Progetto Cubist - Prin 2005-2007
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Il progetto Il progetto CUBISTCUBIST::RicercaRicerca e e Costruzione di SistemiCostruzione di SistemiInformativiInformativi per la caratterizzazione per la caratterizzazionemorfoclimatica morfoclimatica eded idrologica delidrologica delterritorio italianoterritorio italiano
Pierluigi Claps [[email protected]]
www.cubist.polito.lt
E. Bartolini, M. Berardi, M. De Agostino, E. Gallo,G. Laguardia, F. Laio, G. Vezzù, A. Viglione
Environment Including Global Change - Palermo - Ottobre 2009
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CCharacterisationharacterisation ofof UUngaugedngauged BBasins byasins by IIntegratedntegrated uuSSee ofof hydrological hydrological TTechniquesechniques
Finanziamenti MIUR PRIN (2005 e 2007)
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Specificità della ricerca
Integrazione tra indagini modellistiche e sperimentali suiprocessi idrologici ed analisi statistica di dati idroclimatologicisu area vasta.
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Obiettivi: Miglioramento della previsione probabilistica delleportate caratteristiche (medie o estreme) in bacini nonstrumentati del territorio italiano.
Miglioramento della capacità di ricostruzione di scenariidrologici a partire da scenari climatologici
Per entrambi: Necessaria una rappresentazionequantitativa della variabilità spaziale di grandezzemorfo-climatiche, per la caratterizzazione dei baciniidrografici
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Necessità di unabase-datinazionale
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Banca Dati Idrologica
Fonti: Pubblicazione n. 17 del Servizio Idrografico ItalianoAnnali IdrologiciProgetto VAPI (GNDCI)Banca dati ENEABanca dati UCEAProgetti operativi regionali
6000 stazioni pluviometriche (Estremi annui 1-24 h) 700 stazioni termometriche (medie mensili) 400 stazioni idrometriche (bacini idrografici)
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Esempio: Portate al colmo di piena
Serie storiche delle portate alcolmo di piena ottenute dallaPubblicazione 17 del S.I.M.N.,con copertura temporale fino al1970, integrate con i daticollezionati nel progetto VAPI-GNDCI
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Analisi di DEM ed calcolo di parametri morfologici
• DEM NASA-SRTM• Tools di GRASS,librerie Fluidturtle(R. Rigon) e librerie statistiche di R• Ambiente Linux e software Open-Source
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DEM Direzioni di drenaggio
Aree contribuenti
Distanze dalla sezione di Chiusura
Rete di drenaggio
Parametri topologici delle reti idrografiche
Caratteristiche altimetriche, di forma, geografiche
Fino a 40 diversi parametri, alcuni complessi
parametri geomorfologici
Ordini di Strahler
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ALTRE CARATTERISTICHE DELTERRITORIO (ES. NDVI MEDIO)
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ENTITY-RELATIONSHIP MODEL
• Portate mediee di piena percirca 400bacini
• circa 50parametrimorfoclimaticiper ogni bacino
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Accesso e manipolazione dati
Sistemi client e web-based permettono accesso pieno ediretto ai dati
I DB geografici possono essere navigati ed interrogatiattraverso sistemi GIS desktop e web-based
È stato implementato un potente ambiente OLAP finalizzatoall’esplorazione di cubi di dati e all’applicazione di tecnologiedi Business Intelligence in idrologia
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I DB geografici possono essere navigatied interrogati attraverso sistemi GIS
desktop e web-based
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Stazione Compartimento data descrizione valore um
GIFFONE Catanzaro 1-gen-59 Pioggia breve 3h 360 mm
SALERNO Napoli 1-gen-54 Pioggia breve 3h 277 mm
