Appunti rischi geologici

Rischi naturali

Rassegna sui principali fattori di rischio naturale... ma come vedremo tra poco dovremmo parlare di «fattori di pericolosità naturale».

Natural hazard

Un natural hazard è un processo fisico che può potenzialmente risultare dannoso per l’uomo e l’ambiente.

• Processi geologici (terremoti, frane, vulcani, ecc.).
• Processi atmosferici (eventi meteorici estremi, tornado, fulmini, ecc.).
• Combinazione (frane indotte da pioggia, alluvioni).
• Altri processi (epidemie, incendi, ecc.).

I principali fattori di rischio «naturali»

• Siccità
• Mareggiate
• Eventi meteorici
• Incendi
• Alluvioni
• Eruzioni vulcaniche
• Frane
• Terremoti
• Tsunami
• Sink-hole

Concetto di “naturale”

Secondo una definizione stringente, sono naturali quei rischi che derivano da processi in cui non entra in gioco il fattore umano come causa innescante del processo stesso. Se parliamo invece in termini più generali di rischi geologici, entrano in gioco anche quei processi che sono indotti o accelerati dall’attività antropica.

Rischi geologici

I rischi geologici derivano da un sottoinsieme di eventi naturali (cioè quelli inerenti alla sfera «GEO») e processi innescati/accelerati dall’attività antropica (ed interagenti con la sfera «GEO»):

• Rischio sismico
• Rischio vulcanico
• Rischio “idrogeologico” (frana – Inondazione)
• Rischio sprofonamento (sinkhole)
• Rischio «geotecnico» (subsidenza-cedimento)
• Rischio di inquinamento

Definizioni generiche alla definizione più rigorosa

Le definizioni viste in precedenza suggeriscono che il rischio possa essere definito come la probabilità di subire danni a seguito di un evento (nel nostro caso naturale, o comunque geologico). Sebbene il concetto espresso in questi termini abbia dominato anche la letteratura scientifica in passato, questa definizione è stata sostanzialmente superata.

Cos'è il rischio?

Il rischio è una misura dei danni attesi in conseguenza del verificarsi di un evento dotato di una certa energia. Un evento naturale diventa un fattore di rischio quando ci sono persone e/o beni (case, infrastrutture, attività economiche, ecc.) che possono subire danni dall’evento stesso. Il rischio può essere definito come il valore atteso di perdite (vite umane, feriti, danni alle proprietà e alle attività economiche) dovute al verificarsi di un evento di una data intensità, in una particolare area, in un determinato periodo di tempo. Il rischio, quindi, è traducibile nell'equazione: R = P x V x E.

Parametri del rischio

R = H (P) x V x E

H (Hazard o Pericolosità) è un parametro legato all’evento.
E (Esposizione) è un parametro legato alla presenza di beni e/o persone nell’area colpita dall’evento e che da quest'ultimo possono quindi subire danni.
V (Vulnerabilità) è un parametro legato alla capacità di beni e/o persone di sopportare le conseguenze dell’evento.

H: parametro legato a intensità e frequenza dell’evento che può causare danni. In modo più rigoroso possiamo dire che è la probabilità che un evento naturale di una data intensità si verifichi in un determinato intervallo di tempo in una certa area. La «regola» dei processi naturali: eventi di elevata intensità sono più rari degli eventi di minore energia.

• La relazione di Gutenberg – Richter per i terremoti.
• Un esempio di curva magnitudo - frequenza per le frane.

Definizione di pericolosità

Abbiamo detto che la pericolosità è la probabilità che un certo tipo di evento, cioè dotato di una certa energia, colpisca una determinata area in un dato intervallo di tempo. In altre parole, si tratta di rispondere a 3 domande relative all’evento atteso:

• Come (cioè con che intensità)?
• Dove?
• Quando?

Doverose precisazioni

Determinare la pericolosità significa in qualche modo fare una previsione dell’evento. Tuttavia, è importante chiarire fin da subito che questo tipo di previsione non consiste nel definire luogo e ora in cui si verificherà un evento (come vedremo questo è possibile solo in alcuni casi e solo nel brevissimo termine temporale, cioè nell’imminenza di un evento e, quindi, ai fini della gestione dell’emergenza).

Scala spaziale e temporale

Se ragioniamo su un’ampia scala spaziale e temporale, che è quella tipica degli studi sui rischi naturali, gli attuali strumenti conoscitivi ci consentono di fornire indicazioni in termini probabilistici, cioè in merito alla probabilità che in un dato intervallo di tempo si possa verificare un evento di una certa intensità nell’area di nostro interesse. Fissati l’intervallo di tempo di riferimento e l’area di interesse, un evento di alta energia è meno frequente e quindi meno probabile (e, in definitiva, meno «pericoloso») di uno ad alta energia.

