Poiché il cambiamento climatico continua a causare eventi meteorologici imprevedibili ed estremi in tutto il mondo, I ricercatori della Xi'an Jiaotong-Liverpool University chiedono agli ingegneri di ripensare al modo in cui progettano per la prevenzione delle inondazioni.

In un articolo recentemente pubblicato su Giornale di idrologia , dottorato di ricerca lo studente Mengzhu Chen e il preside della scuola di design dell'Università di Xi'an Jiaotong-Liverpool, Dott. Konstantinos Papadikis, ha analizzato serie storiche di inondazioni e dati meteorologici da 158 bacini idrografici in tutto il Regno Unito.

Hanno scoperto che le serie di inondazioni nella maggior parte delle aree non seguono schemi storici. Questa scoperta mette direttamente in discussione l'uso di un tipo di analisi che si concentra sulla frequenza con cui le inondazioni si sono verificate in un'area in passato. L'analisi della frequenza delle alluvioni è stata la pietra angolare del controllo del rischio di alluvione, progettazione della struttura idraulica, e gestione delle risorse idriche.

"I metodi convenzionali per l'analisi della frequenza delle inondazioni non tengono conto della natura volatile delle inondazioni causate dai cambiamenti climatici, intervento umano, e cambiamenti nell'uso del suolo, " dice Chen.

"Questo perché il metodo utilizza l'"ipotesi stazionaria", un'ipotesi che si basa su dati storici per prevedere la frequenza delle inondazioni e presuppone che le inondazioni si verificheranno entro un intervallo immutabile.

"Negli ultimi anni, abbiamo visto un aumento della frequenza di condizioni meteorologiche estreme, che ha reso discutibile l'ipotesi stazionaria. Il nostro studio dimostra che in molte parti del Regno Unito, le serie di inondazioni non seguono più i modelli storici, rendendolo più imprevedibile".

Evitare il disastro

Chen dice che se gli ingegneri o gli idrologi continuano a seguire i metodi tradizionali, potrebbe portare a una sottovalutazione dei picchi di alluvione con conseguenze potenzialmente catastrofiche.

"Continuare a basare la progettazione e l'ingegneria sull'ipotesi stazionaria potrebbe aumentare il rischio che le strutture idrauliche e le misure di prevenzione delle inondazioni falliscano poiché l'infrastruttura non è progettata per resistere a inondazioni aggiuntive o più gravi del previsto, " lei dice.

"Se progettiamo strutture per resistere alle inondazioni 'una su 100', ma questi eventi estremi si stanno verificando tre o quattro volte in un decennio, sarebbe disastroso.

"La pianificazione relativa all'acqua dovrebbe sempre dipendere dall'analisi dei dati passati per informare le proiezioni delle condizioni future. Ma le attuali condizioni non stazionarie che vediamo ora significano che i dati passati da soli non possono più fornire tutte le informazioni necessarie di cui abbiamo bisogno per comprendere il comportamento statistico futuro delle precipitazioni estreme e delle inondazioni".

Più driver

Lo studio ha valutato varie cause che possono contribuire alla non stazionarietà della frequenza delle inondazioni. I risultati indicano che è più probabile che il comportamento non stazionario sia causato da una combinazione di più fattori rispetto a un singolo elemento.

"Mentre il cambiamento climatico gioca un ruolo nella non stazionarietà della frequenza delle inondazioni, la nostra ricerca mostra che la variabilità del regime delle precipitazioni rimane il fattore dominante per i cambiamenti nelle inondazioni, " dice Chen.

"Nel Regno Unito, la non stazionarietà è anche strettamente correlata a due modelli di circolazione atmosferica:l'oscillazione del Nord Atlantico e il modello dell'Atlantico orientale".

Lo studio aggiunge comprensione

Nonostante un numero crescente di ricerche, la progettazione e i progetti di ingegneria idraulica si basano ancora sull'ipotesi stazionaria tradizionale in quanto non vi è consenso sui metodi di analisi della frequenza delle inondazioni in un'ipotesi non stazionaria.

Chen, che ha sede nel Dipartimento di Ingegneria Civile di XJTLU, afferma che il loro studio contribuisce alla comprensione dei comportamenti delle inondazioni in questi ambienti non stazionari sempre più comuni.

"L'attuale modellizzazione non stazionaria per le inondazioni è ancora nella fase iniziale, " lei dice.

"Sebbene stiano emergendo molti nuovi concetti e tecniche per l'analisi della frequenza delle inondazioni non stazionarie, la maggior parte degli studi esistenti si limita all'individuazione e alla diagnosi di tendenze apparenti senza indagare i fattori causali sottostanti a causa dell'elevata complessità dei meccanismi di generazione delle alluvioni. Il nostro studio fornisce nuove informazioni su questi meccanismi che generano alluvioni, importante per il rischio di alluvioni e la gestione delle risorse idriche. Dobbiamo adattare il nostro approccio all'ingegneria per mitigare l'impatto di eventi di inondazione sempre più imprevedibili ed estremi".

Il documento di ricerca "Un'indagine sulla non stazionarietà della frequenza delle inondazioni in tutto il Regno Unito" è pubblicato nel Giornale di idrologia .