Geologia e nivologia

Utilizzo dei dati pluviometrici satellitari ERA5-Land per la valutazione dell’efficacia del sistema di allerta regionale SLOPS  per frane superficiali 

Le frane superficiali sono uno dei fenomeni gravitativi più pericolosi. In Piemonte, negli ultimi cento anni, hanno causato oltre la metà delle vittime legate a eventi franosi. 

Per capire se e in che modo il cambiamento climatico abbia influenzato il comportamento delle frane superficiali nell’ultimo secolo, è fondamentale ricostruire la loro evoluzione nel tempo e le cause che le hanno innescate, riducendo al minimo l’incertezza nelle correlazioni statistiche tra cause ed effetti.

Sono state analizzate le frane superficiali che si sono verificate in Piemonte dal 1960 al 2023, causate principalmente da eventi di pioggia, con un ruolo trascurabile attribuibile alle precipitazioni precedenti l’evento. 

In uno studio del 2023 è stata analizzata l’efficacia delle soglie di innesco utilizzate nel sistema di allerta precoce per le frane superficiali a scala regionale in Piemonte, considerando diversi contesti geologici e morfologici: le Alpi, gli Appennini, la collina torinese e il Bacino Terziario Piemontese (BTP). Lo studio ha preso in esame le soglie medie di innesco delle frane relative a durate di 24 e 48 ore, con valori di riferimento pari a 120 mm e 170 mm per le Alpi, e 70 mm e 80 mm per le aree collinari (Collina di Torino, BTP e fascia pedemontana appenninica). Questi valori sono attualmente impiegati nel sistema operativo di allerta precoce SLOPS ("Shallow Landslide Occurrence Prediction System"), attivo in Piemonte dal 2018 (Tiranti et al., 2019).
L’analisi dello studio si è basata su 120 eventi di frana superficiale avvenuti tra il 1960 e il 2019, confrontati con dati di precipitazione giornaliera nello stesso arco temporale, ottenuti mediante il metodo di interpolazione spaziale Optimal Interpolation (OI). I risultati hanno mostrato un tasso di successo del 68%, suggerendo che le soglie adottate dal sistema R-SLEWS sono generalmente affidabili sia per le aree montane sia per quelle collinari nell’arco temporale considerato.
Tuttavia, una delle principali limitazioni dello studio riguarda la bassa risoluzione temporale dei dati di pioggia, disponibili solo su base giornaliera (dalle 00:00 alle 23:59). Questo approccio non consente di valutare in modo adeguato l’efficacia delle soglie di innesco su intervalli di tempo più brevi (ad esempio 6 o 12 ore), né di analizzare correttamente gli episodi di pioggia che si estendono su due giorni consecutivi.

In un aggiornamento dello studio sono stati impiegati i dati orari delle precipitazioni del dataset ERA5-Land, resi disponibili dal Copernicus Climate Data Store. Per correggere eventuali distorsioni nei dati, è stata applicata una mappatura dei quantili su base giornaliera, mentre l’adozione di finestre mobili di 24 e 48 ore ha permesso di aumentare la risoluzione temporale dell’analisi. La ricerca si è posta due obiettivi principali: da un lato, valutare l’efficacia delle soglie di attivazione del sistema di allerta SLOPS, con particolare attenzione agli eventi di pioggia che superano le soglie di 24 e 48 ore ma si estendono su più giorni consecutivi; dall’altro, esplorare la possibilità di utilizzare dati satellitari su larga scala per prevedere le frane sia a livello regionale sia locale.
L’analisi, ampliata e aggiornata, ha preso in considerazione 123 eventi franosi diffusi verificatisi tra il 1960 e il 2023. Gli eventi sono stati classificati in sette categorie di severità, in base al numero di frane associate a ciascun episodio di pioggia, come riportato nella tabella seguente.