E: È la quantità – che può essere espressa in valore monetario – di persone e/o beni che possono essere colpite dall’evento e, quindi, subire danni.

V: Esprime il grado di danno atteso in funzione di un certo evento di data intensità. In altre parole, è la capacità di persone e/o beni esposti di «sopportare» le conseguenze dell’evento.

• H = f (I, x-y, t)
• E = f (I, x-y, t)
• V = f (I)

Dove: I = intensità (energia o magnitudo) del processo; x-y = area di riferimento; t = tempo (o, per meglio dire, intervallo di tempo di riferimento).

Definizioni di vulnerabilità e esposizione

Le Nazioni Unite (UN), attraverso i vari uffici che nel tempo si sono occupati della questione (UNDHA, UNDP, UNISDR, UNDRR), sono ritornate molte volte sul glossario relativo ai rischi naturali, modificando in più occasioni la definizione di pericolosità, vulnerabilità, esposizione.

Il rischio era definito dall’UNDRO (1979) come valore atteso dei danni alle persone, ai beni, alle attività economiche per effetto di uno specifico fenomeno naturale con probabilità di occorrenza H in uno specifico tempo t, ed era dato dal prodotto Rt = H x V x E (1), dove H è la pericolosità, V è la vulnerabilità ed E è l’esposizione (numero di persone, ammontare dei beni monetizzabili, ecc.) degli elementi a rischio. La (1) è stata riproposta testualmente in un lavoro di Varnes (1984) e viene spesso indicata come equazione di Varnes.

Modifiche e definizioni successive

Nel corso del tempo, il significato di alcune grandezze che compaiono nell’equazione ha subito modifiche anche sostanziali, ma in Italia, ancora oggi l’equazione di Varnes è il punto di riferimento.

Di particolare rilevanza il rapporto del 2004 “Living with Risk” che modifica in modo sostanziale il significato di vulnerabilità, definendola come: The conditions determined by physical, social, economic, and environmental factors or processes, which increase the susceptibility of a community to the impact of hazards. Sono apportate una serie di modifiche rispetto alla classica versione del 1979, che possono essere così sintetizzate:

• La vulnerabilità non è più legata esclusivamente all’evento, ma dipende anche da fattori e da processi sociali ed economici.
• Essa non è più interpretata come mera aliquota del danno, ma come condizione che incrementa la suscettibilità all’impatto.
• L’elemento a rischio è la comunità.

Per l’Unione Europea la vulnerabilità è data da “the characteristics and circumstances of a community, system or asset that make it susceptible to the damaging effects of a hazard. In probabilistic/quantitative risk assessments the term vulnerability expresses the part or percentage of exposure that is likely to be lost due to a certain hazard”.

Il documento fa propria la definizione dell’ONU riportata nel quaderno “Terminology on Disaster Risk Reduction”, predisposto nel 2009 dall’UNISDR (United Nations International Strategy for Disaster Reduction) indicata nel seguito come UNISDR_2009. Questa nuova definizione differisce, in parte, da quella ISDR_2004 perché manca il riferimento ai processi sociali ed economici e perché richiama la definizione quantitativa di UNDRO_1979. Così si recuperano, tenendoli distinti, sia l’aspetto semantico, che definisce in tutte le sue sfaccettature il concetto di vulnerabilità, sia quello operativo che considera la vulnerabilità come una variabile alla quale attribuire un valore numerico.

In Italia, secondo il Glossario del DPC, la vulnerabilità è l’attitudine di una determinata componente ambientale (popolazione umana, edifici, servizi, infrastrutture, ecc.) a sopportare gli effetti di un evento, in funzione dell’intensità dello stesso. La vulnerabilità esprime il grado di perdite di un dato elemento o di una serie di elementi causato da un fenomeno di una data forza. È espressa in una scala da zero a uno, dove zero indica che non ci sono stati danni, mentre uno corrisponde alla distruzione totale.

Da questa sommaria rassegna appare evidente che tutte le definizioni successive a quella del 1979 appaiono alquanto macchinose, specie se confrontate con la sintetica chiarezza della definizione UNDRO.

Rischi e vulnerabilità

In sintesi, la vulnerabilità, in questi glossari, è data:

• Dalle condizioni determinate da fattori e processi fisici, sociali, economici e ambientali (UNISDR_2004).
• Oppure dalle caratteristiche e circostanze di una comunità, sistema o attività (UNISDR_2009). In entrambi i casi le condizioni o le caratteristiche e circostanze incidono sulla suscettibilità agli effetti dannosi (UNISDR_2009) o all’impatto (UNISDR_2004) di un hazard.

