Carta regionale delle precipitazioni medie annue e ...

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Parte Seconda
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Capitolo 4
Carta regionale delle piogge medie annue e
regionalizzazione delle portate
4.1. Ambiti e finalità dell’attività
Nell’ambito delle elaborazioni idrologiche per la prima versione del Programma di Tutela e Uso
delle Acque è stata sviluppata una procedura di regionalizzazione delle portate medie annue
naturali che ne consente la stima delle portate medie annue nella generica sezione anche anche se
priva di un adeguato numero di misure storiche di portata. Questa procedura, in sintesi, consiste
nella riscalatura delle portate misurate in altre sezioni del bacino utilizzando le precipitazioni
medie annue nei sottobacini sottesi sia da tali sezioni sia dalla sezione generica in cui si vuole
applicare la procedura di stima regionalizzata (cfr. Cap. 1).
Al fine consentire la determinazione delle precipitazioni medie annue nei bacini sottesi dalla
generica sezione e quindi l’appliccazione del metodo di regionalizzazione per determinare la
portata media annua nella generica sezioneE’ quindi stata predisposta una carta delle
precipitazioni medie annue del territorio regionale che consente una stima di queste precipitazioni
medie areali, anche per sottobacini diversi da quelli sottesi dalle sezioni di calcolo consideratenel
PTUA. La carta qui presentata si distingue da altre analoghe predisposte in passato da vari Enti in
quanto è stata elaborata con valori di precipitazione media annua puntuale che derivano da
un’elaborazione e correzione delle misure disponibili.
4.2. Dati utilizzati ed elaborazione della carta
Per la realizzazione della carta delle precipitazioni medie annue sono stati utilizzati i dati raccolti
per gli studi conoscitivi del Programma di Tutela e Uso delle Acque (cfr. All. 1 – Costruzione di
una base dati per la caratterizzazione dei corpi idrici significativi ), rielaborati secondo la
metodologia presentata nel Capitolo 1 ed integrati con quelli raccolti per la realizzazione della
“Carta delle precipitazioni medie annue del territorio alpino lombardo” della Regione Lombardia
(a cura di M. Ceriani e M. Carelli - Direzione Generale Territorio ed Urbanistica – U.O. Difesa
del Suolo), di seguito chiamata Carta PMRL.
In totale sono stati raccolti i valori medi della precipitazione annua di 742 stazioni localizzate,
oltre che in Lombardia, anche nelle aree limitrofe delle regioni confinanti (Piemonte, Svizzera,
Trentino-Alto Adige e Veneto). Sia prima che durante le elaborazioni è stata effettuata, in fasi
successive, una selezione dei dati disponibili, in modo da individuare quelli da utilizzare
effettivamente.
In primo luogo sono state escluse 82 stazioni che non è stato possibile individuare e
georeferenziare con sicurezza. Delle 660 stazioni rimanenti sono state poi considerate solo quelle
per le quali la precipitazione media era calcolata almeno su cinque anni di misure, riducendo il
loro numero a sole 570.
Si è poi scelto di escludere anche quelle stazioni con un valore di precipitazione media annua
inferiore ai 600 mm o comunque poco attendibile, in quanto contrastante eccessivamente da
quelli delle stazioni vicine e in assenza di una chiara giustificazione dovuta all’altimetria o
all’orientamento dei versanti, dal valore medio di precipitazione della zona, portando il loro
numero a 557. In ultima analisi sono state escluse anche quelle stazioni che non ricadevano in un
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intorno significativo della Lombardia (ad esempio sono state scartate le stazioni dell’alto bacino
del Ticino e del Mincio) portando il numero finale di stazioni utilizzabili a 508.
Per numerose di queste stazioni era disponibile per la precipitazione media annua sia il valore
PTUA che quello della Carta PMRL. In questi casi si è deciso di considerare quello PTUA se la
differenza tra i due valori era limitata (inferiore al 5%) e quello Carta PMRL in caso contrario. Si
è derogato da tale regola in alcuni rari casi in cui, a causa della rilevante differenza tra il numero di
anni utilizzati, il calcolo della precipitazione media annua in uno dei due studi è sembrato
chiaramente più affidabile dell’altro.
