SICCITÀ IDROLOGICA

Autori: 
Stefano Mariani, Giovanni Braca
Immagine abstract
Abstract: 
Le mappe di Standardized Precipitation Index (SPI) a 12 mesi del Bollettino di Siccità di ISPRA, che sono ottenute utilizzando le reanalisi di precipitazione a 2.5° del National Centers for Environmental Prediction/Department of Energy (NCEP/DOE reanalysis), forniscono una valutazione a livello nazionale delle condizioni di siccità idrologica quantificando il deficit o il surplus di precipitazione. La scala di aggregazione a 12 mesi dello SPI è quella che meglio descrive gli effetti della siccità sulla portata dei fiumi e sulle falde acquifere.
Le mappe di SPI a 12 mesi hanno evidenziato per i primi due mesi del 2018 una situazione di siccità per l'Italia, riguardante in particolare il versante tirrenico e la Sardegna nel mese di gennaio e la Sardegna settentrionale nel mese di febbraio. Tale situazione è in gran parte conseguenza del deficit di precipitazione registrato nel corso del 2017, come è anche verificabile analizzando le mappe di SPI a 3 e a 6 mesi di gennaio e febbraio 2018 pubblicate sul Bollettino di Siccità di ISPRA, che difatti non evidenziano situazioni di criticità. Successivamente, nel corso della prima metà del 2018 le mappe hanno evidenziato una situazione di normalità, ossia precipitazioni nella media rispetto al riferimento climatologico considerato (1948-2017); mentre nella seconda metà del 2018 si riscontra un surplus di precipitazione sulla quasi totalità del territorio nazionale. Per un'analisi di dettaglio della situazione si possono consultare i bollettini idrologici e/o di siccità emessi a livello regionale.
Descrizione: 
La siccità è una condizione temporanea e relativa di scarsità idrica definita come uno scostamento rispetto a condizioni climatiche medie di un determinato luogo di interesse. Pertanto, non è da confondere con il fenomeno di aridità che indica una condizione di permanente carenza di risorse idriche. Non esiste un’unica definizione di siccità, occorre infatti specificare a quale ambito di fenomeni, siano essi naturali, sociali, o economici, si fa riferimento. Si parla, quindi, di siccità meteorologica in caso di relativa scarsità di precipitazioni; di siccità idrologica in presenza di un apporto idrico relativamente scarso nel suolo, nei corsi d’acqua, o nelle falde acquifere; di siccità agricola in caso di carenza di acqua rispetto all’usuale fabbisogno per l’irrigazione; e di siccità socio-economica se riferita al complesso dei consumi sul territorio. L’impatto sull’ambiente è poi legato al perdurare delle condizioni siccitose. Una carenza di piogge prolungata per molti mesi (6-12 mesi) avrà effetti sulla portata dei fiumi; mentre per un periodo maggiore (uno o due anni) graverà sulla disponibilità di acqua nelle falde. Lo Standardized Precipitation Index (SPI) è l’indice comunemente usato a livello nazionale e internazionale per quantificare, su una data scala temporale, il deficit o il surplus di precipitazioni nelle aree di interesse rispetto al valore medio: valori positivi indicano una precipitazione maggiore della media, ossia condizioni umide; valori negativi indicano una precipitazione minore della media, ossia condizioni siccitose più o meno estreme. Questo indice è spesso utilizzato a livello regionale e/o di distretto idrografico per il monitoraggio e l’individuazione di periodi siccitosi, avvalendosi per il suo calcolo delle precipitazioni registrate dalle reti pluviometriche regionali. Inoltre, è stato inserito sia in ambito europeo (“Water Scarcity & Drought” Expert Group della Common Implementation Strategy per la Water Framework Directive 2000/60/EC) sia internazionale (World Meteorological Organization) come uno degli strumenti più efficaci per il monitoraggio della siccità. Lo SPI fa, infatti, parte del set di indicatori adottati dall’European Drought Observatory del Joint Research Center della Commissione europea. Per ciascuna area in esame, il calcolo dello SPI si basa sulla normalizzazione della distribuzione di probabilità della pioggia cumulata sulla scala temporale considerata (1-3-6-12-24 o 48 mesi). Così facendo si rendono confrontabili regioni caratterizzate da diversi regimi climatici. Al fine di una valutazione delle condizioni di siccità idrologica, in analogia con quanto fatto per gli anni passati a partire dal 2010, si utilizzano le mappe di SPI a 12 mesi prendendo come dati di precipitazione le rianalisi su grigliati a 2.5° del National Centers for Environmental Prediction/Department of Energy (NCEP/DOE reanalysis) e come riferimento climatologico il periodo 1948-2017 per le mappe relative al 2018.
