Il risultato:su quasi 125.000 eventi di piena, solo nel 25% circa le precipitazioni sono state determinanti. L'umidità del suolo è stata il fattore decisivo in poco più del 10% dei casi, mentre lo scioglimento della neve e la temperatura dell'aria sono stati gli unici fattori solo nel 3% circa dei casi.

Al contrario, il 51,6% dei casi è stato causato da almeno due fattori. Con circa il 23%, la combinazione di precipitazioni e umidità del suolo si verifica più frequentemente.

Tuttavia, analizzando i dati, i ricercatori dell'UFZ hanno scoperto che tre, o anche tutti e quattro, i fattori possono essere congiuntamente responsabili di un evento alluvionale.

In circa 5.000 piene sono stati determinanti, ad esempio, la temperatura, l’umidità del suolo e l’altezza della neve, in circa 1.000 piene sono stati determinanti tutti e quattro i fattori. E non solo:"Abbiamo anche dimostrato che gli eventi alluvionali diventano più estremi quando sono coinvolti più fattori", afferma il Dr. Jakob Zscheischler, capo del dipartimento dell'UFZ "Rischi ambientali composti" e autore senior di un articolo pubblicato sulla rivista La scienza avanza .

Nel caso delle inondazioni di un anno, il 51,6% può essere attribuito a diversi fattori; nel caso delle inondazioni quinquennali e decennali, rispettivamente il 70,1% e il 71,3% possono essere attribuiti a diversi fattori. Più un’alluvione è estrema, maggiori sono i fattori determinanti e maggiore è la probabilità che interagiscano nella generazione dell’evento. Questa correlazione spesso si applica anche ai singoli bacini fluviali e viene definita complessità delle inondazioni.

Secondo i ricercatori, i bacini fluviali nelle regioni settentrionali dell'Europa e dell'America, nonché nella regione alpina, presentano una bassa complessità delle piene. Questo perché lo scioglimento delle nevi è il fattore dominante per la maggior parte delle inondazioni, indipendentemente dalla loro entità. Lo stesso vale per il bacino amazzonico, dove l'elevata umidità del suolo derivante dalla stagione delle piogge è spesso una delle principali cause di inondazioni di varia gravità.

In Germania, l'Havel e lo Zusam, un affluente del Danubio in Baviera, sono bacini fluviali che presentano una bassa complessità di piena. Le regioni con bacini fluviali caratterizzati da un'elevata complessità delle inondazioni includono principalmente il Brasile orientale, le Ande, l'Australia orientale, le Montagne Rocciose fino alla costa occidentale degli Stati Uniti e le pianure dell'Europa centrale e occidentale.

In Germania ciò include la Mosella e il corso superiore dell'Elba. "I bacini fluviali di queste regioni presentano generalmente diversi meccanismi di piena", spiega Jakob Zscheischler. Ad esempio, i bacini fluviali nelle pianure europee possono essere colpiti da inondazioni causate dalla combinazione di forti precipitazioni, scioglimento attivo della neve ed elevata umidità del suolo.

La complessità dei processi di piena in un bacino fluviale dipende però anche dalle condizioni climatiche e della superficie del rispettivo bacino fluviale. Questo perché ogni bacino fluviale ha le sue peculiarità. Tra le altre cose, i ricercatori hanno esaminato l'indice di umidità del clima, la struttura del suolo, la copertura forestale, la dimensione del bacino fluviale e la pendenza del fiume.

"Nelle regioni più secche, i meccanismi che portano alle inondazioni tendono ad essere più eterogenei. Per inondazioni moderate, di solito sono sufficienti solo pochi giorni di forti piogge. Per inondazioni estreme, deve piovere più a lungo su terreni già umidi", afferma l'autore principale La dottoressa Shijie Jiang, che ora lavora presso l'Istituto Max Planck di biogeochimica di Jena.

Gli scienziati hanno utilizzato l’apprendimento automatico spiegabile per l’analisi. "In primo luogo, utilizziamo la temperatura dell'aria, l'umidità del suolo e la profondità della neve, nonché le precipitazioni settimanali (ogni giorno è considerato un fattore determinante individuale), per prevedere l'entità del deflusso e quindi la dimensione dell'alluvione, " spiega Zscheischler.

I ricercatori hanno poi quantificato quali variabili e combinazioni di variabili hanno contribuito al deflusso di una particolare alluvione e in quale misura. Questo approccio viene definito apprendimento automatico spiegabile perché scopre la relazione predittiva tra le cause delle inondazioni e il deflusso durante un'alluvione nel modello addestrato.

"Con questa nuova metodologia, possiamo quantificare quanti fattori determinanti e le loro combinazioni sono rilevanti per il verificarsi e l'intensità delle inondazioni", aggiunge Jiang.

Si prevede che i risultati dei ricercatori dell'UFZ contribuiranno a prevedere futuri eventi alluvionali. "Il nostro studio ci aiuterà a stimare meglio le inondazioni particolarmente estreme", afferma Zscheischler.

Fino ad ora, le inondazioni molto estreme sono state stimate estrapolando da inondazioni meno estreme. Tuttavia, questo è troppo impreciso perché i singoli fattori che contribuiscono potrebbero cambiare la loro influenza per diverse magnitudo delle inondazioni.

Ulteriori informazioni: Shijie Jiang et al, Gli effetti cumulativi nelle cause delle inondazioni mettono in discussione le stime delle inondazioni fluviali estreme, Progressi scientifici (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl4005. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl4005

Informazioni sul giornale: La scienza avanza

Fornito dall'Associazione Helmholtz dei centri di ricerca tedeschi