Le alluvioni di maggio 2023: un’analisi scientifica

Come purtroppo già sappiamo, una seconda ondata di precipitazioni estremamente intense ha colpito nuovamente buona parte delle regioni Emilia-Romagna e Marche, nelle giornate del 15, 16 e 17 maggio. Le conseguenze su questi territori già provati dalle recenti alluvioni del 2 e 3 maggio sono state molto gravi e su larga scala.

Dobbiamo aggiungere che la fase di maltempo sull’Italia non si è ancora esaurita. Infatti è attualmente presente una vasta circolazione depressionaria sul Mediterraneo occidentale con un minimo chiuso in quota posizionato tra le Isole Baleari e le coste spagnole. Tale struttura determina un intenso flusso di correnti umide da sudest su gran parte della nostra penisola, in particolare sui settori occidentali del Piemonte, dove sono previste intense e persistenti precipitazioni che andranno ad interessare in maniera particolare le aree alpine e pedemontane e pianure adiacenti, per la giornata di oggi e per l’intero fine settimana. Il flusso sudorientale, umido e instabile, determina inoltre ancora precipitazioni sull’Emilia-Romagna per oggi e domani, anche se meno intense dei giorni scorsi, in particolare sulle aree occidentali della regione.

Da una prima analisi, è evidente come gli impatti disastrosi siano frutto di una combinazione fra precipitazioni abbondanti e stato dei suoli umidi a causa delle precipitazioni precedenti, di cui avevamo già parlato qui.

L’evento era stato previsto, così com’era stata emessa correttamente l’allerta rossa per rischio idraulico ed idrogeologico, sulle zone che sono state poi effettivamente colpite. Il Sistema di Protezione Civile e le istituzioni competenti erano pronte ad agire e molte azioni erano state preventivamente messe in atto, quali ad esempio la chiusura delle scuole, il presidio dei corsi d’acqua, e l’evacuazione preventiva di numerose persone.

La magnitudo del fenomeno è stata quindi causata da un fenomeno idro-meteorologico estremo. Un susseguirsi di piogge persistenti e continuative che hanno concentrato nella prima metà del mese una massa d’acqua ben al di sopra delle medie registrate, che ha fatto sì che in poco tempo i suoli esaurissero la capacità di saturazione pur provvedo da un periodo estremamente siccitoso per cui a fineAprile quegli stessi suoli erano molto secchi.

Fondazione CIMA ha effettuato una speditiva comparazione tra la precipitazione osservata nel periodo 1-18 maggio con la media climatologica mensile, calcolata a partire dal downscaling sull’area europea del prodotto Copernicus ERA5 (30 km circa, periodo 1981-2022), mediante il modello WRF a 3 km. L’analisi mostra come la pioggia osservata nei due eventi (1-4 maggio, 15-17 maggio) sia risultata in una vasta area della Emilia-Romagna pari anche a 7-8 volte la media climatologica di riferimento dello stesso mese. 

L’alternanza di questi fenomeni estremi di segno opposto, quali siccità e alluvioni, sono il tratto distintivo e più evidente del cambiamento climatico che osserviamo in questi anni.

Cronaca di un evento annunciato: le condizioni meteo e idro

Nella giornata di lunedì 15 maggio è presente sull’Italia una vasta saccatura (cioè un’area di bassa pressione atmosferica) che interessa tutto il bacino centrale del Mediterraneo fino alle coste nordafricane, convogliando masse di aria cariche di umidità verso la nostra penisola. Alle 12UTC si osserva dalle carte di analisi sinottiche del ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) un minimo depressionario chiuso in quota che si isola tra le coste tunisine e la Sicilia occidentale. Nelle ore successive la circolazione ciclonica, che si era appena formata, risale velocemente verso nord, e si va a posizionare sul Tirreno meridionale tra la Campania e la Sardegna. Questa configurazione determina un’intensa circolazione di venti e masse d’aria cariche di umidità da sudest, che vanno ad interessare nuovamente l’Emilia-Romagna. Nella giornata successiva, martedì 16 maggio la struttura ciclonica risale ancora verso nord e si posiziona nel centro dell’Italia determinando il persistere delle precipitazioni particolarmente intense sulle zone romagnole.

