This thesis work presents the development of a new model called CRHyME for the evaluation of the hazards related to the phenomena of geo-hydrological instability. CRHyME (Climatic Rainfall Hydrogeological Modelling Experiment) represents an extension of the classic hydrological models that simulate inflows-outflows at the basin scale. It is a physically based and spatially distributed model in which a series of routines have been integrated allowing to describe and simulate the phenomena of geo-hydrological instability such as the triggering of shallow landslides as well as debris flows, the erosion of river basins and the sediment transport into the river. Generally, these phenomena are decoupled with respect to the hydrological simulation while in CRHyME they are evaluated simultaneously through a multi-hazard approach. The CRHyME model is part of a geo-hydrological modelling chain. CRHyME was written in Python language, using the PCRaster libraries and takes inspiration from the PCR-GLOWB-2 model. This distributed model has been implemented on a global scale to study the effects of climate change on the availability of water resources. CRHyME has been completely rewritten to work at a higher spatial resolution using the worldwide databases available for the reconstruction of the spatial data necessary for the assessment of geo-hydrological hazards. The use of these general databases allows their implementation in any type of existing river basin. The thesis work aimed to reconstruct the effects of future climate evolution on the local territory through the use of CRHyME. One of the main novelties of the model concerns the possibility of directly assimilating the outputs of climate models, such as precipitation and temperature data from the NETCDF file format that is commonly used for climatic simulation but less adopted in the hydrological field. In this regard, CRHyME has been tested on some case studies located in Italian basins. In particular, two rather extended areas, Valtellina and Emilia, were considered for the calibration and validation procedures of the model thanks also to the availability of literature data concerning geo-hydrological instability phenomena. In particular, CHRyME can: 1 reconstruct the surface runoff at the hydrometric stations located at the outlets of the basins, 2. estimate the solid transport at some hydropower reservoirs compared to the reference data, and 3. evaluate the triggering of shallow landslides and debris flows compared to those recorded in the literature. In addition, two other case studies were proposed: the Caldone river in Lecco (Lombardy) and the Chiosina river in Calenzano (Tuscany). These additional cases aimed to test the versatility of the model with respect to the variation in the spatial and temporal resolution of the initial data. After the calibration and validation, CRHyME was applied to conduct future climate simulations considering three different models proposed by EURO-CORDEX program. Firstly, the implementation involved a pre-processing of temperature and precipitation climate data through downscaling procedures to bring the initial resolution of ≈12 km to the reference ones of 90 m used by spatial data. Subsequently, the simulations were carried out considering the scenario of maximum radiative forcing RCP (Representative Concentration Pathway) = 8.5 and were organized in two phases: a first run on the historical period 1986-2005 and a second run on the future 2006-2075. The historical period was used as a reference to evaluate the trends in the future. In this regard, a series of key parameters related to the phenomena of geo-hydrological instability produced by the CRHyME model was analyzed. Several variables were investigated such as maximum daily precipitations, the mean temperature, the maximum daily water discharges, the annual sediment yield, and the maximum daily number of triggered shallow landslide and debris flow movements. Statistical tests on means and variance were applied to the data series to highlight possible future tendencies in comparison to the reference period. The results have shown a general intensity increase in the geo-hydrological cycle, especially across the Alpine region. In particular, for the Alpine region future trends indicate a general increase in geo-hydrological instabilities while in the Apennine region it is less evident with important differences depending on the investigated areas. Similar results were also assessed from the analysis of the outliers that represent the extremes