Che cos’è la siccità, come si valuta

A differenza dell’aridità – termine con il quale si indica una condizione climatica naturale permanente in cui la scarsa quantità di precipitazioni annue, associata a elevate temperature, non fornisce al terreno il necessario grado di umidità da promuovere lo sviluppo della vita (cf. "aridity" in AMS, 2012) – la siccità è una condizione meteorologica naturale e temporanea in cui si manifesta una sensibile riduzione delle precipitazioni rispetto alle condizioni medie climatiche del luogo in esame (si veda, ad es., Rossi et al., 1992; WMO, 2006; Schmidt et al., 2012; Mariani et al., 2018). 

Non esiste un’unica definizione di siccità, sebbene tutte si trovino in accordo sul fatto che la siccità sia un fenomeno temporaneo ma frequente, che può generare impatti di carattere ambientale, sociale ed economico. Il fenomeno delle siccità presenta caratteristiche differenti nelle diverse componenti del ciclo idrologico, che, a loro volta producono impatti diversi sui sistemi idrici, sulle culture e sui sistemi socio-economici e ambientali. In relazione agli effetti prodotti, la siccità viene, in generale, classificata in quattro categorie:

1. Siccità meteorologica in caso di una relativa diminuzione delle precipitazioni
2. Siccità idrologica in presenza di apporto idrico relativamente scarso nel suolo, nei corsi d’acqua, o nelle falde acquifere
3. Siccità agricola in caso di deficit del contenuto idrico al suolo che determina condizioni di stress nella crescita delle colture
4. Siccità socio-economica e ambientale intesa come l’insieme degli impatti che si manifestano come uno squilibrio tra la disponibilità della risorsa e la domanda per le attività economiche (agricoltura, industria, turismo, ecc.), per gli aspetti sociali (alimentazione, igiene, attività ricreative, ecc.) e per la conservazione degli ecosistemi terrestri e acquatici.

Lo SPI–Standardized Precipitation Index adottato nel Bollettino Siccità di ISPRA

Esistono numerosi indici statistici per il monitoraggio della siccità. Nel presente bollettino si è scelto di adottare lo SPI–Standardized Precipitation Index (McKee et al., 1993), che è uno degli indicatori maggiormente diffusi a livello nazionale e internazionale per monitorare la siccità a diverse scale temporali. L'indice SPI ha, inoltre, il vantaggio di essere basato sull’utilizzo dei soli dati di precipitazione e di rendere confrontabile tra di loro regioni caratterizzate da regimi climatici diversi. Conseguentemente, regioni a clima più secco e quelle a clima più umido sono monitorate nello stesso modo in un'unica mappa. L'indice è stato anche recentemente incluso nel set comune di indicatori da adottare negli Osservatori distrettuali permanenti per gli utilizzi idrici nelle attività di monitoraggio delle situazioni di siccità e scarsità idrica (Mariani et al., 2018).

Lo SPI fornisce un'indicazione sulla relazione tra la quantità di precipitazione caduta in un determinato intervallo di tempo e la sua climatologia, portando così a definire se la località monitorata è affetta da condizioni di siccità oppure no. Valori negativi di SPI indicano una precipitazione minore rispetto alla climatologia di riferimento, ossia condizioni siccitose più o meno estreme; mentre valori positivi indicano una precipitazione maggiore rispetto alla climatologia di riferimento, ossia condizioni umide. 

Un approfondimento sulla modalità di calcolo dello SPI è reperibile qui. 

I livelli di severità degli eventi di umidità e di siccità in termini di SPI sono definiti secondo la seguente tabella (McKee et al., 1993; WMO, 2012):

Valori SPI	Classe
SPI ≥ 2.0	Umidità estrema
1.5 ≤ SPI < 2.0	Umidità severa
1.0 ≤ SPI < 1.5	Umidità moderata
–1.0 < SPI < 1.0	Nella norma
–1.5 < SPI ≤ –1.0	Siccità moderata
–2.0 < SPI ≤ –1.5	Siccità severa
SPI ≤ –2.0	Siccità estrema

 