Le precipitazioni risultano essere così forti e persistenti proprio per la presenza della circolazione ciclonica, la cui posizione rimane stazionaria per l’intera giornata sul centro Italia.
Come pubblicato anche dal sito ARPAE dell’Emilia- Romagna, si sono verificate delle precipitazioni da record, che hanno causato allagamenti e esondazioni di 21 fiumi in diversi comuni tra la Romagna e il bolognese (Figura 6), e frane consistenti tra Reggio Emilia e Rimini. Il 16 e il 18 maggio si sono registrati picchi di 300 millimetri sui bacini del crinale e della collina forlivese. Sulla stessa area, sulle colline e montagna ravennati e sul settore orientale del bolognese sono in media caduti tra i 150 e i 200 millimetri. Sulla pianura cesenate forlivese fino a 150 millimetri (fonte: previsioni meteo regionali dell’Emilia-Romagna-Arpae).

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Figura 1. Immagini satellitari dell’umidità del suolo (15 Maggio).

La mappa nella Figura 1 mostra le condizioni di umidità del suolo nei giorni precedenti l’evento di precipitazione (15 maggio 2023, stimate da modellistica idrologica). Come si può osservare, vaste zone dell’Emilia-Romagna e delle Marche sono caratterizzate da valori di umidità di livello medio o elevato, che riducono la capacità del territorio di “assorbire” nuove precipitazioni.

mappa pioggia italia maggio 2023
Figura 2. Mappa delle piogge registrate dalla rete pluviometrica di tutta la penisola.

Nella Figura 2 osserviamo infatti la mappa delle piogge registrate dalla rete pluviometrica delle regioni dal 1 maggio fino al 18 maggio compreso. Tra le zone maggiormente colpite ci sono proprio le regioni Emilia-Romagna e Marche, dove gli accumuli di precipitazione hanno, in alcuni casi, raggiunto anche i 600 mm. Si pensi che secondo le elaborazioni di IRPI CNR, Maggio 2023 è già adesso uno dei più piovosi dal 1951, nonostante si sia ancora a metà mese.

L’estrema intensità delle precipitazioni

Come vediamo dalla mappa della pioggia caduta durante l’evento (Figura 3), la fascia più colpita risulta essere quella della Romagna e delle Marche, dove i picchi massimi di precipitazione registrati hanno superato i 200 mm nelle 48 ore.

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Figura 3. La mappa delle precipitazioni dalle 00UTC del 16 maggio alle 11:00UTC del 18 maggio (le 13 ora italiana), da cui risulta evidente che le zone maggiormente colpite siano il modenese, il bolognese e le zone di Imola, Faenza e Forlì.

Le aree color magenta indicano una precipitazione cumulata superiore a 200 millimetri, caduta principalmente sulle parti montane dei bacini. L’immagine evidenzia come le precipitazioni siano cadute in modo abbondante solo sul versante adriatico delle due regioni, così com’era successo il 2 e il 3 maggio.

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Figura 4. I dati registrati dal pluviometro a Casola Valsenio, uno dei comuni più colpiti (dalle 00UTC del 16 maggio alle 00UTC del 18 maggio)

A dimostrazione della natura stratiforme delle precipitazioni, osserviamo i dati registrati dal pluviometro “Casola Valsenio” (Figura 4), che mostra chiaramente come le precipitazioni non siano ad altissima intensità ma molto persistenti, stazionando in modo prolungato sugli stessi bacini. Le misure massime orarie registrate nelle zone colpite si attestano intorno a circa 10-20 mm/h. Qualche intensità più elevata di questi valori si è registrata nelle Marche, specie nella giornata del 16 maggio. La persistenza nello spazio e nel tempo ha dato luogo alle piene consistenti nei bacini.

Le conseguenze: le esondazioni

L’evento ha colpito principalmente il settore orientale della Regione Emilia-Romagna e quello appenninico delle Marche. Tra i molti bacini interessati citiamo ad esempio il Reno e i suoi vari affluenti, il Ronco (590 km2), il Savio (670 km2), il Lamone (500 km2), e del Montone (750 km2), il Metauro (1300 km2), il Foglia (700 km2), l’Esino (1100 km2), nonché affluenti e rii minori. Dalle serie idrometriche e le simulazioni idrologiche vediamo due o tre picchi su molti corsi d’acqua nell’arco delle circa 48 ore di durata.