Scopo: 
Quantificare le condizioni di siccità idrologica di un territorio in termini di deviazione statistica della precipitazione occorsa su una data scala temporale rispetto al corrispondente regime pluviometrico, rappresentandole attraverso un'unica mappa tematica.
RILEVANZA - L'indicatore: 
È di portata nazionale oppure applicabile a temi ambientali a livello regionale ma di significato nazionale
È semplice, facile da interpretare
Fornisce un quadro rappresentativo delle condizioni ambientali, delle pressioni sull’ambiente o delle risposte della società, anche in relazione agli obiettivi di specifiche normative
Fornisce una base per confronti a livello internazionale
Ha una soglia o un valore di riferimento con il quale poterlo confrontare
MISURABILITÀ - I dati utilizzati per la costruzione dell’indicatore sono/hanno: 
Adeguatamente documentati e di fonte nota
Aggiornati a intervalli regolari e con procedure affidabili
Facilmente disponibili o resi disponibili a fronte di un ragionevole rapporto costi/benefici
Un’ “adeguata” copertura spaziale
Un’ “idonea” copertura temporale
SOLIDITÀ - L'indicatore: 
È basato su standard nazionali/internazionali e sul consenso nazionale/internazionale circa la sua validità
È ben fondato in termini tecnici e scientifici
Presenta attendibilità e affidabilità dei metodi di misura e raccolta dati
Comparabilità nel tempo
Comparabilità nello spazio
Riferimenti normativi: 
-
Obiettivi fissati dalla normativa: 
La normativa italiana vigente non fissa obiettivi ambientali specifici.
DPSIR: 
Stato
Tipologia indicatore: 
Descrittivo (tipo A)
Riferimenti bibliografici: 
Le mappe di SPI a 3, 6, 12 e 24 mesi per diverse aree di interesse sono disponibili sul bollettino mensile di siccità ISPRA disponibile all’'indirizzo: http://www.isprambiente.gov.it/pre_meteo/siccitas/index.html. Il
bollettino ISPRA contiene anche i collegamenti ai bollettini regionali e all’'European Drought Observatory (http://edo.jrc.ec.europa.eu).
Ulteriori dettagli sullo SPI e sulle modalità di calcolo sono reperibili sul portale ISPRA e nella Tesi di Master di Dan Edwards (cap. 3 - http://ccc.atmos.colostate.edu/pub/spi.pdf).
Ulteriori riferimenti bibliografici:
- 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 progetto CReIAMO PA, 66pp. Disponibile online all’indirizzo:http://www.isprambiente.gov.it/pre_meteo/idro/Osservatori/Linee%20Guida%20Pubblicazione%20Finale%20L6WP1_con%20copertina_ec.pdf.
- Edwards, D. C., and T. B. McKee, 1997: Characteristics of 20th century drought in the United States at multiple time scales. Climatology Rep. 97–2, Department of Atmospheric Science, Colorado State
University, Fort Collins, Colorado, 155 pp.
- McKee, T. B., N. J. Doesken, and J. Kleist, 1993: The relationship of drought frequency and duration of time scales. Eighth Conference on Applied Climatology, American Meteorological Society, Jan 17-23, 1993, Anaheim CA, pp. 179-186.
