Molti pendii della regione Campania in Italia sono ricoperti da strati di terreno vulcanico, il risultato di ripetute eruzioni nel corso dei millenni. Con l'aggravarsi degli impatti del cambiamento climatico, compreso il verificarsi di precipitazioni molto intense e brevi in ​​aree localizzate, c'è un bisogno crescente, soprattutto in questa e in altre regioni italiane vulnerabili alle frane, comprendere più precisamente le dinamiche che inducono tali eventi e sviluppare modelli in grado di prevederli. Quando impiegato attraverso adeguati sistemi di allerta precoce, questi strumenti possono supportare i decisori nell'adozione di misure efficaci ed efficienti per proteggere le persone e le aree stesse dalle frane.

A tal fine, lo studio "Exploring ERA5 reanalysis potenziali per supportare le indagini di frana:un caso di prova dalla Regione Campania" (Sud Italia) della Fondazione CMCC identifica il potenziale della quinta generazione di modelli atmosferici (noto come reanalysis dataset ERA5) sviluppato dal Centro Europeo per Previsioni meteorologiche a medio termine per migliorare le prestazioni dei sistemi di allerta precoce utilizzati, Per esempio, dalla Protezione Civile (Protezione Civile).

Su un pendio coperto da terreno piroclastico le frane sono solitamente causate da una combinazione di due fattori:le condizioni di umidità antecedenti del pendio e la condizione scatenante rappresentata da un evento di precipitazione intensa. Il sistema di allerta attualmente utilizzato dalla Regione Campania utilizza quest'ultimo come unico indicatore, ignorando le condizioni antecedenti del suolo. Di conseguenza, ogni volta che si prevede un evento piovoso di una certa intensità, qualunque sia lo stato del terreno in quel momento specifico, il sistema restituisce uno stato di allerta, preallarme o allarme. Ciò aumenta la probabilità di falsi allarmi e quindi di decisioni, come la chiusura delle strade, che possono causare interruzioni dei servizi che in alcuni casi potrebbero essere evitate.

"Le rianalisi sono modelli atmosferici, gli stessi che vengono utilizzati per le previsioni. Ma di solito vengono utilizzati nell'analisi retrospettiva per ricostruire le condizioni meteorologiche passate, " spiega Guido Rianna, Ricercatore del CMCC e coautore dello studio. "Per questa sua caratteristica, lo scopo delle rianalisi non è fare previsioni, ma per omogeneizzare, dal punto di vista spaziale e temporale, dati provenienti da diversi sistemi di monitoraggio in situ, come le stazioni meteorologiche, o dal telerilevamento, come i satelliti".

La quinta generazione di rianalisi (ERA5) ha una risoluzione spaziale molto migliore rispetto alle precedenti, fornendo variabili atmosferiche su celle di griglia di circa 30 km di lato. Inoltre, è possibile accedere gratuitamente ai dati aggiornati quotidianamente attraverso il Climate Data Store del Copernicus Climate Change Service. Questi dati vanno dal 1979 fino a 5 giorni prima della consultazione. Un tempo così breve di rilascio dei dati ha permesso agli autori dello studio di ipotizzare - e quindi verificare - una buona performance dello strumento non solo per studi di retroanalisi ma anche per scopi operativi come lo sviluppo di sistemi di allerta precoce.

"Abbiamo prima verificato l'affidabilità della rianalisi ERA5 nel riprodurre le storie di pioggia che hanno portato a eventi di frana che si sono effettivamente verificati nell'area studiata, "dice Alfredo Reder, Ricercatore CMCC e primo autore della pubblicazione. "Prossimo, abbiamo analizzato lo specifico evento franoso verificatosi a Nocera Inferiore (Campania) il 4 marzo 2005. Abbiamo verificato che, a quell'evento, le stime dell'umidità del suolo offerte da ERA5, pur non esente da vincoli e limitazioni, avrebbe potuto osservare un valore molto elevato in termini di contenuto d'acqua lungo tutta la copertura. Così, siamo stati in grado di compiere il passo finale valutando la possibilità di utilizzare operativamente queste rianalisi per un sistema di allerta precoce. Nell'ultima fase della nostra ricerca, abbiamo verificato che i dataset ERA5, se usato come proxy per supportare una decisione, potrebbe migliorare l'affidabilità del modello di previsione attualmente utilizzato in Campania, perché possono fornire informazioni sulle condizioni di bagnatura dei pendii antecedenti, che sono un fattore predisponente per un evento franoso”.

I risultati dello studio suggeriscono le potenzialità di questo strumento soprattutto per ridurre al minimo i falsi allarmi, evitando allarmi persi.

"Qualsiasi esperto di frane in suoli piroclastici direbbe che il verificarsi di un intenso evento di precipitazioni nel mese di settembre in Campania, accadendo su un terreno in condizioni aride, raramente può innescare una frana, Conclude Rianna. “Ma ad oggi mancano supporti osservativi quantitativi per affermarlo. Oggi, un decisore della Protezione Civile, sulla base degli studi esistenti in letteratura, non poteva non dare l'allarme in caso di previsione di un evento piovoso con determinate caratteristiche:non poteva supportare questa scelta con dati sullo stato del suolo nel periodo precedente (salvo alcune limitate pendenze). La nostra ricerca mostra che ERA5 potrebbe colmare questa lacuna e quindi ridurre al minimo il numero di falsi allarmi".

I risultati di questa ricerca si applicano al caso di frane piroclastiche, che sono caratteristici dell'area studiata. Il prossimo passo sarà verificare l'idoneità delle rianalisi ERA5 per lo stesso scopo, ma nel caso di altri tipi di suolo, come i terreni argillosi che causano lente frane, che sono caratteristici di varie zone d'Italia, come l'Appennino meridionale e alcune zone della Basilicata e della Campania.