Dall’analisi emerge una lieve tendenza all’aumento, tra il 1960 e il 2023, dell’intensità degli eventi di frana superficiale - intesa come numero di frane che si verificano durante un singolo episodio di pioggia, in particolare per eventi classificati con una gravità pari o superiore al livello 4 (moderata o più severa), come mostrato nell'immagine designata con la lettera A. Al contrario, il numero complessivo di eventi franosi superficiali - analizzato per intervalli di cinque anni, mostra un andamento decrescente nello stesso periodo, (immagine designata con la lettera B).
Per quanto riguarda il contesto climatico, In Piemonte le precipitazioni cumulate annuali e stagionali sono rimaste sostanzialmente stabili nel corso degli ultimi decenni. Tuttavia, si è registrata una lieve riduzione del numero di giorni di pioggia, indicando che le piogge tendono a concentrarsi in episodi meno frequenti ma più intensi. Questa tendenza climatica rispecchia quanto osservato per le frane superficiali: negli ultimi sessant’anni, pur diminuendo in frequenza, esse sono diventate mediamente più gravi.

I dati di precipitazione oraria ERA5-Land del programma Copernicus utilizzati coprono il periodo 1° gennaio 1960 – 31 dicembre 2023 e si riferiscono al Piemonte e alle aree limitrofe. Tutti i dettagli relativi all’interpolazione spaziale, alla validazione dei dati, alla verifica delle soglie di attivazione del sistema di allerta e all’approccio a finestra mobile per l’analisi temporale sono riportati nell’articolo completo.

Nell’identificare le piogge che hanno innescato frane superficiali in Piemonte dal 1960 i dati ERA5-Land si sono rivelati meno affidabili dei dati interpolati provenienti dai pluviometri, nonostante la maggiore risoluzione temporale e strumentale. Tuttavia, la correzione delle precipitazioni orarie tramite mappatura dei quantili rende prezioso l'utilizzo dei dati ERA5-Land specialmente in aree con copertura strumentale ridotta.

Informazioni e risorse aggiuntive

Si rimanda per approfondimenti al contenuto Sistema Regionale di Allerta Precoce per Frane Superficiali

Botto Valentina , Tiranti Davide , Barbarino Simona , Ronchi Christian (2025) Using ERA-5 LAND reanalysis rainfall data to better evaluate the performance of the regional shallow landslide early warning system of Piemonte (north-western Italy) in the context of climate change. Frontiers in Earth Science, 12, 2025, 2296-6463  https://doi.org/10.3389/feart.2024.1536277

Tiranti D. and Ronchi C. (2023) Climate Change Impacts on Shallow Landslide Events and on the Performance of the Regional Shallow Landslide Early Warning System of Piemonte (Northwestern Italy). GeoHazards, 4(4), 475–496. https://doi.org/10.3390/geohazards4040027

Tiranti D., Cremonini R. (2019) Editorial: Landslide Hazard in a Changing Environment. Front. Earth Sci. 7:3. https://doi.org/10.3389/feart.2019.00003

Stoffel M., Tiranti D., Huggel C. (2014) Climate change impacts on mass movements – case studies from the European Alps. Science of the Total Environment 493: 1255-1266. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.02.102

SLOPS (Shallow Landslides Occurence Prediction System)

SLOPS è un modello per il preannuncio delle frane superficiali basato su soglie pluviometriche e opera sia in fase previsionale sia in fase di monitoraggio, in analogia con l’impostazione del Sistema di Allertamento Regionale.

SLOPS distingue diverse unità territoriali di base (Landslides Frequency Zonation), ottenute dall’intersezione tra i poligoni delle aree elementari — definite incrociando mappe tematiche categoriche (litologia e suolo) — e la mappa di densità delle frane storiche avvenute tra il 1990 e il 2016 (circa 33.000 frane superficiali). Da questa elaborazione si ricava la Mappa di suscettibilità per l'innesco di frane superficiali, su cui si basa lo SLOPS per stimare, in ciascuna area, il numero massimo atteso di fenomeni franosi al superamento delle soglie di innesco, secondo una classificazione in quattro classi: Low, Moderate, High, Very High.

Le soglie pluviometriche sono del tipo Intensità-Durata (trasformate in Cumulata-Durata), ottenute dell’elaborazione statistica delle frane storiche e delle piogge che le hanno causate.

L’analisi degli eventi di frana diffusi e delle piogge a essi associate, condotta per i due contesti territoriali — alpino e collinare/appenninico — ha permesso di individuare le soglie minime di innesco caratteristiche di ciascun ambiente.

