Osservatorio della siccità
COS’È LA SICCITÀ?
La siccità può essere vista come una condizione meteorologica naturale e temporanea in cui si manifesta una sensibile riduzione delle precipitazioni rispetto alle condizioni climatiche medie del luogo in esame, affiancata eventualmente da un incremento di temperatura che causa alti tassi di evapotraspirazione (Bollettino siccità, ISPRA).
La siccità presenta caratteristiche complesse che la rendono piuttosto difficile da prevedere; si sviluppa lentamente generando impatti spesso indiretti e non quantificabili su vaste aree (Dai, 2011).
Questo fenomeno presenta caratteristiche differenti nelle diverse componenti del ciclo idrologico, che a loro volta producono effetti diversi sui sistemi idrici, sulle culture e sui sistemi socioeconomici e ambientali.
In relazione agli impatti prodotti e ai processi coinvolte, si possono distinguere quattro categorie di siccità:
- siccità meteorologica;
- siccità agricola;
- siccità idrologica;
- siccità socioeconomica.
La discriminante che determina il passaggio da una tipologia all’altra è il perdurare di particolari condizioni climatiche (deficit delle precipitazioni, temperature elevate, venti forti, ecc.).
Per periodi inferiori all’anno, si denotano effetti sulla crescita delle colture, dovuta al deficit di apporto idrico al suolo. Il protrarsi del deficit delle precipitazioni ha effetti sulla portata dei corsi d’acqua. Per periodi maggiori di un anno, si hanno impatti negativi sulla disponibilità idrica nelle falde (Mariani et al., 2018). Col tempo, queste condizioni generano impatti anche sul comparto socioeconomico e ambientale.
Sequenza dei fenomeni siccitosi e descrizione degli impatti (WMO, 2006)
GLI INDICATORI DI SICCITÀ
La siccità può essere considerata come un fenomeno multi-scalare, funzione del tempo di risposta del bacino. Infatti, le risposte idrologiche correlate alla portata dei corsi d’acqua e alla ricarica delle acque sotterranee, all’umidità del suolo, nonché la risposta biologica delle colture e della vegetazione sono variabili e avvengono in tempi diversi. Pertanto, le diverse definizioni di siccità fanno riferimento a differenti scale temporali: 1-3 mesi per la siccità meteorologica, 3-6 mesi per la siccità agricola e 12 mesi e più per la siccità idrologica (Tirivarombo et al., 2018).
Esistono numerosi indici statistici che consentono il monitoraggio della siccità.
Uno di questi è l’SPI (Indice Standardizzato di Precipitazione), il quale si basa sull’utilizzo dei soli dati di pioggia.
Tuttavia, la siccità è un fenomeno che non dipende da un’unica variabile climatica, ma da molteplici: pioggia, temperatura, evapotraspirazione, velocità del vento o capacità del suolo di trattenere acqua. Dunque, è utile far riferimento anche ad un indice diverso, l’SPEI (Indice Standardizzato di Precipitazione e di Evapotraspirazione), il quale considera sia la variabile pioggia che l’evapotraspirazione, calcolabile quest’ultima attraverso dei modelli che sfruttano il dato della temperatura (Vicente-Serrano et al., 2010).
Questi due indici sono in grado di monitorare il fenomeno a diverse scale temporali (1, 3, 6, 12, ecc.), il che implica la possibilità di analizzare i vari tipi di siccità (Tirivarombo et al., 2018). Inoltre, essendo degli indicatori standardizzati, consentono il confronto tra regioni caratterizzate da regimi climatici diversi.
Questi indici, inoltre, sono in grado di esprimere l’importanza dell’episodio di surplus o di deficit della risorsa idrica. Infatti, la severità degli eventi di umidità e di siccità può essere classificata in diversi livelli, a seconda del range in cui ricade il relativo indice.
Valori negativi dell’indice (inferiori a -1) evidenziano periodi più secchi rispetto alla norma climatologica, caratterizzando così un deficit di disponibilità idrica (siccità), mentre a valori positivi (maggiori di 1) corrispondono condizioni climatiche più umide (umidità). Maggiore è la distanza dalle condizioni normali, maggiore è la severità delle condizioni secche o umide.
Classificazione della severità degli eventi di umidità/siccità
L’IMPORTANZA DI UN OSSERVATORIO
Caratterizzare il fenomeno della siccità in Regione Campania diventa fondamentale per una gestione sostenibile della risorsa idrica nel nostro territorio. Tramite questi indici vi è la possibilità di tenere sotto controllo l’andamento della scarsità della risorsa e di comprenderne le cause.
Effettuando un confronto tra i due indici, è possibile individuare quale fenomeno, tra il deficit di pioggia e l’incremento della temperatura, è maggiormente responsabile della siccità. Ciò al fine di prepararsi ad un eventuale cambiamento nel futuro, per una migliore gestione della risorsa idrica e per continuare a svolgere tutte le attività legate all’essere umano: l’aspetto produttivo, l’agricoltura, il consumo giornaliero di acqua.