Inoltre, lo SPI ha la capacità intrinseca di valutare la siccità a diverse scale temporali: può mostrare, ad esempio, che una certa regione sperimenti condizioni di siccità su una scala temporale e condizioni umide su un’altra. Per questo si calcolano separatamente i valori dello SPI alle differenti scale temporali (nel nostro caso, 3, 6, 12 e 24 mesi). A secondo della durata del periodo temporale considerato, l'indice SPI potrà fornire informazioni utili per valutare i potenziali impatti della siccità: un SPI riferito a periodi brevi di aggregazione temporale (da 1 a 3 mesi) fornisce indicazioni sugli impatti immediati, quali quelli relativi alla riduzione di umidità del suolo, del manto nevoso e della portata nei piccoli torrenti; un SPI riferito a periodi medi di aggregazione temporale (da 3 a 12 mesi) fornisce indicazioni sulla riduzione delle portate fluviali e delle capacità negli invasi; un SPI riferito a più lunghi periodi di aggregazione temporale (oltre i 12 mesi) fornisce indicazioni sulla ridotta ricarica degli invasi e sulla disponibilità di acqua nelle falde. 

Le mappe di SPI a 12 mesi sull'Italia prodotte mensilmente per questo bollettino costituiscono uno degli indicatori ambientali – denominato Siccità idrologica (sez. Idrosfera) – pubblicato annualmente nella Banca dati indicatori ambientali dell'ISPRA (ex Annuario dei Dati Ambientali ISPRA-SNPA) e nei relativi prodotti editoriali, incluso il Rapporto Ambiente–SNPA, edizione 2018.

In generale, il calcolo dello SPI richiede serie temporali molto lunghe: una climatologia più robusta porta difatti a una maggiore robustezza statistica dell'indicatore e, quindi, a una minore incertezza nella valutazione della condizione di siccità o di surplus di acqua. Secondo il WMO (2012), è necessario considerare serie temporali con almeno 30 anni continui di precipitazioni mensili. Per questo motivo, avendo l'interesse di monitorare in maniera omogenea la siccità su scala nazionale ed europea, si è deciso di utilizzare per il Bollettino Siccità di ISPRA i dati di precipitazione giornaliera prodotti dal NCEP/NCAR Reanalysis 1 project (Kalnay et al., 1996) dal 1948 a oggi su un grigliato globale con passo spaziale di 2.5°. I dati di reanalisi del NCEP sono liberamente disponibili* sul portale della Physical Sciences Laboratory (PSL) dell'US National Oceanic & Atmospheric Administration (NOAA) e sono utilizzati per realizzare mensilmente il bollettino. La disponibilità di dati su grigliato globale permette di realizzare mappe di SPI su qualsiasi area di interesse.

Come nasce il Bollettino Siccità di ISPRA

Questo bollettino è stato inizialmente realizzato in collaborazione tra l’ex-Dipartimento per i Servizi Tecnici Nazionali (DSTN, poi APAT, ora ISPRA) e il gruppo MEDEA (MEteorologia Dinamica Elaborazione e Analisi) del Prof. Alfonso Sutera del Dipartimento di Fisica dell’Università di Roma “La Sapienza”. La precedente versione è stata sviluppata nell’ambito del progetto INTERREG IIC “Siccità”, con l’obiettivo di realizzare un prototipo per il monitoraggio su base mensile dell’attuale stato di siccità in Italia. L’ampliamento all’area Europea è stato realizzato nell’ambito del progetto SEDEMED – INTERREG IIIB MEDOCC. Lo sviluppo di questo bollettino disponibile al pubblico, esteso alle quattro aree menzionate ed aggiornato automaticamente è stato realizzato nell'ambito del progetto HYDROCARE – INTERREG IIIB CADSES.

L’esperienza di sviluppo del Bollettino Siccità è stata anche utile nel contesto del progetto MIPAIS – INTERREG IIIB MEDDOC, riguardante l’uso dell’acqua in irrigazione nei periodi di siccità e le idonee tecnologie di irrigazione. Nel rapporto finale di ISPRA sono state affrontate le tematiche relative all’irrigazione, alla scarsità idrica e alla vulnerabilità al ciclo della siccità in Italia, presentando l’esperienza italiana nel monitoraggio e nella gestione del rischio siccità e nella tutela quali-quantitativa dell’acqua. Sono anche illustrati i database italiani per il monitoraggio della siccità basati su indici, tra cui il Bollettino Siccità di ISPRA. Più recentemente, le mappe del bollettino sono state utilizzate nell'analisi idrologica condotta per il rapporto ISPRA “Analisi e valutazione dello stato ambientale del Lago di Bracciano riferito all’estate 2017”, redatto su richiesta del Ministero dell'Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare per una attività conoscitiva volta a valutare eventuali effetti della siccità sullo stato ambientale del Lago di Bracciano. 