Tra le soglie di base si articolano tante soglie quanti sono i pluviometri di riferimento inseriti nel modello. Le soglie sono di tipo probabilistico, dove la probabilità che una o più frane si inneschino è funzione dell’entità del superamento:

• nessuna probabilità – il valore soglia non è raggiunto;
• bassa probabilità – il valore soglia è raggiunto e/o superato del 10%;
• media probabilità – il valore soglia è superato tra l’11% e il 30%;
• alta probabilità – il valore soglia è superato tra il 31% e il 50%;
• molto alta probabilità – il valore soglia è superato per più del 50%;

Al raggiungimento o superamento di una soglia, si evidenzierà uno Scenario di Innesco, la cui probabilità di accadimento dipenderà dall'entità del superamento stesso, come precedentemente illustrato, secondo il seguente schema:

• nessuna probabilità è associata solo ed esclusivamente allo Scenario “Assenti (A)”;
• una bassa probabilità di accadimento sarà associata esclusivamente allo Scenario “Isolati (I)”;
• la media probabilità sarà associata agli Scenari “Isolati” e “Poco o moderatamente diffusi (P)”;
• le probabilità alta e molto alta si potranno verificare con gli Scenari “Isolati (I)”, “Poco o moderatamente diffusi (P)” e “Diffusi o molto diffusi (D)”.

La sintesi delle valutazioni sugli Scenari di Innesco per le frane superficiali è riferita alle 11 Aree di Allerta del Sistema di Allerta Regionale per il Rischio Idrogeologico ed Idraulico come stabilito dal nuovo disciplinare per la gestione organizzativa e funzionale del “Sistema di allertamento regionale ai fini di protezione civile" (D.G.R. n. 30 luglio 2007, n. 46-6578).

Lo "Scenario di innesco delle frane" è emesso quotidianamente, fatta eccezione per i fine settimana e i giorni festivi in assenza di allerta arancione o superiore.  In caso di allerta arancione o superiore emessa dal Sistema di Allerta Regionale, il bollettino viene diffuso con frequenza di emissione variabile in funzione delle caratteristiche dell’evento.

Le valutazioni riguardanti la probabilità di innesco di frane superficiali ottenute con il modello SLOPS sono ad aggiornamento orario, mentre lo scenario è pubblicato con cadenza giornaliera.

Informazioni e risorse aggiuntive

Tiranti D., Nicolò G., Gaeta A. R. (2019) Shallow landslides predisposing and triggering factors in developing a regional early warning system. Landslides 16:2, 235-251. https://doi.org/10.1007/s10346-018-1096-8

Sito Arpa Piemonte https://www.arpa.piemonte.it/scheda-informativa/previsione-innesco-delle-frane-superficiali

Regione Piemonte, Disciplinare per la gestione organizzativa e funzionale del “Sistema di allertamento regionale ai fini di protezione civile" (D.G.R. n. 30 luglio 2007, n. 46-6578) - https://www.arpa.piemonte.it/export/sites/default/pubblicazioni/pdf/D.G.R.-30-luglio-2007-n.46-6578.pdf

Per valutare la popolazione interessata da rischio di alluvioni nel territorio piemontese sono stati utilizzati dati relativi alla popolazione residente (dati ISTAT 2011) e le mappe della pericolosità da inondazione del Piano Gestione Rischio Alluvioni – PGRA 2024. Il dato è aggiornato con cadenza bimestrale.

Per quanto riguarda i dati relativi al PGRA sono state utilizzate le estensioni totali delle aree inondabili, secondo la seguente classificazione:

• aree ad elevata probabilità di inondazione  – P3/H: interessate da piene molto frequenti (tempo di ritorno – TR – ventennale, corrispondente a una probabilità annua di accadimento del 5%);
• aree a medio/alta probabilità di inondazione – P2/M: interessate da piene frequenti (TR 100-200 anni, corrispondente a una probabilità annua di accadimento dello 0.5 – 1%) ;
• aree a bassa probabilità di inondazione – P1/L: interessate da piene poco frequenti o rare (TR 300-500 anni, corrispondente a una probabilità annua di accadimento dello 0,3 -  0.2 % ).

Più di ottocentomila piemontesi risiedono in aree potenzialmente soggette a inondazione, corrispondente al 18%  della popolazione (dati censimento ISTAT 2011). Di questi, 240.000 risiedono in aree a probabilità di inondazione  media o elevata, (circa il 5% della popolazione regionale).

