Εκτιμήσεις για τη βελτίωση των προβλέψεων κατολισθήσεων

Ο κίνδυνος που σχετίζεται με τις κατολισθήσεις που προκαλούνται από τις βροχοπτώσεις σε χαλαρά πυροκλαστικά εδάφη — ο οποίος είναι ευρέως διαδεδομένος σε όλο τον κόσμο, ιδιαίτερα στις υποτροπικές ζώνες — αναγνωρίζεται ότι αυξάνεται τις τελευταίες δεκαετίες, υπό τις αυξανόμενες έντονες βροχοπτώσεις που ενδέχεται να προκληθούν από την κλιματική αλλαγή ή/και λόγω σε μια αύξηση της έκθεσης των κοινοτήτων και των περιουσιακών στοιχείων που βρίσκονται στους πρόποδες των ευάλωτων πλαγιών.

Στην Ιταλία, η έρευνα επιταχύνθηκε πρόσφατα στη διερεύνηση της υδρολογικής συμπεριφοράς αυτών των εδαφών, ειδικά μετά τα περίφημα γεγονότα που συνέβησαν στο Sarno και το Quindici (Ιταλία, Μάιος 1998) που προκάλεσαν απώλειες άνω των 50 εκατομμυρίων δολαρίων και σκότωσαν σχεδόν 200 (πηγή MunichRe). Καθώς ο αξιοσημείωτος ρόλος των προηγούμενων συνθηκών στην ενεργοποίηση γεγονότων, η σωστή αξιολόγηση των απωλειών λόγω εξάτμισης έχει αποκτήσει αυξανόμενη σημασία για την ερμηνεία περιπτωσιολογικών μελετών και την ανάπτυξη εργαλείων πρόβλεψης για συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης (EWS). Από την άλλη πλευρά, η παραμέληση τέτοιων απωλειών, αν και λανθασμένη από την ασφαλή πλευρά, θα μπορούσε να οδηγήσει σε υπερβολικά συντηρητικές εκτιμήσεις της ευστάθειας των πρανών.

Η εφαρμογή αξιολογήσεων των απωλειών εξάτμισης σε EWS απαιτεί σωστή γνώση της ζήτησης εξατμιστικής ατμοσφαιρικής και γρήγορα εργαλεία για τη μετατροπή της σε πραγματικές τιμές που ρυθμίζονται κυρίως από την περιεκτικότητα σε νερό του εδάφους. Το πρώτο ζήτημα επηρεάζεται έντονα από τη διαθεσιμότητα αξιόπιστων και σχεδόν δεδομένων παρακολούθησης που υποστηρίζουν τις κατάλληλες αξιολογήσεις, ενώ, για το δεύτερο τεύχος, τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητικές προσπάθειες επικεντρώθηκαν κυρίως στη βαθμονόμηση και την επικύρωση μοντέλων εξάτμισης για άμμο ή πλαστικό (ιλύος και άργιλος -πλούσιο), το πιο διαδεδομένο σε παγκόσμια κλίμακα, ενώ δεν είναι διαθέσιμα ad hoc μοντέλα που έχουν επικυρωθεί ειδικά για μη πλαστικά ιλυώδη πυροκλαστικά εδάφη.

Η πρόσφατη εργασία «Εκτίμηση της πραγματικής και πιθανής εξάτμισης γυμνού εδάφους από ιλυώδη πυροκλαστικά εδάφη:Προς τη βελτίωση της πρόβλεψης κατολισθήσεων», των Rianna, Reder και Pagano (2018), που δημοσιεύτηκε στο Journal of Hydrology, επιχειρεί να απαντήσει σε αυτά τα ερωτήματα. Οι έρευνες υποστηρίζονται από τη διαθεσιμότητα παρατηρήσεων τόσο του καιρού (θερμοκρασία, άνεμος, υγρασία, ηλιακή και καθαρή ακτινοβολία, ροή θερμότητας εδάφους, άνεμος) όσο και μεταβλητές του εδάφους (περιεκτικότητα σε νερό, αναρρόφηση και θερμοκρασία) που παρέχονται από ένα λυσόμετρο μεγάλης κλίμακας ( επιφάνεια:περίπου 1,3 m, βάθος εδάφους 0,75). Αποτελείται από ένα ιλυώδες πυροκλαστικό στρώμα, τοποθετημένο σε μια δεξαμενή με πλεονάζουσα εναπόθεση, εκτεθειμένο σε καιρικά στοιχεία για αρκετά υδρολογικά έτη (Σεπτέμβριος 2010-Αύγουστος 2014) στη Νάπολη (Νότια Ιταλία) και διατηρείται με γυμνή επιφάνεια για περιορισμό της πολυπλοκότητας. Αυτή η υπόθεση είναι εύλογη καθώς μέρος της ροής εξάτμισης λαμβάνει χώρα μέσω της επαφής εδάφους-ατμόσφαιρας επίσης υπό συνθήκες βλάστησης. Επιπλέον, η αξιολόγηση επικύρωσης του μοντέλου συνιστάται αρχικά υπό απλές συνθήκες, ακόμη και εν όψει της επακόλουθης αξιολόγησης κάτω από μια πιο περίπλοκη επιφάνεια με βλάστηση.