of the sample distributions, which are projected to increase in the future decades. This evidence is a confirmation of the studies conducted by the IPCC. For the first time, the latest report on the state of the climate, the Sixth Assessment Report (AR6), has included some considerations about the possible effects on the geo-hydrological processes caused by climate change. The propagation of uncertainty in this type of model is certainly important and to be taken into account given its articulation. In fact, the numerous assumptions adopted to deal with the usage and customization of the initial data and with the routines selected to simulate the various geo-hydrological processes. While the reconstruction of the surface hydrological balance is quite robust thanks to the greater amount of available reference data and models describing the phenomena involved, the approximations increase significantly concerning the reconstruction of the groundwater cycle and in the evaluation of geo-hydrological instability processes such as the triggering of surface landslides and debris flow, erosion and solid transport in the riverbed. In this context, CRHyME has been tested in the different case studies demonstrating on the one hand good results which do not significantly reduce the uncertainties inherent in the quantification of these processes. The scarcity of reference data for calibration, the extreme variability of the parameters necessary for slope stability assessment and for identifying the triggering condition of solid transport limit the validity of a single deterministic solution. In this regard, possible simulations using Montecarlo-type methods, already implemented by other software that deals with similar problems, could in the future be a reasonable solution to treat the results obtained by the model probabilistically. The first attempt in this direction was already implemented through the sensitivity analyses conducted on friction angle, particle size and water content of the soil in the calibration phase of CRHyME. The development of CRHyME starting from the Python language, its validation of the historical data and its use for climate change scenarios are the activities carried out in this thesis work. Building a general model that touches on all aspects of this topic is a challenge where climate change scenarios add further complexity. However, CRHyME, together with PCR-GLOWB-2, represents one of the first attempts to integrate different disciplines such as meteorology, climatology, hydrology, geology, computer science and numerical calculation in a transversal way for interpreting and simulating geo-hydrological processes.

In questa tesi di dottorato è stato sviluppato un nuovo modello, denominato CRHyME, per la valutazione delle pericolosità legate ai fenomeni di dissesto idrogeologico. CRHyME (Climatic Rainfall Hydrogeological Modelling Experiment) rappresenta un’estensione dei classici modelli idrologici che simulano gli afflussi-deflussi a scala di bacino. CRHyME è un modello fisicamente basato e spazialmente distribuito in cui sono state integrate una serie di routine modellistiche che permettono di descrivere e simulare i fenomeni di dissesto idrogeologico quali l’innesco di frane superficiali e colate detritiche, l’erosione dei bacini idrografici e il trasporto solido in alveo. Generalmente tali fenomeni sono descritti in maniera disaccoppiata o a valle della simulazione idrologica mentre in questa tesi di dottorato, proprio per tenere in considerazione tutti i processi, è stato creato un modello capace di valutare simultaneamente la dinamica dei versanti e la circolazione idrica (superficiale e sotterranea) attraverso un approccio multi-hazard. CRHyME è stato scritto in linguaggio Python, utilizzando le librerie PCRaster e prende ispirazione dal modello PCR-GLOWB-2. Tale modello di tipo distribuito è stato implementato su scala globale per studiare gli effetti dei cambiamenti climatici sulla disponibilità di risorse idriche. Pur conservando l’architettura di PCR-GLOWB-2, CRHyME è stato completamente riscritto con l’obiettivo di lavorare a una risoluzione spaziale più elevata rispetto a PCR-GLOWB-2, utilizzando i database mondiali disponibili per la ricostruzione dei dati territoriali necessari alla valutazione delle pericolosità idrogeologiche. L’utilizzo di questi database generali permette l’implementazione di CRHyME in qualsiasi tipo di bacino idrografico. L'obiettivo del lavoro di tesi è stato inoltre quello di ricostruire gli effetti della futura evoluzione climatica