Gli obiettivi dell’osservatorio della siccità
Qualora fosse il deficit di pioggia il responsabile principale della carenza di risorsa idrica, si potrà intervenire sulle infrastrutture idrauliche (efficientamento delle opere di captazione, riduzione delle perdite nelle reti di distribuzione, realizzazione di opere destinate al riutilizzo), oltre che sulla riduzione di consumi e sprechi.
Se fosse la temperatura la causa del fenomeno, vi sarebbero margini minori di adattamento. Si potrebbe intervenire esclusivamente sul riutilizzo e sulla riduzione degli sprechi, cercando di adoperare uno stile di vita più sostenibile.
Gli indici SPI e SPEI consentono, quindi, attraverso una fase conoscitiva degli scenari passati, di provvedere meglio al futuro, individuando le migliori strategie di gestione delle infrastrutture e delle risorse presenti sul territorio.
COME VIENE CREATO L’OSSERVATORIO?
Per il calcolo degli indici SPI e SPEI, vengono raccolti i dati di pioggia e temperatura registrati dalle stazioni pluvio-termometriche della Regione Campania.
Le variabili climatologiche vengono fornite da due database differenti: il primo di competenza del Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale (S.I.M.N.) e il secondo del Centro Funzionale Multirischi della Protezione Civile della Regione Campania.
Il passaggio di consegne delle operazioni di gestione delle stazioni termo-pluviometriche è avvenuto nell’anno 2000, portando alla modifica della rete di monitoraggio sul territorio. Molte delle stazioni di osservazione che prima dell’anno 2000 erano di competenza del S.I.M.N. vennero dismesse, per poterne istallare di nuove. Per questo motivo, la posizione geografica e la numerosità delle stazioni risulta essere differente a partire dall’anno 2000.
Stazioni pluviometriche dal 1918 al 1999 (S.I.M.N.) e dal 2000 al 2019 (Centro Funzionale Multirischi)
Stazioni termometriche dal 1918 al 1999 (S.I.M.N.) e dal 2000 al 2019 (Centro Funzionale Multirischi)
Data la mancata coincidenza geografica delle stazioni, risulta necessario effettuare delle interpolazioni spaziali, per ogni mese di ogni anno dei dati a disposizione di pioggia e temperatura, utilizzando il software ArcGIS e il metodo CoKriging Ordinario, un metodo di interpolazione geostatistica che tiene conto non solo della variabile spaziale ma anche della quota altimetrica alla quale sono posizionate le stazioni.
Difatti, le variabili meteorologiche, come la pioggia e la temperatura, sono strettamente legate non soltanto alla loro variabilità spaziale, ma anche a caratteristiche fisiche dell’orografia del territorio, come la quota. In linea teorica, la temperatura diminuisce in quota e aumenta a più basse altitudini, mentre per la pioggia vale il viceversa.
Si ottengono delle superfici di previsione mensili dei dati di pioggia e di temperatura. Queste previsioni, contenute all’interno di Geostatistical Layers, vengono dapprima convertite in Rasters, con una risoluzione dei pixel di 10 km per lato, e successivamente proiettate su una griglia da 191 celle quadrate di 100 km².
In tal modo, si può procedere al calcolo degli indici SPI e SPEI, considerando i punti baricentrici delle celle della griglia come delle nuove stazioni fittizie.
Per semplificare il calcolo degli indici alle diverse scale temporali, si fa ricorso al pacchetto SPEI realizzato da Vicente-Serrano e Beguería nel 2014 e presente nella library del software RStudio.
BIBLIOGRAFIA E SITOGRAFIA
Dai (2011), Drought under global warming, Wires Climate Change, Vol. 2, Issue 1, 45-65
Mariani et al. (2018), Linee Guida sugli Indicatori di Siccità e Scarsità Idrica da utilizzare nelle Attività degli Osservatori Permanenti per gli Utilizzi Idrici, Stato Attuale e Prospettive Future, CReIAMO PA
Tirivarombo et al. (2018), Drought monitoring and analysis: Standardised Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) and Standardised Precipitation Index (SPI), Physics and Chemistry of the Earth 106, 1-10
M. Vicente-Serrano et al. (2010), A Multiscalar Drought Index Sensitive to Global Warming: The Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, Journal of Climate 23, 1696-1718
Beguería et al. (2014), Standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI) revisited: parameter fitting, evapotranspiration models, tools, datasets and drought monitoring, International Journal of Climatology 34, 3001-3023
Bollettino siccità, ISPRA: https://www.isprambiente.gov.it/pre_meteo/siccitas/index.html
Sito web del Centro Funzionale Multirischi della Protezione Civile della Regione Campania: http://centrofunzionale.regione.campania.it/