- Panofsky, H. A., and G. W. Brier, 1958: Some applications of statistics to meteorology. Pennsylvania State University, University Park, 224 pp. - Thom, H. C. S., 1966: Some methods of climatological analysis. WMO N. 199. Technical Note N. 81., Ginevra, 53 pp. - WMO Press Release No. 872, 2009: Experts agree on a universal drought index to cope with climate risks.
Limitazioni: 
-
Ulteriori azioni: 
-
Frequenza rilevazione dati: 
Giornaliera
Accessibilità dei dati di base: 
Utilizzati i dati di NCEP/NCAR Reanalysis 1 disponibili presso il PSD del NOAA/ESRL (https://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.ncep.reanalysis.html).
Tipologia dato: "Surface Flux".
Parametro: "Daily Precipitation Rate".
Fonte dei dati di base: 
Physical Sciences Division (PSD) dell'US National Oceanic & Atmospheric Administration/Earth System Research Laboratory (NOAA/ESRL)
Unità di misura: 
Adimensionale
Descrizione della metodologia di elaborazione: 
Descrizione della metodologia di elaborazione:
Per ciascuno mese in esame e per ciascun box del grigliato dei dati di reanalisi del NCEP, la serie delle cumulate annuali è interpolata a una distribuzione di probabilità di tipo gamma, stimando i parametri della distribuzione con la tecnica della massima verosimiglianza.
Tuttavia, dato che la distribuzione gamma G(x) non è definita per valori uguali a zero, mentre la serie delle precipitazioni può contenere degli zeri (i giorni di non pioggia), la distribuzione cumulativa è ridefininta come segue: H(x)=q + (1-q)*G(x), dove q è la probabilità di precipitazione nulla, che può essere stimata come il rapporto tra il numero di zeri nella serie temporale delle precipitazioni (m) e il numero totale di osservazioni di precipitazione: m/n.
La distribuzione cumulativa H(x) è poi trasformata in una distribuzione normale; sicché il valore medio dello SPI per il luogo e il periodo considerato è nullo. La trasformazione conserva la probabilità cumulativa. Concettualmente, lo SPI rappresenta lo scostamento di un evento sopra o sotto la media, misurato in numero di deviazioni standard. In altre parole la deviazione standard può essere considerata come l'unità di misura dello SPI. La deviazione standard è definita solitamente come il valore, lungo una distribuzione normale standard, per il quale la probabilità cumulativa dell'occorrenza di un evento è 0,1587. Similmente, si può trovare la probabilità cumulativa di qualunque valore di SPI, che sarà uguale alla probabilità cumulativa del corrispondente evento di precipitazione.
Core set: 
Non compilato  
Tipo rappresentazione: 
Mappa
Periodicità di aggiornamento: 
Annuale
Copertura spaziale: 
Nazionale
Copertura temporale: 
gennaio-dicembre 2018
Il metodo di calcolo dell’indice SPI su 12 mesi e i dati di reanalisi del NCEP /DOE utilizzati garantiscono: la rilevanza dell’informazione in termini di aderenza dell’indicatore alla domanda di informazione riguardante la siccità idrologica; l’accuratezza in termini di comparabilità del dato, di affidabilità delle fonti, di completezza delle serie storiche e di copertura spaziale su scala nazionale; la comparabilità sia nel tempo, sia nello spazio.
Stato: 
Buono
Trend: 
Non definibile
Descrizione dello stato e trend: 
Nel 2018 l’apporto di precipitazione sulla scala temporale di 12 mesi è stato, in generale, nella media o superiore rispetto alla climatologia del periodo di riferimento 1948–2017 sull'intero territorio nazionale.