Σύμφωνα με τους συγγραφείς, η ακρίβεια στην εκτίμηση της ατμοσφαιρικής ζήτησης είναι η κύρια συνάρτηση της διαθεσιμότητας ορισμένων βασικών μετεωρολογικών μεταβλητών (θερμοκρασία, άνεμος και ακτινοβολία) που καταγράφονται στην τοποθεσία που εμπλέκεται στην πρόβλεψη. μια πρόχειρη εκτίμηση μόνο μέσω των τιμών θερμοκρασίας οδηγεί σε ανακρίβεια>50%. Οι παρατηρήσεις της ταχύτητας του ανέμου και της καθαρής ακτινοβολίας, εκτός από τις μετρήσεις θερμοκρασίας, είναι ζωτικής σημασίας για την αύξηση της εκτίμησης της ακρίβειας και, ως εκ τούτου, συνιστάται ανεπιφύλακτα η υιοθέτηση σχετικών αισθητήρων. Αυτό το συμπέρασμα δεν προκαλεί έκπληξη, καθώς αυτά τα στοιχεία ρυθμίζουν τους κύριους μηχανισμούς που οδηγούν την εξάτμιση. Η συμβολή των δεδομένων παρακολούθησης για τη σχετική υγρασία και τη ροή θερμότητας του εδάφους φαίνεται λιγότερο σημαντική. Τα ευρήματα θα μπορούσαν να υποστηρίξουν έναν σχεδιασμό για σουίτες παρακολούθησης για να υποστηρίξουν τη λειτουργία των συστημάτων έγκαιρης προειδοποίησης για την πρόβλεψη κατολισθήσεων σε πυροκλαστικά καλύμματα και για όλες τις περιπτώσεις όπου η προηγούμενη κατάσταση του νερού του εδάφους φαίνεται σχετική.

Όσον αφορά το δεύτερο ζήτημα, οι συγγραφείς βαθμολόγησαν και επικύρωσαν τέσσερα απλουστευμένα μοντέλα εξάτμισης (Ritchie, Stroosnijder, Allen et al, και Aydin), που χαρακτηρίζονται από τέσσερις διαφορετικές μεταβλητές ελέγχου (αντίστοιχα, σωρευμένες απώλειες, αθροιστική δυναμική εξατμισοδιαπνοή, περιεκτικότητα σε νερό και αναρρόφηση εδάφους). . Η σκοπιμότητά τους για ιλυώδη πυροκλαστικά εδάφη, που χαρακτηρίζονται από ευρεία κατανομή μεγέθους κόκκων, μη πλαστική συμπεριφορά και υψηλό πορώδες, δεν έχει ακόμη επαληθευτεί, καθώς η βιβλιογραφία σε αυτόν τον τομέα δεν παρέχει καμία ένδειξη για το θέμα.

Μετά τη βαθμονόμηση και την τυφλή επικύρωση των τεσσάρων προσεγγίσεων, οι συγγραφείς προσπάθησαν να κάνουν αρκετές παρατηρήσεις:

• Όταν χρησιμοποιούνται για αξιολογήσεις πιθανών και πραγματικών απωλειών, όλα τα μοντέλα παρέχουν ακριβείς προβλέψεις μόνο μετά από «ad hoc» ειδικές βαθμονόμηση του εδάφους, ενώ η χρήση παραμέτρων για παρόμοιες κατανομές μεγέθους κόκκων αποτυγχάνει να αναπαράγει τα παρατηρούμενα δεδομένα.
• Οι βαθμονομήσεις των παραμέτρων τους με βάση τη βιβλιογραφία οδηγούν σε κακές επιδόσεις, ενώ η επαναβαθμονόμηση που βασίζεται σε πειραματικά δεδομένα ειδικά για ιλυώδη πυροκλαστικά εδάφη οδήγησε σε ικανοποιητική απόδοση, ανεξάρτητα από την εξεταζόμενη προσέγγιση. Αυτό έφερε στο φως τη σημασία της παροχής ενημερωμένων και συγκεκριμένων ενδείξεων σχετικά με τη βαθμονόμηση των μοντέλων εξάτμισης για τα εδάφη που εξετάζονται σε αυτήν τη μελέτη.

Αν και τα επιλεγμένα μοντέλα συμπεριφέρονται διαφορετικά στην πρόβλεψη της πραγματικής έντασης της εξάτμισης με την πάροδο του χρόνου, όλα δείχνουν δυνατότητες εργασίας σε προγνωστικό εργαλείο έγκαιρης προειδοποίησης, καθώς συμβάλλουν στην αξιόπιστη πρόβλεψη της πειραματικής εξέλιξης αποθήκευσης νερού. Αν και αυτά τα ευρήματα αντιπροσωπεύουν τα πρώτα διαθέσιμα αποτελέσματα για εδάφη αυτού του τύπου, παρέχουν μια βάση για την υιοθέτηση τέτοιων μοντέλων με σιγουριά στην ανάπτυξη ταχέων εργαλείων για την αξιολόγηση της περιεκτικότητας σε νερό σε πλαγιές που καλύπτονται από παρόμοια εδάφη.

Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Εκτίμηση της πραγματικής και πιθανής εξάτμισης γυμνού εδάφους από silty pyroclastic έδαφος:Προς τη βελτίωση της πρόβλεψης κατολίσθησης, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Journal of Hydrology. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Guido Rianna και Alfredo Reder από το CMCC Foundation και Luca Pagano από το Federico II University.