attraverso una visione olistica del dissesto idrogeologico su un territorio a scala locale attraverso l’utilizzo di un modello implementato ad hoc per lo scopo. Una delle principali peculiarità di CRHyME, rispetto ai modelli esistenti, riguarda la possibilità di assimilare direttamente gli outputs climatici, come i dati precipitazioni e della temperatura dal formato di file NETCDF tipico delle elaborazioni climatologiche ma non di quelle idrologiche. CRHyME è stato testato su alcuni casi studio situati in bacini italiani. Due aree studio quali la Valtellina e l’Emilia sono state considerate per le procedure di calibrazione e di validazione del modello. Questi due casi pilota sono stati scelti in quanto in letteratura erano disponibili dati in riferimento a fenomeni di dissesto idrogeologico avvenuti in passato. In particolare, si è posta attenzione ai seguenti aspetti fenomenologici: 1. valutazione del deflusso superficiale presso le stazioni idrometriche poste all’outlets dei bacini, 2. stima del trasporto solido in corrispondenza di alcuni invasi idroelettrici da confrontare poi con i dati di riferimento, e 3. valutazione dell’innesco di frane superficiali e debris flow da validare con gli eventi censiti in letteratura. Oltre a questi casi, sono stati proposti altri due test a scala più locale: il torrente Caldone a Lecco (Lombardia) e il torrente Chiosina a Calenzano (Toscana). Lo scopo di questi nuovi casi studio locali era proprio quello di testare la versatilità del modello rispetto alla variazione della risoluzione spaziale e temporale dei dati iniziali. A valle della calibrazione e della validazione, CRHyME è stato applicato per condurre simulazioni climatiche future considerando tre diversi modelli del programma EURO-CORDEX. L’implementazione ha previsto dapprima un pre-processamento dei dati climatici di temperatura e precipitazione attraverso procedure di downscaling in modo da ricondurre il dato iniziale con risoluzione ≈12 km a quella di 90 m utilizzata dai dati spaziali. In seguito, le simulazioni si sono svolte considerando lo scenario di forzante radiativa massima RCP (Representative Concentration Pathway) = 8.5 e prevendendo due fasi: un primo run sul periodo storico 1986-2005 e un secondo run sul futuro 2006-2075. Il periodo storico è stato utilizzato come riferimento al fine di valutare l’andamento delle tendenze nel periodo futuro. A questo proposito è stata analizzata una serie di parametri chiave relativi ai fenomeni di dissesto idrogeologico prodotti dal modello CRHyME. Tra questi sono stati valutati in dettaglio le portate liquide medie e massime annuali, la produzione media annuale di sedimenti e il numero di inneschi medi di frane registrati durante l’anno. I risultati hanno mostrato un aumento generale dell'intensità del ciclo geo-idrologico, con differenze sostanziali tra la regione alpina rispetto a quella appenninica. In particolare, per la regione alpina le tendenze future segnalano un aumento generale dei dissesti mentre nella regione appenninica il dato è meno evidente con importanti differenze a seconda delle zone investigate. Risultati simili sono stati valutati anche dall'analisi dei valori anomali ovvero dallo studio degli estremi delle distribuzioni del campione di dati analizzati, per i quali si prevede un sensibile aumento nei prossimi decenni. Queste evidenze rappresentano una conferma degli studi condotti dall'IPCC in relazione all'ultimo rapporto sullo stato del clima aggiornato nel Sixth Assessment Report (AR6) in cui, per la prima volta, vengono citati e riportati i possibili effetti causati dal climate change sui fenomeni di dissesto idrogeologico. La propagazione dell’incertezza nel modello deterministico CRHyME è da tenere in considerazione data la sua articolazione e complessità. Infatti, numerose sono state le assunzioni sia per quanto riguarda l’uso e la customizzazione sia dei dati inziali, specialmente quelli spaziali, che per i modelli adottati per simulare i vari processi geo-idrologici. Se da una parte, la ricostruzione del bilancio idrologico superficiale è abbastanza robusta grazie alla maggiore quantità di dati di riferimento disponibili e di metodologie che descrivono i fenomeni coinvolti, le approssimazioni aumentano sensibilmente per quanto riguarda la ricostruzione del ciclo idrologico sotterraneo che coinvolge le falde acquifere e nella valutazione dei processi di dissesto idrogeologico quali l’innesco di frane superficiali e di debris flow, l’erosione e il trasporto solido in alveo. In quest’ambito CRHyME è stato