4.3. Elaborazione della carta: metodo di interpolazione spaziale
dei dati
Per la realizzazione della carta è stato utilizzato un metodo di interpolazione spaziale dei valori
delle precipitazioni medie annue delle 508 stazioni scelte. A questo scopo si è scelto di utilizzare
la tecnica del kriging, che rappresenta ormai lo standard di riferimento in questo campo. Il kriging
è un metodo di elaborazione di dati di misura che genera superfici da un insieme di dati distribuiti
nello spazio, che si basa sull’analisi probabilistica della loro variazione spaziale. Il criterio di
ottimizzazione utilizzato nel kriging non prevede necessariamente l’esatta corrispondenza del
valore stimato con quello disponibile nei punti di misura: la loro differenza può essere calcolata
ed utilizzata come indicatore di quanto i dati sperimentali aderiscano alla superficie interpolante
stimata. Per l’applicazione del kriging è stata utilizzata l’apposita funzione integrata in ArcView,
scegliendo come metodo di interpolazione un modello lineare distribuito spazialmente su un
dominio a celle quadrate di dimensioni 250 x 250 m. Il metodo prevede la definizione di diversi
parametri. In prima istanza la distanza o lag (h) tra i punti da interpolare, da cui dipende la
definizione del semi-variogramma in quanto il semi-variogramma empirico è calcolata, per ogni
coppia di punti distanti h, come:
semi-variogramma(h) = 0.5*media[(x i – x j) 2 ]
dove con x i e x j si definiscono i valori dei punti in posizione i e j.
Una volta ricavato il semi-variogramma è necessario definire il numero massimo e minimo di
punti da interpolare e a tale scopo tra i 2 metodi a disposizione ( : a raggio fisso o variabile.)si è
optato per il metodo di interpolazione a raggio fisso che richiede la definizione di due parametri:
il valore del raggio e il numero minimo di punti. Una volta definita, la distanza del raggio resta
costante. Il minimo numero di punti (count) indica il minimo numero di punti misurati da usare
per l’interpolazione. Tutti i punti che ricadono nel raggio verranno usati nel calcolo di ogni
interpolazione. Quando ci sono meno punti di quelli definiti nelle vicinanze, il raggio subirà un
incremento fino a che non comprenda il numero di punti minimi definiti.
Da ciò si osserva che la variazione di uno dei parametri richiesto dal metodo porta ad
ottenere risultati differenti. Partendo dallo stesso numero di stazioni pluviometriche da
interpolare e variando il valore della distanza (lag) da usare per la definizione del semivariogramma
tenendo inalterati i valori di raggio e numero minimo di punti si assiste ad una
rappresentazione differente delle isoiete medie della carta, analogamente variando
indipendentemente il numero di punti minimo da interpolare si ottengono risultati diversi.
A verifica di quanto sopra espresso, in Figura 4.1 è riportata la carta delle precipitazioni che è
stata scelta alla fine delle elaborazioni, mentre nelle Figura 4.2 e nella Figura 4.3 sono
rappresentate le isoiete medie che derivano da una diversa scelta dei valori dei parametri necessari
al modello di interpolazione.
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Anche la scelta di un differente metodo di rappresentazione del semi-variogramma (lineare,
sferico, gaussiano…ect.) porta a risultati molto diversi tra di loro. In Figura 4.5 sono riportate le
carte delle precipitazioni calcolate mantenendo inalterati i parametri del modello (lag, raggio e
numero di punti da interpolare) e variando la curva di adattamento del semi-variogramma.
Durante l’organizzazione delle stazioni pluviometriche da utilizzare nel processo di
interpolazioni, si è riscontrata anche una dipendenza tra il numero di stazioni totali utilizzabili e i
risultati finali dell’interpolazione. In Figura 4.4 è riportata la carta delle precipitazioni medie
annue calcolata, mantenendo costanti i parametri del modello ed aggiungendo, alle stazioni scelte
per l’elaborazione, una decina di stazioni localizzate in regioni confinanti. Per ottenere un buon
risultato anche con queste stazioni sarebbe necessario apportare delle variazioni ai parametri dei
modelli. Ciò non è stato eseguito in quanto, lo scopo delle simulazione corrente era solo quello di
dimostrare che basta una piccola variazione nel numero di stazioni oggetto di analisi per ottenere
risultati non più confrontabili. A ciò va aggiunto che anche un diverso valore delle precipitazioni
nelle stazioni può portare ad un risultato finale differente; si è infatti verificato che assumere
valori diversi di precipitazione per un numero, anche esiguo, di stazioni ma magari in posizioni
critiche, porta ad una rappresentazione differente delle isoiete medie sul bacino.
