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sur le développement des zones arides et semi-arides

Titre : Hydrogeological hazards evaluation under climate change scenarios : an application of the CRHyME model (Climatic Rainfall Hydrogeological Modelling Experiment)

Auteur : ABBATE, ANDREA

Université de soutenance : Politecnico di Milano

Grade : Tesi di Dottorato 2022

Résumé partiel
In questa tesi di dottorato è stato sviluppato un nuovo modello, denominato CRHyME, per la valutazione delle pericolosità legate ai fenomeni di dissesto idrogeologico. CRHyME (Climatic Rainfall Hydrogeological Modelling Experiment) rappresenta un’estensione dei classici modelli idrologici che simulano gli afflussi-deflussi a scala di bacino. CRHyME è un modello fisicamente basato e spazialmente distribuito in cui sono state integrate una serie di routine modellistiche che permettono di descrivere e simulare i fenomeni di dissesto idrogeologico quali l’innesco di frane superficiali e colate detritiche, l’erosione dei bacini idrografici e il trasporto solido in alveo. Generalmente tali fenomeni sono descritti in maniera disaccoppiata o a valle della simulazione idrologica mentre in questa tesi di dottorato, proprio per tenere in considerazione tutti i processi, è stato creato un modello capace di valutare simultaneamente la dinamica dei versanti e la circolazione idrica (superficiale e sotterranea) attraverso un approccio multi-hazard. CRHyME è stato scritto in linguaggio Python, utilizzando le librerie PCRaster e prende ispirazione dal modello PCR-GLOWB-2. Tale modello di tipo distribuito è stato implementato su scala globale per studiare gli effetti dei cambiamenti climatici sulla disponibilità di risorse idriche. Pur conservando l’architettura di PCR-GLOWB-2, CRHyME è stato completamente riscritto con l’obiettivo di lavorare a una risoluzione spaziale più elevata rispetto a PCR-GLOWB-2, utilizzando i database mondiali disponibili per la ricostruzione dei dati territoriali necessari alla valutazione delle pericolosità idrogeologiche. L’utilizzo di questi database generali permette l’implementazione di CRHyME in qualsiasi tipo di bacino idrografico. L’obiettivo del lavoro di tesi è stato inoltre quello di ricostruire gli effetti della futura evoluzione climatica attraverso una visione olistica del dissesto idrogeologico su un territorio a scala locale attraverso l’utilizzo di un modello implementato ad hoc per lo scopo. Una delle principali peculiarità di CRHyME, rispetto ai modelli esistenti, riguarda la possibilità di assimilare direttamente gli outputs climatici, come i dati precipitazioni e della temperatura dal formato di file NETCDF tipico delle elaborazioni climatologiche ma non di quelle idrologiche. CRHyME è stato testato su alcuni casi studio situati in bacini italiani. Due aree studio quali la Valtellina e l’Emilia sono state considerate per le procedure di calibrazione e di validazione del modello. Questi due casi pilota sono stati scelti in quanto in letteratura erano disponibili dati in riferimento a fenomeni di dissesto idrogeologico avvenuti in passato. In particolare, si è posta attenzione ai seguenti aspetti fenomenologici : 1. valutazione del deflusso superficiale presso le stazioni idrometriche poste all’outlets dei bacini, 2. stima del trasporto solido in corrispondenza di alcuni invasi idroelettrici da confrontare poi con i dati di riferimento, e 3. valutazione dell’innesco di frane superficiali e debris flow da validare con gli eventi censiti in letteratura. Oltre a questi casi, sono stati proposti altri due test a scala più locale : il torrente Caldone a Lecco (Lombardia) e il torrente Chiosina a Calenzano (Toscana). Lo scopo di questi nuovi casi studio locali era proprio quello di testare la versatilità del modello rispetto alla variazione della risoluzione spaziale e temporale dei dati iniziali.

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