testato nei differenti casi studi dimostrando da una parte buoni risultati ma che tuttavia non riducono in maniera sensibile le incertezze insite nella quantificazione questi processi. La scarsità di dati di riferimento per la calibrazione, e l’estrema variabilità dei parametri necessari per la verifica di stabilità dei pendii o per l’innesco dei fenomeni di trasporto solido limita la validità di un’unica soluzione deterministica. A questo proposito, l’utilizzo metodi di simulazione iterativa tipo Montecarlo, già adottati da altri software che si occupano di analoghe problematiche, potrebbe rappresentare una ragionevole soluzione per trattare con approccio probabilistico i risultati ottenuti dal modello. Di fatto, un primo tentativo in questa direzione è già stato messo in atto attraverso le analisi di sensitività condotte su angolo di attrito, granulometria e contenuto d’acqua del terreno nella fase di calibrazione di CRHyME. La realizzazione di CRHyME a partire dal linguaggio Python, la sua validazione sullo storico e il suo utilizzo per gli scenari di cambiamento climatico sono le attività svolte in questo lavoro di tesi. Costruire un modello generale che tocchi valuti tutti i processi idrogeologici a scala di bacino rappresenta una sfida importante in cui gli scenari di cambiamento climatico aggiungono ulteriore complessità. In quest’ottica, CRHyME, assieme a PCR-GLOWB-2, rappresenta un primo tentativo di integrare tra loro diverse discipline quali la meteorologia, l’idrologia, la geologia, l’informatica ed il calcolo numerico in maniera trasversale allo scopo di modellare i fenomeni di dissesto idrogeologico che risultano tra loro correlati e non disaccoppiati.

Hydrogeological hazards evaluation under climate change scenarios : an application of the CRHyME model (Climatic Rainfall Hydrogeological Modelling Experiment)

ABBATE, ANDREA
2021/2022

Abstract

This thesis work presents the development of a new model called CRHyME for the evaluation of the hazards related to the phenomena of geo-hydrological instability. CRHyME (Climatic Rainfall Hydrogeological Modelling Experiment) represents an extension of the classic hydrological models that simulate inflows-outflows at the basin scale. It is a physically based and spatially distributed model in which a series of routines have been integrated allowing to describe and simulate the phenomena of geo-hydrological instability such as the triggering of shallow landslides as well as debris flows, the erosion of river basins and the sediment transport into the river. Generally, these phenomena are decoupled with respect to the hydrological simulation while in CRHyME they are evaluated simultaneously through a multi-hazard approach. The CRHyME model is part of a geo-hydrological modelling chain. CRHyME was written in Python language, using the PCRaster libraries and takes inspiration from the PCR-GLOWB-2 model. This distributed model has been implemented on a global scale to study the effects of climate change on the availability of water resources. CRHyME has been completely rewritten to work at a higher spatial resolution using the worldwide databases available for the reconstruction of the spatial data necessary for the assessment of geo-hydrological hazards. The use of these general databases allows their implementation in any type of existing river basin. The thesis work aimed to reconstruct the effects of future climate evolution on the local territory through the use of CRHyME. One of the main novelties of the model concerns the possibility of directly assimilating the outputs of climate models, such as precipitation and temperature data from the NETCDF file format that is commonly used for climatic simulation but less adopted in the hydrological field. In this regard, CRHyME has been tested on some case studies located in Italian basins. In particular, two rather extended areas, Valtellina and Emilia, were considered for the calibration and validation procedures of the model thanks also to the availability of literature data concerning geo-hydrological instability phenomena. In particular, CHRyME can: 1 reconstruct the surface runoff at the hydrometric stations located at the outlets of the basins, 2. estimate the solid transport at some hydropower reservoirs compared to the reference data, and 3. evaluate the triggering of shallow landslides and debris flows compared to those recorded in the literature. In addition, two other case studies were proposed: the Caldone river in Lecco (Lombardy) and the Chiosina river in Calenzano (Tuscany). These additional cases aimed to test the versatility of the model with respect to the variation in the spatial and temporal resolution of the initial data. After the calibration and validation, CRHyME was applied to conduct future climate simulations considering three different models proposed by EURO-CORDEX program. Firstly, the implementation involved a pre-processing of temperature and precipitation climate data through downscaling procedures to bring the initial resolution of ≈12 km to the reference ones of 90 m used by spatial data. Subsequently, the simulations were carried out considering the scenario of maximum radiative forcing RCP (Representative Concentration Pathway) = 8.5 and were organized in two phases: a first run on the historical period 1986-2005 and a second run on the future 2006-2075. The historical period was used as a reference to evaluate the trends in the future. In this regard, a series of key parameters related to the phenomena of geo-hydrological instability produced by the CRHyME model was analyzed. Several variables were investigated such as maximum daily precipitations, the mean temperature, the maximum daily water discharges, the annual sediment yield, and the maximum daily number of triggered shallow landslide and debris flow movements. Statistical tests on means and variance were applied to the data series to highlight possible future tendencies in comparison to the reference period. The results have shown a general intensity increase in the geo-hydrological cycle, especially across the Alpine region. In particular, for the Alpine region future trends indicate a general increase in geo-hydrological instabilities while in the Apennine region it is less evident with important differences depending on the investigated areas. Similar results were also assessed from the analysis of the outliers that represent the extremes of the sample distributions, which are projected to increase in the future decades. This evidence is a confirmation of the studies conducted by the IPCC. For the first time, the latest report on the state of the climate, the Sixth Assessment Report (AR6), has included some considerations about the possible effects on the geo-hydrological processes caused by climate change. The propagation of uncertainty in this type of model is certainly important and to be taken into account given its articulation. In fact, the numerous assumptions adopted to deal with the usage and customization of the initial data and with the routines selected to simulate the various geo-hydrological processes. While the reconstruction of the surface hydrological balance is quite robust thanks to the greater amount of available reference data and models describing the phenomena involved, the approximations increase significantly concerning the reconstruction of the groundwater cycle and in the evaluation of geo-hydrological instability processes such as the triggering of surface landslides and debris flow, erosion and solid transport in the riverbed. In this context, CRHyME has been tested in the different case studies demonstrating on the one hand good results which do not significantly reduce the uncertainties inherent in the quantification of these processes. The scarcity of reference data for calibration, the extreme variability of the parameters necessary for slope stability assessment and for identifying the triggering condition of solid transport limit the validity of a single deterministic solution. In this regard, possible simulations using Montecarlo-type methods, already implemented by other software that deals with similar problems, could in the future be a reasonable solution to treat the results obtained by the model probabilistically. The first attempt in this direction was already implemented through the sensitivity analyses conducted on friction angle, particle size and water content of the soil in the calibration phase of CRHyME. The development of CRHyME starting from the Python language, its validation of the historical data and its use for climate change scenarios are the activities carried out in this thesis work. Building a general model that touches on all aspects of this topic is a challenge where climate change scenarios add further complexity. However, CRHyME, together with PCR-GLOWB-2, represents one of the first attempts to integrate different disciplines such as meteorology, climatology, hydrology, geology, computer science and numerical calculation in a transversal way for interpreting and simulating geo-hydrological processes.