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Figura 4.1 – Carta delle piogge medie annue (lag = 140; raggio = 2500 e count = 12)

Figura 4.2 – Carte delle piogge medie annue ottenute con lag = 10 e lag = 2500.
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Figura 4.3 – Carte delle piogge medie annue ottenute con numero di punti da interpolare
(count) = 5 e 20.

Figura 4.4 – Carte delle piogge medie annue calcolata con una decina di stazioni
pluviometriche aggiuntive.
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Figura 4.5 – Carte delle piogge medie annue ottenute con metodi di adattamento del semi-
variogramma differenti: sferico e gaussiano.
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In conclusione si è deciso di adottare la carta di Figura 4.1 ottenuta con metodo di adattamento
del semi-variogramma lineare, lag = 140, raggio = 2500 e numero minimo di punti interpolati =
12.
Tale carta infatti risulta essere quella con andamento più regolare delle isoiete e più coerente
con l’orografia del territorio. In particolare tale carta risulta priva di piccole zone (macchie) con
marcate variazioni della precipitazione media in assenza di evidenti condizioni di disomogeneità
da un punto di vista orografico e climatico e che quindi sembrano da attribuire ad anomalie nelle
misure locali della precipitazione.
4.4. Osservazioni sui risultati ottenuti
Partendo da una valutazione d’insieme si può notare che le precipitazioni medie annue tendono
progressivamente ad aumentare passando da sud a nord, cioè passando dalla pianura ai rilievi
prealpini e alpini.
Nella parte più meridionale della regione, quella pianeggiante che parte dal Po fino circa
all’altezza di Milano, si osservano precipitazioni tra gli 800 e i 1000 mm/anno. Valori più bassi,
tra circa 650 e 800 mm/anno, si registrano nella pianura mantovana e in quella pavese, con
l’eccezione dell’alto Oltrepo, dove le precipitazioni tendono ad aumentare nuovamente.
All’altezza di Milano (1010 mm/anno), Brescia (981 mm/anno) e Salò (1104 mm/anno) si ha
una fascia che si estende da est ad ovest con valori compresi circa tra 1000 e 1200 mm/anno, con
un andamento sinusoidale delle curve pluviometriche dovuto all’influenza delle valli principali.
Con l’avvicinarsi dei primi rilievi prealpini (Somma Lombardo 1426 mm/anno, Lentate sul
Seveso 1428 mm/anno, Consonno 1497 mm/anno, Ponte Briolo 1273 mm/anno, Gardone
Valtrompia 1410 mm/anno e Vobarno 1375 mm/anno) si assiste ad un aumento delle
precipitazioni medie annue che raggiungono valori compresi tra i 1400 e i 1600 mm/anno,
mantenendo sempre un andamento sinuoso, ma decisamente più complesso, risultando
maggiormente influenzato dall’orografia del territorio. Lungo questa prima fascia prealpina ci
troviamo in presenza anche delle precipitazioni più elevati di tutta la regione, riscontrando valori
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superiori ai 2000 mm/anno come per esempio a Vararo 2327 mm/anno, Garzeno 2005
mm/anno, Zambla 2117 mm/anno, Lago Gemelli 1838 mm/anno e Lago Fregabolgia 1983
mm/anno.
