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La procedura BIGBANG per il bilancio idrologico a scala nazionale

Ultimo aggiornamento: 19/07/2019

    L'ISPRA, nell'ambito delle sue attività istituzionali relative all'idrologia operativa, ha sviluppato una procedura automatica in ambiente GIS, denominata BIGBANGBilancio Idrologico GIS BAsed a scala Nazionale su Griglia regolare (Braca et al., 2018, 2015a,b; Braca e Ducci, 2018; Braca, 2017a) per la stima delle componenti del bilancio idrologico a scala mensile e per il territorio nazionale sulla base dell'equazione:

     P – E =  R + G + ΔV,

    che rappresenta le variabili idrologiche "precipitatione totale" (P), "evapotranspiration reale" (E), "scorrimento superficiale" (R), "ricarica degli acquiferi" (G) e "immagazzinamento di volumi idrici nel suolo e nella copertura nivale" (ΔV) valutate su un grigliato con risoluzione spaziale di 1 km (Figura 1), nel DATUM ETRS89 proiezione Lambert Azimuthal Equal Area (LAEA). Il grigliato è quello definito dall'EEA–European Environmental Agency (ReferenceGrid2; Figura 2).

    Valutazione su griglia delle variabili idrologiche 

    Figura 1. Valutazione su grigliato delle variabili idrologiche.

     

    Grigliato EEA 

    Figura 2. Grigliato dell'EEA utilizzato per il bilancio idrologico con BIGBANG.

     

    La procedura è stata sviluppata secondo i seguenti criteri informatori: 

    1. automazione in ambiente GIS per sfruttarne le potenzialità grafiche e di analisi;

    2. valutazione distribuita dei termini del bilancio idrologico su grigliato;

    3. implementazione di schemi consolidati nella letteratura tecnico-scientifica;

    4. utilizzo di dati disponibili e facilmente reperibili anche tramite il WEB;

    5. aggiornamento facile e continuo in funzione della disponibilità di nuovi dati, di dati aggiornati o del miglioramento delle tecniche di stima, ecc.;

    6. possibilità di "ritagliare" su qualunque ambito territoriale (> 100 km2) di riferimento o "unità di bilancio" e "aggregare" a qualunque scala temporale multipla del mese (trimestrale, stagionale, semestrale, annuale, long term annual average).

    Poiché gli schemi di calcolo e i dati di base possono essere modificati, le valutazioni sul bilancio effettuate con BIGBANG sono caratterizzate da un indicatore di versione (attualmente BIGBANG 1.0) e un metadato. 

    BIGBANG, sfruttando le capacità del GIS, calcola su base mensile l'equazione di bilancio direttamente sul grigliato (Figura 3).

    Valutazione componenti del bilancio 

    Figura 3. Valutazione su grigliato di ciascuna componente del bilancio idrologico.

     

    L'evapotraspirazione reale è stimata mediante un bilancio del suolo secondo lo schema di Thornthwaite e Mather (1955) in cui si tiene conto del grado di impermeabilizzazione dei suoli aggregando alla scala di 1 km (Figura 4) l'informazione ad alta risoluzione fornita della carta di soil sealing prodotta da ISPRA (Munafò et al., 2013) sulla base dei prodotti del sistema satellitare di osservazione terrestre Copernicus.

    soil sealing

    Figura 4. Mappa del grado di impermeabilizzazione dei suoli ISPRA, basata su dati Copernicus, aggregata su grigliato a 1 km. 

     

    In Figura 5, Figura 6, Figura 7, Figura 8 e Figura 9 sono riportati alcuni risultati ottenuti mediante il BIGBANG 1.0, relativamente al territorio nazionale, a scala annuale e a scala mensile. I risultati sono stati presentati durante l'intervento "Lo stato delle acque. Il bilancio idrologico e idrico nazionale 2017" tenutosi in occasione della conferenza "Acque d'Italia Conferenza nazionale sulle acque", organizzata dalla Struttura di missione contro il dissesto Idrogeologico e per lo sviluppo delle infrastrutture idriche della Presidenza del Consiglio dei Ministri il 22 marzo 2017 nell'Aula dei Gruppi Parlamentari della Camera dei Deputati in Roma.