BARZAGHI, RICCARDO
PAPINI, MONICA
29-apr-2022
Hydrogeological Hazards evaluation under climate change scenarios : an application of the CRHyME model (Climatic Rainfall Hydrogeological Modelling Experiment)
In questa tesi di dottorato è stato sviluppato un nuovo modello, denominato CRHyME, per la valutazione delle pericolosità legate ai fenomeni di dissesto idrogeologico. CRHyME (Climatic Rainfall Hydrogeological Modelling Experiment) rappresenta un’estensione dei classici modelli idrologici che simulano gli afflussi-deflussi a scala di bacino. CRHyME è un modello fisicamente basato e spazialmente distribuito in cui sono state integrate una serie di routine modellistiche che permettono di descrivere e simulare i fenomeni di dissesto idrogeologico quali l’innesco di frane superficiali e colate detritiche, l’erosione dei bacini idrografici e il trasporto solido in alveo. Generalmente tali fenomeni sono descritti in maniera disaccoppiata o a valle della simulazione idrologica mentre in questa tesi di dottorato, proprio per tenere in considerazione tutti i processi, è stato creato un modello capace di valutare simultaneamente la dinamica dei versanti e la circolazione idrica (superficiale e sotterranea) attraverso un approccio multi-hazard. CRHyME è stato scritto in linguaggio Python, utilizzando le librerie PCRaster e prende ispirazione dal modello PCR-GLOWB-2. Tale modello di tipo distribuito è stato implementato su scala globale per studiare gli effetti dei cambiamenti climatici sulla disponibilità di risorse idriche. Pur conservando l’architettura di PCR-GLOWB-2, CRHyME è stato completamente riscritto con l’obiettivo di lavorare a una risoluzione spaziale più elevata rispetto a PCR-GLOWB-2, utilizzando i database mondiali disponibili per la ricostruzione dei dati territoriali necessari alla valutazione delle pericolosità idrogeologiche. L’utilizzo di questi database generali permette l’implementazione di CRHyME in qualsiasi tipo di bacino idrografico. L'obiettivo del lavoro di tesi è stato inoltre quello di ricostruire gli effetti della futura evoluzione climatica attraverso una visione olistica del dissesto idrogeologico su un territorio a scala locale attraverso l’utilizzo di un modello implementato ad hoc per lo scopo. Una delle principali peculiarità di CRHyME, rispetto ai modelli esistenti, riguarda la possibilità di assimilare direttamente gli outputs climatici, come i dati precipitazioni e della temperatura dal formato di file NETCDF tipico delle elaborazioni climatologiche ma non di quelle idrologiche. CRHyME è stato testato su alcuni casi studio situati in bacini italiani. Due aree studio quali la Valtellina e l’Emilia sono state considerate per le procedure di calibrazione e di validazione del modello. Questi due casi pilota sono stati scelti in quanto in letteratura erano disponibili dati in riferimento a fenomeni di dissesto idrogeologico avvenuti in passato. In particolare, si è posta attenzione ai seguenti aspetti fenomenologici: 1. valutazione del deflusso superficiale presso le stazioni idrometriche poste all’outlets dei bacini, 2. stima del trasporto solido in corrispondenza di alcuni invasi idroelettrici da confrontare poi con i dati di riferimento, e 3. valutazione dell’innesco di frane superficiali e debris flow da validare con gli eventi censiti in letteratura. Oltre a questi casi, sono stati proposti altri due test a scala più locale: il torrente Caldone a Lecco (Lombardia) e il torrente Chiosina a Calenzano (Toscana). Lo scopo di questi nuovi casi studio locali era proprio quello di testare la versatilità del modello rispetto alla variazione della risoluzione spaziale e temporale dei dati iniziali. A valle della calibrazione e della validazione, CRHyME è stato applicato per condurre simulazioni climatiche future considerando tre diversi modelli del programma EURO-CORDEX. L’implementazione ha previsto dapprima un pre-processamento dei dati climatici di temperatura e precipitazione attraverso procedure di downscaling in modo da ricondurre il dato iniziale con risoluzione ≈12 km a quella di 90 m utilizzata dai dati spaziali. In seguito, le simulazioni si sono svolte considerando lo scenario di forzante radiativa massima RCP (Representative Concentration Pathway) = 8.5 e prevendendo due fasi: un primo run sul periodo storico 