BOLZANETO Genova 1-gen-70 Pioggia breve 3h 274 mm
SELLA DI SAVONA Genova 1-gen-92 Pioggia breve 3h 271 mm
CRETO Po 1-gen-69 Pioggia breve 3h 270 mm
PIEDIMONTE D'ALIFE Napoli 1-gen-66 Pioggia breve 3h 259.6 mm
CASTELLUCCIO Pisa 9-mag-84 Pioggia breve 3h 258.8 mm
FLERI Palermo 1-gen-79 Pioggia breve 3h 254 mm
SUCCISO Po 1-gen-72 Pioggia breve 3h 247 mm
SERRA S. BRUNO Catanzaro 1-gen-35 Pioggia breve 3h 240 mm
TIGLIOLO Genova 1-gen-82 Pioggia breve 3h 237.8 mm
CORITIS Venezia 21-ago-69 Pioggia breve 3h 231 mm
PADULI Diga Po 1-gen-72 Pioggia breve 3h 229.4 mm
LAVAGNINA (Centrale) Po 1-gen-35 Pioggia breve 3h 225 mm
S. LUCA Catanzaro 1-gen-64 Pioggia breve 3h 224 mm
ARIIS Venezia 22-ago-65 Pioggia breve 3h 223.2 mm
CISERIIS Venezia 26-set-91 Pioggia breve 3h 218.4 mm
TAVARONE Genova 1-gen-70 Pioggia breve 3h 217.4 mm
LENTINA (Contrada) Palermo 1-gen-65 Pioggia breve 3h 216 mm
MUSI Venezia 26-set-91 Pioggia breve 3h 213.6 mm
I 20 massimi pluviometrici piùseveri dal 1922 al 1992
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Rappresentazione quantitativa della variabilitàspaziale di grandezze morfo-climatiche
• Temperature medie
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8
8
1
21010 !
=
=i
tg iItop"
Definisce quantitativamente laconcavità del territorio,parametro definitoempiricamente da Gentilli(1959) e identificato comeindice topografico. La variabilepermette di individuare lelocalità allocate all’interno divalli o conche che possonoinfluenzare notevolmente ilregime termometrico. Lestazioni ad elevato Itop10sono localizzateesclusivamente nelle strettevallate alpine.
Definizione di variabili geografiche e morfologiche
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Analisi di grandezze climatiche – Temperatura media annua
Ta= 39.94– 0,0053 Z– 0,5739 Lat+ 0,0011 MARE_MEDGEO
+ 0.068 ESPSEA+ 0,1375 Itop10+ ereg
Il gradiente termico è di 1°Cper ogni 190 m di quota, e di0.57 per ogni grado dilatitudine, in buon accordo con ivalori di letteratura.
Claps, Giordano, Laguardia, ASCE JHE, 2008
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Classificazione quantitativa di caratteri morfoclimaticidei bacini Italiani
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0° ÷ 1° 1° ÷ 3° > 3°
0 ÷ 200 mAlluvial plain
(floodplain)Piedmont -
200 ÷ 600 m Gentle slope hill Hill -
600 ÷ 1700 m PlateauSecondary mountain
range
Steep secondary
mountain range
> 1700 m Mountainous plateauPrimary mountain
rangeIsolated peak E
lev
ati
on
cla
sses
(m
a.s
.l.)
Slope classes
Classificazione morfologica quantitativa del territorio tramite wavelet
Esempio 1: Morfologia
Claps, De Agostino, Laguardia, submitted, 2009
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Months
NDVI
Arid Alpine Padane Subhumid Evergreen Humid
ClassificationNot classifiedSemiaridAlpinePadaneSubhumidEvergreenHumid
F1
F2
0 2 4 6 8 10 122
3
4
5
6
7
8
9
10
0.5
1
1.5
2
2.5
x 10-4Phase 1 - phase 2 density plot
Average NDVI time series for the clusters
Classificazione della vegetazione in base a tipo fenologicoStagionalità di NDVI riprodotta mediante serie di Fourier. Ampiezza e fasedelle armoniche sono state riconosciute essere dipendenti da fattoriclimatici.
esempio 2: Vegetazione
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Connessioni tragrandezze morfo-climatiche
edeflussi fluviali
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0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 20000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Annual runoff (mm)
Estimated annual runoff (mm)
D1/3=-24.1123+4.8613*ln(A)+-0.15474*Ta R2=0.83571
Arid
Alpine
Subhumid
Evergreen
Humid
Annual rainfall and avg. temperature
0 1 2 3 4 50
5
10
15
20
log10(Area)
% stations
261 stazioni idrometriche italianecon disponibilità di pioggia edeflusso medi annui. Ladimensione dei bacini sottesivaria da 6 a 70910 km2.
Applicazione: analisi regionaledel deflusso medio annuo