    Bilancio nazionale 2011-2015 

    Figura 5. Bilancio idrologico nazionale su scala annuale per il periodo 2011–2015.

     

    Bilancio nazionale a scala mensile 2011-2015 

    Figura 6. Bilancio idrologico nazionale su scala mensile per il periodo 1996–2015.

     

    Bilancio nazionale su scala annuale 2001-2015 

    Figura 7. Bilancio idrologico nazionale su scala annuale per il periodo 1996–2015.

     

    Bilancio annuale su scala mensile 2001-2015 

    Figura 8. Bilancio idrologico nazionale su scala mensile per il periodo 2001–2015.

     

     

    Figura 9. Bilancio idrologico mensile medio su scala nazionale.

     

    La procedura BIGBANG può essere adottata anche per valutare le variazioni della risorsa idrica naturale (P – E) in Italia, o in determinati bacini, sotto i vari scenari di cambiamento climatico definiti dall'IPCCIntergovernmental Panel on Climate Change (Braca et al., 2018, Braca, 2017b). Una approfondimento su questa tematica è disponibile qui.

     

    Bibliografia

    Braca, G., Bussettini, M., Ducci, D., Lastoria, B., e Mariani, S., 2018: Evaluation of national and regional groundwater resources under climate change scenarios using a GIS-based water budget procedure. Comunicazione al convegno "La Previsione Idrogeologica Sulla Risorsa AcquaXVIII Giornata Mondiale dell'Acqua", Accademia Nazionale dei Lincei, 22 marzo 2018, Roma.

    Braca, G., e Ducci, D., 2018: Development of a GIS Based Procedure (BIGBANG 1.0) for Evaluating Groundwater Balances at National Scale and Comparison with Groundwater Resources Evaluation at Local Scale. In Groundwater and Global Change in the Western Mediterranean Area, Calvache, M.L., Duque, C., Pulido-Velazquez, D. (Eds.), Springer, January 2018. DOI10.1007/978-3-319-69356-9_7.

    Braca, G., Bussettini, M., Lastoria, B., Mariani, S., e Percopo, C., 2015a: Bilancio Idrologico Gis BAsed a scala Nazionale su Griglia regolare (BIGBANG). Presentazione a Workshop tematico "Bilanci Idrologici e Idrici", Roma, 09 dicembre 2015.

    Braca, G., Bussettini, M., Lastoria, B., Mariani, S., e Percopo, C., 2015b: Bilancio Idrologico Gis BAsed a scala Nazionale su Griglia regolare (BIGBANG). Sessione Poster Convegno "Le Giornate dell'Idrologia 2015", Perugia, Sala dei Notari, Palazzo dei Priori, 68 ottobre 2015 (Programma). 

    Braca, G., 2017a: Procedura ISPRA per la Stima della Disponibilità della Risorsa Idrica Naturale e Rete di Monitoraggio. Appendice 1 in 3° Rapporto Generale sulle Acque: Obiettivo 2030. Utilitatis, Roma. 

    Braca, G., 2017b. La Disponibilità della Risorsa Idrica Naturale e suoi Trend. In 3° Rapporto Generale sulle Acque: Obiettivo 2030. Utilitatis, Roma.

    Munafò, M., Salvati, L., Zitti M., 2013: Estimating Soil Sealing Rate at National Level - Italy as a Case Study. Ecological Indicators, 26, 137140.

    Thornthwaite, C.W., e Mather, J.R., 1955: The water balance. Laboratory of Climatology, 8, Centerton NJ.

     

     

    DOWNLOAD BILANCIO IDROLOGICO

    File Excel contente le tabelle numeriche con le valutazioni mostrate nelle Figure 5–9 del bilancio idrologico - UPDATE