Commenti: 
Su scala annuale, le mappe di SPI a 12 mesi hanno evidenziato per l'Italia una situazione sostanzialmente tranquilla nel 2018 priva di eventi di siccità. Nel dettaglio, le mappe di SPI mostrano una situazione nella norma nella prima metà del 2018 (si vedano Figure 3-6) e di surplus di precipitazione nella seconda metà dell'anno (estrema umidità; Figure 7-12). Unica eccezione sono i primi due mesi dell'anno in cui si rileva una situazione di siccità per l'Italia, riguardante in particolare il versante tirrenico e la Sardegna nel mese di gennaio (Figura 1) e la Sardegna settentrionale nel mese di febbraio (Figura 2). Tale situazione è gran parte conseguenza del deficit di precipitazione registrato nel corso del 2017. Ciò è anche verificabile analizzando le mappe di SPI a 3 e a 6 mesi di gennaio e febbraio 2018 pubblicate sul Bollettino di Siccità di ISPRA (http://www.isprambiente.gov.it/pre_meteo/siccitas/) che difatti non evidenziano situazioni di criticità.
L'analisi è stata condotta elaborando, per ciascun mese del 2018, le serie di precipitazione cumulata su 12 mesi ottenute dai dati giornalieri di reanalisi NCEP e considerando come periodo di riferimento gli anni 1948–2017.
Per un'analisi di dettaglio della situazione si possono, inoltre, consultare i bollettini idrologici e/o di siccità emessi mensilmente a livello regionale dagli uffici preposti al monitoraggio idro-meteorologico. Nel corso del 2018, la situazione è stata anche tenuta sotto stretto monitoraggio ai fini della gestione della risorsa idrica da parte degli Osservatori permanenti per gli utilizzi idrici, istituti presso le Autorità di Bacino Distrettuali, nonché dal Comitato tecnico di coordinamento nazionale degli Osservatori istituito presso il Ministero dell’ambiente e della tutela del territorio e del mare (v. http://www.isprambiente.gov.it/pre_meteo/idro/idro.html). Nell'ambito delle attività del Comitato sono state redatte, nel corso del 2018, le Linee guida sugli indicatori di siccità e scarsità idrica da utilizzare per le attività degli Osservatori, che includono l'SPI tra gli indicatori da tenere in considerazione per il monitoraggio della siccità.

  • Titolo Figura 1: SPI a 12 mesi - gennaio 2018
    Fonte Elaborazione ISPRA su NCEP Reanalysis 1 data
    Legenda 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
  • Titolo Figura 2: SPI a 12 mesi - febbraio 2018
    Fonte Elaborazione ISPRA su NCEP Reanalysis 1 data
    Legenda 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
  • Titolo Figura 3: SPI a 12 mesi - marzo 2018
    Fonte Elaborazione ISPRA su NCEP Reanalysis 1 data
    Legenda 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
  • Titolo Figura 4: SPI a 12 mesi - aprile 2018
    Fonte Elaborazione ISPRA su NCEP Reanalysis 1 data
    Legenda 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
  • Titolo Figura 5: SPI a 12 mesi - maggio 2018
    Fonte Elaborazione ISPRA su NCEP Reanalysis 1 data
    Legenda 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
  • Titolo Figura 6: SPI a 12 mesi - giugno 2018
    Fonte Elaborazione ISPRA su NCEP Reanalysis 1 data
    Legenda 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
  • Titolo Figura 7: SPI a 12 mesi - luglio 2018
    Fonte Elaborazione ISPRA su NCEP Reanalysis 1 data
    Legenda 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
  • Titolo Figura 8: SPI a 12 mesi - agosto 2018
    Fonte Elaborazione ISPRA su NCEP Reanalysis 1 data
    Legenda 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
  • Titolo Figura 9: SPI a 12 mesi - settembre 2018
    Fonte Elaborazione ISPRA su NCEP Reanalysis 1 data
    Legenda 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
  • Titolo Figura 10: SPI a 12 mesi - ottobre 2018
    Fonte Elaborazione ISPRA su NCEP Reanalysis 1 data
    Legenda 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
  • Titolo Figura 11: SPI a 12 mesi - novembre 2018
    Fonte Elaborazione ISPRA su NCEP Reanalysis 1 data
    Legenda 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
  • Titolo Figura 12: SPI a 12 mesi - dicembre 2018
    Fonte Elaborazione ISPRA su NCEP Reanalysis 1 data
    Legenda 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