Confrontando i dati del 2024 con quelli del 2019, l’aumento della popolazione a rischio — circa 185.000 persone — è dovuto principalmente alle nuove varianti del PAI (Piano per l'Assetto Idrogeologico). Queste varianti, riguardanti sia le Fasce Fluviali sia l’Atlante dei rischi idraulici e idrogeologici del reticolo secondario, hanno ampliato le aree soggette alla dinamica dei corsi d’acqua grazie a studi condotti con maggiore dettaglio.

Analizzando le popolazioni residenti nelle aree a diverso grado di pericolosità da inondazione, emerge che quelle ubicate in zone ad alta probabilità (P3/H) costituiscono, in media, meno del 5 % del totale delle persone che vivono in aree inondabili, si va da un valore minimo del 2 % in provincia di Vercelli ai valori massimi delle province di Biella (11%), e Verbania (10 %).  

La quota di popolazione residente in aree a media probabilità di inondazione (ossia nella fascia tra P3/H e P1/L) si attesta intorno al 36 % del totale inondabile, variando dal 3 % della provincia di Asti al 70 % di quella di Alessandria.  Nel caso della provincia di Asti, il valore contenuto riflette probabilmente la conformazione collinare del territorio, più soggetto a fenomeni franosi che a inondazioni. Nella provincia di Alessandria, invece, l’elevata percentuale è conseguenza di recenti studi idraulici svolti dall’Università di Padova per conto dell’Autorità di Bacino del Po (2021) che hanno ricompreso gran parte dell’area edificata nelle fasce a medio/alta probabilità di inondazione da parte dei fiumi Tanaro e Bormida. In provincia di Torino, infine, la consistente presenza di popolazione nelle aree P2 (medio/alta probabilità di inondazione) è legata all’intensa urbanizzazione della pianura torinese e, nelle zone alpine, allo sviluppo di insediamenti sugli ampi conoidi alluvionali.

Tra le province piemontesi, quella che presenta la percentuale maggiore di residenti in aree soggette a pericolo di inondazione è la provincia del Verbano-Cusio-Ossola: circa il 48% degli ossolani (76.000 persone) è soggetto a pericoli associati ad eventi di piena; la provincia con la percentuale minore è quella di Biella con il 7% degli abitanti coinvolti (13.700 persone).

La provincia di Verbania è caratterizzata dall’ampio fondovalle glaciale del fiume Toce, fortemente urbanizzato e da estesi conoidi alluvionali su cui si sviluppano i centri abitati. La Provincia di Biella invece presenta una densità abitativa maggiore in aree di pianura esterne alle aree indicate pericolose dal PGRA (Piano Gestione Rischio Alluvioni, elaborato dall'Autorità di Bacino Distrettuale) .

L’istogramma successivo evidenzia la popolazione complessiva - differenziata per provincia - residente in aree a pericolosità da inondazione, distinta per ambiente fluviale di pianura, montano o collinare e lacuale. L’altezza delle colonne è legata al numero di residenti delle varie province, la prevalenza della provincia di Torino si spiega con il fatto che vi risiede ben il 52% della popolazione piemontese.

In Piemonte, la maggior parte dei residenti a rischio alluvione vive nelle aree di pianura influenzate dai corsi d’acqua, con l'eccezione delle province del Verbano Cusio Ossola — prevalentemente montana — e di Biella. In quest’ultima, infatti, solo il 21% degli abitanti esposti al rischio si trova nelle zone soggette alle piene del reticolo idrografico principale e secondario di pianura, a fronte di una media regionale del 70%.  Tale differenza è dovuta alle caratteristiche geologiche della pianura biellese: le aree ancora soggette alla dinamica dei corsi d’acqua si sviluppano in fasce ristrette, delimitate dalle alte scarpate di terrazzo che le separano dalle superfici più antiche, generalmente non più soggette a inondazioni,  dove sorgono i principali centri abitati.