1986-2005 e un secondo run sul futuro 2006-2075. Il periodo storico è stato utilizzato come riferimento al fine di valutare l’andamento delle tendenze nel periodo futuro. A questo proposito è stata analizzata una serie di parametri chiave relativi ai fenomeni di dissesto idrogeologico prodotti dal modello CRHyME. Tra questi sono stati valutati in dettaglio le portate liquide medie e massime annuali, la produzione media annuale di sedimenti e il numero di inneschi medi di frane registrati durante l’anno. I risultati hanno mostrato un aumento generale dell'intensità del ciclo geo-idrologico, con differenze sostanziali tra la regione alpina rispetto a quella appenninica. In particolare, per la regione alpina le tendenze future segnalano un aumento generale dei dissesti mentre nella regione appenninica il dato è meno evidente con importanti differenze a seconda delle zone investigate. Risultati simili sono stati valutati anche dall'analisi dei valori anomali ovvero dallo studio degli estremi delle distribuzioni del campione di dati analizzati, per i quali si prevede un sensibile aumento nei prossimi decenni. Queste evidenze rappresentano una conferma degli studi condotti dall'IPCC in relazione all'ultimo rapporto sullo stato del clima aggiornato nel Sixth Assessment Report (AR6) in cui, per la prima volta, vengono citati e riportati i possibili effetti causati dal climate change sui fenomeni di dissesto idrogeologico. La propagazione dell’incertezza nel modello deterministico CRHyME è da tenere in considerazione data la sua articolazione e complessità. Infatti, numerose sono state le assunzioni sia per quanto riguarda l’uso e la customizzazione sia dei dati inziali, specialmente quelli spaziali, che per i modelli adottati per simulare i vari processi geo-idrologici. Se da una parte, la ricostruzione del bilancio idrologico superficiale è abbastanza robusta grazie alla maggiore quantità di dati di riferimento disponibili e di metodologie che descrivono i fenomeni coinvolti, le approssimazioni aumentano sensibilmente per quanto riguarda la ricostruzione del ciclo idrologico sotterraneo che coinvolge le falde acquifere e nella valutazione dei processi di dissesto idrogeologico quali l’innesco di frane superficiali e di debris flow, l’erosione e il trasporto solido in alveo. In quest’ambito CRHyME è stato testato nei differenti casi studi dimostrando da una parte buoni risultati ma che tuttavia non riducono in maniera sensibile le incertezze insite nella quantificazione questi processi. La scarsità di dati di riferimento per la calibrazione, e l’estrema variabilità dei parametri necessari per la verifica di stabilità dei pendii o per l’innesco dei fenomeni di trasporto solido limita la validità di un’unica soluzione deterministica. A questo proposito, l’utilizzo metodi di simulazione iterativa tipo Montecarlo, già adottati da altri software che si occupano di analoghe problematiche, potrebbe rappresentare una ragionevole soluzione per trattare con approccio probabilistico i risultati ottenuti dal modello. Di fatto, un primo tentativo in questa direzione è già stato messo in atto attraverso le analisi di sensitività condotte su angolo di attrito, granulometria e contenuto d’acqua del terreno nella fase di calibrazione di CRHyME. La realizzazione di CRHyME a partire dal linguaggio Python, la sua validazione sullo storico e il suo utilizzo per gli scenari di cambiamento climatico sono le attività svolte in questo lavoro di tesi. Costruire un modello generale che tocchi valuti tutti i processi idrogeologici a scala di bacino rappresenta una sfida importante in cui gli scenari di cambiamento climatico aggiungono ulteriore complessità. In quest’ottica, CRHyME, assieme a PCR-GLOWB-2, rappresenta un primo tentativo di integrare tra loro diverse discipline quali la meteorologia, l’idrologia, la geologia, l’informatica ed il calcolo numerico in maniera trasversale allo scopo di modellare i fenomeni di dissesto idrogeologico che risultano tra loro correlati e non disaccoppiati.
File allegati
File Dimensione Formato  
Tesi WordAndrea_Rev_AA_LL_accepted_FIN_CorrREV.pdf

solo utenti autorizzati dal 21/04/2023

Dimensione 27.12 MB
Formato Adobe PDF
27.12 MB Adobe PDF   Visualizza/Apri

I documenti in POLITesi sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/187061