pila 371.3 10.8 6.6

Q PONTELAGOSCURO = 650 m3/sec magra ordinaria

Idrologia deterministica e stocastica in condizioni di

cambiamento climatico

Parma a Ponte Verdi

Tempo di corrivazione: 10.2 oreArea: 624 km 2

Descrizione statistica della portata

• La distribuzione di Q

• La distribuzione di Q*

GEV

PARMA a Ponte Verdi

0.1

0.5

0.8

0.9

0.95

0.98

0.99

0.995

0.998

0.999

20

50

100

200

500

1000

2

5

10

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000Q [m3/s]

P T

GEV - indirettaGEV - direttaGEV - corretta

ipotesiVariazione del 20% della precipitazione media sul tor rente Parma

1070 m3/s 1370 m3/s

(+ 28 %)

5 anni

2.6 anni

(- 50 %)

La catena modellistica

Step 1: Simulazione del clima nel periodo 1971-2000 con il

modello climatico regionale COSMO CLM con condizioni al

contorno ERA 40 per limitare l’effetto del GCM e

calibrazione della tecnica di downscaling spaziale MOS

(Model Output Statistics) che usa il principio degli analoghi

(Turco et al. 2011)

Step 2: Il periodo 1970-2000 viene simulato a partire da

modelli climatici globali e si ripete la procedura di

calibrazione della tecnica di downscaling spaziale MOS.

Step 3: Generazione di scenari climatici regionali per il XXI

secolo -> input per la modellistica numerica degli impatti.

La parte idrologica idraulica viene simulata attraverso le

catene modellistiche presenti nel sistema Po-FEWS e Po-

DEWS

A. Zollo, P. Mercogliano et al. (03/2012) Divisione ISC RP0129 Architectures and tools to analyse the impact of

climate change on hydrogeological risk on Mediterranea area.

http://www.cmcc.it/pubblicazioni/pubblicazioni/research-papers/rp0129-isc-03-2012

RAINFALLTEMPERATURE

LEVEL/DISCHARGE

HEC-HMS

DHI -NAM

TOPKAPI

HEC-RAS

DHI -MIKE11

SOBEK/PAB

First chain

Second chain

Third chain

HMS/NAM/TOPKAPI

RAS/MIKE11/SOBEK/PAB

User config chain

VALIDATION, INTERPOLATION, TRANSFORMATION DATA

La catena modellistica

What-If scenario: rotta arginale

What-If scenario: rotta arginale + cambiamento climatico (10%)

Cartogramma della portata minima annuale del Po a PontelagoscuroSCENARIO

2030 – 2050 - 2100

MAGRA ORDINARIA (tempo di ritorno = 1.33 anni)IN CONDIZIONI DI CAMBIAMENTO CLIMATICO

Po a Pontelagoscuro

0.5

0.999

0.8

0.9

0.95

0.98

0.99

0.995

0.998

300 400 500 600 700 800 900 1000

1000

2

5

10

20

50

100

200

500

QMIN [m³/s]

1-P Tr [anni]Serie storica

2010

2030

2050

2100

magra ordinaria 2010

magra ordinaria 2030

magra ordinaria 2050

magra ordinaria 2100

Alcune conclusioni(work in progress)

• Il monitoraggio idrologico è fondamentale nella comprensione dei fenomeni

• I processi idrologici non sono sempre spiegabili in modo deterministico, ma occorre considerarne la casualità

• Gli approcci deterministici e stocastici possono coesistere• Occorre considerare la non stazionarietà dei processi idrologici

stocastici• Occorre stimare l’incertezza nelle simulazioni e previsioni delle

variabili idrologiche• L’incertezza non è un limite, ma piuttosto una caratteristica

intrinseca dei processi idrologici

Conclusioni

Grazie per l’attenzione