In conclusione, la maggior parte della popolazione piemontese residente in aree potenzialmente soggette a inondazioni si trova all’interno delle aree P1/L, caratterizzate da bassa probabilità di accadimento (nel caso del reticolo principale) o da bassa intensità dei fenomeni, soprattutto in ambiente alpino, su conoidi e fondovalle. Tuttavia, circa il 30% della popolazione esposta a fenomeni idraulici risiede in aree dove la frequenza o l’intensità degli eventi è significativa.

Analizzando i dati riferiti all’intera popolazione piemontese, la quota di residenti in aree potenzialmente soggette a inondazione si attesta in media al 18%. Spicca tuttavia la provincia del Verbano-Cusio-Ossola, dove ben il 47% della popolazione vive in aree a rischio idrogeologico.

Dal punto di vista della prevedibilità dei fenomeni in ambito di protezione civile, è importante sottolineare che, nelle aree soggette alle piene dei principali corsi d’acqua, i modelli previsionali offrono risultati sufficientemente attendibili. Al contrario, i fenomeni torrentizi — dalle piene improvvise alle colate detritiche — restano ancora difficili da interpretare in chiave di allertamento e gestione dell’emergenza. Questo evidenzia la necessità di azioni mirate a formare la popolazione residente, affinché acquisisca consapevolezza delle dinamiche fluviali e sia in grado di adottare misure di protezione e autodifesa in caso di eventi di piena.

Informazioni e risorse aggiuntive

Piano gestione rischio alluvioni – PGRA – Geoportale regionale 
https://www.geoportale.piemonte.it/visregpigo/?action-type=pgra

Arpa Piemonte Geologia e dissesto https://www.arpa.piemonte.it/temi/geologia-dissesto

I valori relativi alla popolazione esposta alle frane, così come rilevate nel Sistema Informativo Frane in Piemonte -  SIFraP, sono ottenuti stimando la popolazione residente, in base al censimento ISTAT del 2011, suddivisa nei comuni (aggiornamento 2019). 

Facendo riferimento ai dati aggiornati al 2024 si può evidenziare che i comuni interessati al rischio frane sono 832 (70% dei comuni piemontesi), con una percentuale di popolazione esposta dello 0.77%.

Ciò è dovuto per lo più all’ubicazione delle aree interessate da frane che, essendo in area montana-alpina, sono di per sé scarsamente abitate.

A fronte del coinvolgimento della quasi totalità dei comuni piemontesi nelle aree interessate a frane, quindi, la percentuale della popolazione residente esposta al rischio risulta piuttosto bassa.

Gli indicatori relativi alla popolazione esposta al rischio frane devono essere considerati come un'indicazione dello stato attuale della situazione regionale, ma non sono adatti per tracciare un andamento nel tempo.
 

Informazioni e risorse aggiuntive

SIFraP Sistema Informativo Frane in Piemonte https://geoportale.arpa.piemonte.it/app/public/?pg=mappa&ids=b315c7439ffe47faa698d98e0557bdfa

Arpa Piemonte Frane e dissesto https://www.arpa.piemonte.it/temi/geologia-dissesto/frane-dissesto?pid=18

Nel corso del 2024 la rete sismica regionale ha rilevato 1313 terremoti di magnitudo maggiore o uguale a 1.0 M_L (magnitudo locale), di cui 180 localizzati internamente ai confini piemontesi e 184 entro 25 km. 

In Piemonte, i terremoti si concentrano soprattutto nelle Alpi Occidentali, seguendo in genere la fascia di contatto tra i rilievi alpini e la pianura piemontese occidentale.

Quasi il 75% dei terremoti di magnitudo superiore a 1.0 registrati in Piemonte nel 2024 è stato localizzato nella fascia alpina e pedemontana del Cuneese.

L’indicatore ‘Movimenti sismici’ è collegato all’obiettivo 13.1 dell’Agenda 2030, che mira a rafforzare la resilienza e la capacità di adattamento ai rischi climatici e ai disastri naturali in tutti i paesi.

Di seguito sono riportati i link alle notizie pubblicate sul sito di ARPA riguardanti i terremoti avvenuti nel 2024:

Terremoto ad Acceglio di magnitudo 4.1 - 9 dicembre 2024
Sciame sismico nei pressi di Acceglio (CN) - 20 agosto 2024

Informazioni e risorse aggiuntive

Terremoti  https://www.arpa.piemonte.it/temi/geologia-dissesto/terremoti?pid=18