Le precipitazioni medie annue nel bacino del Fiume Oglio risultano intorno a valori compresi
tra i 1000 ed i 1600 mm/anno, con una diminuzione progressiva via via che ci si allontana dal
lago d’Iseo verso il Fiume Po (Pantano d’Avio 1460 mm/anno, Breno 1008 mm/anno, Chiari
934 mm/anno e Sabbioneta 708 mm/anno). Una situazioni simile si riscontra anche nei bacini
dei fiumi Mella e Chiese, nei quali passiamo da stazioni con precipitazione media annua intorno ai
1600 mm/anno (Cimmo 1528 mm/anno per il bacino del Mella e Dazarè 1394 mm/anno per il
bacino del Chiese) a stazioni con valori medio bassi e bassi (Brescia 981 mm/anno e Sorbara di
Asola 626 mm/anno). Per quanto riguarda l’adiacente area del bacino del Lago di Garda,
compreso il bacino del Sarca in territorio trentino, la precipitazione media annua risulta compresa
tra i 600 ed i 1200 mm/anno. Per quanto riguarda invece i bacini dei fiumi Brembo e Serio, si
osservano valori mediamente superiori ai 1500 mm/anno: Foppolo 1851 mm/anno, Carisole
1605 mm/anno, Brembilla 1702 mm/anno e Branzi 1619 mm/anno in Val Brembana; Forno
Gavazzo 1840 mm/anno, Gromo 1622 mm/anno e Gandino 1560 mm/anno in Val Seriana.
La situazione risulta maggiormente complicata per quanto concerne l’analisi della provincia di
Sondrio (Valchiavenna e Valtellina), che a causa della complessa orografia presenta valori di
precipitazione medi annui decisamente variabili. Le aree a maggior precipitazione risultano quelle
sul versante Orobico, dove si registrano valori compresi tra i 1200 e i 1800 mm/anno (Scais 1715
mm/anno), sul versante occidentale della Valchiavenna (Lago Trona 2050 mm/anno, Lago
Inferno 2002 mm/anno, Madesimo 1702 mm/anno e Lago Truzzo 1618 mm/anno) e sulla parti
di quota più elevata della Val Malenco e della Val Viola, con valori compresi tra i 1400 e i 1600
mm/anno. Le zone a minore precipitazione risultano quelle dell’area di Livigno (Trepalle 657
mm/anno e Livigno 675 mm/anno) e dell’alta Valtellina (Grosio 888 mm/anno). Nella parte di
fondo valle della Valtellina si hanno invece precipitazioni medie comprese tra i 800 e 1200
mm/anno (Sondrio 970 mm/anno).
4.5. Confronto con altre carte delle precipitazioni medie
Sulla base del quadro di sintesi presentato è possibile stabilire un confronto di massima con le
precipitazioni medie riportate nella Carta PMRL e nella carta del Servizio Idrografico e
Mareografico Nazionale (SIMN, Ing. Cati).
Per quanto riguarda la zona di pianura, le tre carte sono sostanzialmente concordi nei valori
delle precipitazioni medie, con l’unica differenza che la carta PTUA e la carta PMRL forniscono
valori leggermente superiori nella zona del basso lodigiano.
Nella fascia prealpina, le tre carte, pur non presentando grandi differenze nell’andamento
generale, mostrano una differente delimitazione delle varie fasce pluviometriche, che risultano più
regolari nelle carte PTUA e PMRL. In particolare la carta PMRL fornisce valori leggermente
minori delle precipitazioni nell’alta Val Trompia e nell’alta Val Brembana.
Nella fascia alpina le carte PTUA e SIMN forniscono valori superiori di quelli della carta
PMRL, in particolare nella parte retica in Valtellina, in Val Chiavenna e nella parte orientale del
Lago di Como. Per quanto riguarda la carta PTUA ciò è sicuramente dovuto all’integrazione, che
deve essere fatta, delle precipitazioni misurate in alta quota con un contributo nivale calcolato in
base agli SWE (Snow Water Equivalent) delle stazioni nivometriche (riportate in Tabella 4.1)
secondo la metodologia riportata nel Capitolo 1.
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Tabella 4.1 – Tabella delle stazioni nivometriche per le quali è noto il valore di SWE.
n. Località Pr ovincia SWE
1 Lago Trona SO 372
2 Alpe dell' Oro SO 311
3 Funivia Bernina SO 367
4 Laghi di Chiesa SO 239
5 Piazzo Cavalli SO 222
6 Alpe Costa SO 243
7 Palù SO 367
8 Campo Moro SO 339
9 Cam Boer SO 264
10 Aprica SO 244
11 Bormio SO 219
12 Cancano SO 237
13 Santa Caterina SO 320
14 Madesimo SO 435
15 Carona BG 377
16 Foppolo BG 376
17 Valleve BG 378
18 Barbellino BG 405
19 Gaver BS 181
20 Lago d'Arno BS 312
21 Pantano BS 285
22 Ponte di Legno BS 219