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Figura 5. La figura mostra la severità dell’evento in riferimento al 17 Maggio 2023 ore 7 come modellata dalla catena idrometeorologica FloodPROOFS.

I tratti di fiume viola e rossi sono quelli dove le portate sono state più critiche, con valori elevati e meno frequenti secondo la climatologia disponibile, e che in vari casi hanno tragicamente provocato esondazioni degli stessi fiumi in più punti.

La Figura 6 mostra la mappa dei fiumi che, secondo le ricognizioni disponibili al momento, sono effettivamente esondati o hanno raggiunto livelli di allarme (fonte ARPA Emilia-Romagna).

fiumi esondati emilia romagna maggio 2023
Figura 6. La figura mostra in nero i fiumi effettivamente esondati in Emilia e in rosso quelli che hanno raggiunto livelli di allarme (Fonte: ARPA Emilia-Romagna)

L’aiuto dallo spazio

Come abbiamo analizzato in precedenza per l’alluvione che, ancora una volta, ha colpito le Marche a settembre 2022, avere a disposizione il quadro sinottico delle aree colpite in tempo emergenziale è di fondamentale aiuto.

Così come lo scorso 2 maggio, i nostri ricercatori sono stati attivati per la mappatura delle aree allagate attraverso i dati satellitari.

Le aree allagate sono indicate in azzurro, mentre i corpi d’acqua permanente in blu, mentre la parte in trasparenza delimita la copertura dell’immagine satellitare.

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Figura 7. L’immagine satellitare delle aree inondate di Cesena, fra le città più colpite.
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Figura 8. L’immagine satellitare delle aree inondate di Lugo.
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Figura 9. Un’immagine satellitare “multitemporale”, ottenuta mettendo insieme due immagini, rispettivamente acquisite il 16 aprile ed il 17 maggio 2023. Si possono distinguere le aree allagate dalle esondazioni dei fiumi, in rosso, e le aree urbane in bianco.

La mappa delle profondità di inondazione, che aggiunge una terza dimensione e quindi fotografa la situazione reale, è stata generata utilizzando come input la mappa di aree allagate prodotta da Fondazione CIMA e il modello digitale del terreno (DTM) della Regione Emilia-Romagna, con una risoluzione spaziale di 5 metri. Su un totale di circa 58 km2 di area inondata, l’altezza media di inondazione è stata stimata pari a 11 cm, mentre il 10% dell’area, ossia quasi 6 km2, presenta altezze di inondazione superiori a 68 cm. Le profondità maggiori sono localizzate nelle immediate vicinanze della rete idrografica lungo i fiumi Ronco a est di Forlì e Savio a nord di Cesena, mentre le zone di maggior estensione dell’inondazione sono localizzate nelle aree più pianeggianti, dove le profondità si attestano principalmente inferiori al metro.

Il volume complessivamente esondato è stimato a circa 6 milioni di m3. Le Figure 10 e 11 mostrano le mappe delle profondità di inondazione stimate nelle zone più colpite e due ingrandimenti per le zone di Forlì (Zoom 1) e Cervia (Zoom 2).

profondita inondazione emilia romagna maggio 2023
Figura 10. Profondità di inondazione stimate nelle zone colpite. Quadro d’insieme.
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Figura 11. Profondità di inondazione stimate nelle zone colpite. Dettaglio per la zona di Forlì (Zoom 1) e Cervia (Zoom 2).

Queste mappe, elaborate a partire dai dati satellitari che abbiamo visto in precedenza, con l’aggiunta del dato sulla profondità forniscono un’istantanea molto dettagliata della gravità delle inondazioni: nelle zone della provincia di Forlì – Cesena (così come altrove) permettono di capire dove dare priorità agli interventi e come calibrare con maggiore efficacia e precisione le attività di ricostruzione e recupero, immediate e future.

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