Riassumendo:

• La siccità è una condizione meteorologica naturale e temporanea in cui si manifesta, per un tempo sufficientemente lungo e su un’area sufficientemente vasta, una sensibile riduzione della quantità di precipitazioni rispetto ai valori attesi (generalmente i valori normali) tale da determinare, in relazione alla sua durata e severità, significativi effetti negativi
• La siccità meteorologica si manifesta come diminuzione delle precipitazioni, con riduzione della copertura nuvolosa e conseguente maggiore insolazione, e generalmente da temperature più elevate rispetto alla climatologica.
• Considerando diversi scale temporali è possibile monitorare gli impatti della siccità in termini idrologici, agricoli, socio-economici e ambientali.
• Lo SPI–Standard Precipitation Index permette di rappresentare in modo omogeneo le condizioni di relativa scarsità di precipitazioni indipendentemente dal regime climatico locale. Può essere facilmente calcolato a partire dalle serie storiche di precipitazione, purché sufficientemente lunghe.
• Il presente Bollettino Siccità fornisce mappe, aggiornate ogni mese, dei valori di SPI, calcolati su scala trimestrale, semestrale, annuale e biennale, su quattro aree: Italia, Europa, Mediterraneo e area CADSES. Sono utilizzate le serie di precipitazione fornite dalla reanalisi dell’NCEP, disponibili su una griglia a ~210 km di passo griglia orizzontale per gli anni dal 1948 ad oggi.
• Questa versione on-line del Bollettino Siccità è stata realizzato nell’ambito del progetto HYDROCARE estendendo un prototipo sviluppato in collaborazione con l’Università di Roma “La Sapienza” (gruppo MEDEA).

*NCEP Reanalysis data provided by the NOAA/OAR/ESRL PSL, Boulder, Colorado, USA, from their Web site at https://psl.noaa.gov/.  

 

Bibliografia

Kalnay, E., M. Kanamitsu, R. Kistler, W. Collins, D. Deaven, L. Gandin, M. Iredell, S. Saha, G. White, J. Woollen, Y. Zhu, M. Chelliah, W. Ebisuzaki, W. Higgins, J. Janowiak, K.C. Mo, C. Ropelewski, J. Wang, A. Leetmaa, R. Reynolds, R. Jenne, and D. Joseph, 1996: The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project. Bull. Amer. Meteor. Soc., 77, 437–470.

Mariani, S., G. Braca, E. Romano, B. Lastoria, e M. Bussettini, 2018: Linee Guida sugli indicatori di siccità e scarsità idrica da utilizzare nelle attività degli Osservatori permanenti per gli utilizzi idrici. Pubblicazione nell'ambito del progetto CReIAMO PA, 66pp.

McKee, T.B., N.J. Doesken, and J. Kleist, 1993: The relationship of drought frequency and duration of time scales. In Proc. of Eighth Conference on Applied Climatology, American Meteorological Society, January 17–23, 1993, Anaheim CA.

Rossi, G., M. Benedini, G. Tsakiris, and S. Giakoumakis, 1992: On regional drought estimation and analysis. Water Resources Management, 6, 249–277.

Schmidt, G., J.J. Benítez, and C. Benítez, 2012: Working definitions of water scarcity and drought. EU & CIS Document in the framework of the activities of the EU CIS "Expert Group on Water Scarcity & Droughts", 11pp.

WMO–World Meteorological Organization, 2006: Drought monitoring and early warning: concepts, progress and future challenges. WMO-No. 1006, Geneva, 24pp.

WMO–World Meteorological Organization, 2012: Standardized Precipitation Index User Guide (M. Svoboda, M., Hayes, M., Wood, D.). WMO-No. 1090, Geneva, 24pp.