La capacità (Capacity) di fronteggiare l’evento può essere considerata come componente della vulnerabilità o come concetto autonomo da inserire, come ulteriore fattore, nell’equazione del rischio.

Pericolosità vs. rischio

Il livello di rischio connesso con un evento naturale (sisma, alluvione, eruzione, frana) è direttamente proporzionale all’intensità (dimensione/energia) del processo naturale ma anche (e soprattutto) al numero di persone e/o al valore dei beni che possono subire danni ed all’entità dei danni che si possono subire in funzione della capacità di resistere.

• Eventi molto “intensi” (ad elevata energia) sono rari: la pericolosità è bassa; tuttavia, l’intensità elevata rende alti i livelli di vulnerabilità ed esposizione (se sono presenti elementi esposti!). Il rischio connesso può quindi risultare alto.
• Eventi ad energia media e bassa sono frequenti: la pericolosità è alta; il rischio connesso può risultare alto se sono presenti persone e beni esposti con una vulnerabilità tale da subire danni significativi da un evento non propriamente “catastrofico”.

Definizione quantitativa del rischio

Pericolosità (Hazard) [H]: Si definisce pericolosità la probabilità (p) di occorrenza di un fenomeno (F) di una certa intensità in un determinato intervallo di tempo e in una certa area. (Varnes et al., 1984)

H = p(F = x,y,z,t)

Elemento a rischio (Element at risk) [E]: Si definiscono elementi a rischio la popolazione, le proprietà, le attività economiche (compresi i servizi pubblici) esposte a rischio in una data area. (Varnes et al., 1984)

Esposizione al rischio (Exposition) [Es]: Probabilità che un elemento (E) sia esposto al rischio all’occorrenza di un fenomeno di una certa intensità, in un certo momento e in un certo luogo. È dunque la probabilità che un certo elemento sia soggetto ad una certa pericolosità. In altri termini, l’esposizione può essere vista come la probabilità che un elemento si trovi in un certo punto in un certo momento, e coincide di fatto con la sua mobilità. (Giacomelli et al., 2003)

Es = p(E = x,y,z,t)

Valore dell’elemento a rischio (Worth of element at risk) [W]: Valore economico o numero di unità relativo ad ognuno degli elementi a rischio.

Vulnerabilità (Vulnerability) [V]: Si definisce vulnerabilità il grado di perdita prodotto da un fenomeno potenzialmente distruttivo di data intensità, su di un dato elemento a rischio; il suo valore varia da 0% a 100%.

Rischio specifico (Specific risk) [Rs]: Si definisce rischio specifico il grado di perdita atteso dovuto ad un particolare evento naturale potenzialmente distruttivo.

Rs = H * V * Es

Rischio totale (Total risk) [Rt]: Si definisce rischio totale il numero atteso di vittime, feriti, danni alle proprietà, distruzione di attività economiche, dovuti ad un particolare fenomeno. È espresso dal prodotto del rischio specifico per il valore degli elementi a rischio (W).

R = H * V * Es * W

Rischio residuo (Residual risk) [Rr]: Si definisce rischio residuo il livello di rischio ancora presente a seguito degli interventi di mitigazione e prevenzione adottati (che producono una variazione del livello di rischio R).

Resilienza

La resilienza è la capacità di un sistema, di una comunità o di una società esposti ai pericoli di resistere, assorbire, adattarsi e recuperare dagli effetti di un pericolo in modo tempestivo ed efficiente, anche attraverso la conservazione e il ripristino delle sue strutture e funzioni di base essenziali.

Fattori che controllano la resilienza

• Consapevolezza pubblica (public awareness): L'estensione delle conoscenze comuni sui rischi di catastrofi, i fattori che portano a catastrofi e le azioni che possono essere intraprese individualmente e collettivamente per ridurre l'esposizione e la vulnerabilità ai pericoli.
• Preparazione (Preparedness): Le conoscenze e le capacità sviluppate dai governi, dalle organizzazioni di risposta e recupero professionali (ad es., Protezione Civile, ISS, ecc.), dalle comunità e dagli individui per anticipare, rispondere e recuperare efficacemente dagli impatti di catastrofi probabili, imminenti o attuali.
• Capacità (Capacity): La combinazione di tutti i punti di forza, gli attributi e le risorse disponibili all'interno di una comunità, società o organizzazione per gestire e ridurre i rischi e rafforzare la resilienza.
• Recupero (Recovery): Decisioni e azioni volte a ripristinare o migliorare mezzi di sussistenza, salute, nonché beni, sistemi e attività economici, fisici, sociali, culturali e ambientali di una comunità o società colpita da calamità, allineandosi con i principi dello sviluppo sostenibile, incluso il principio del «building back better» per evitare o ridurre il rischio di disastri futuri.

Conoscere il rischio per gestirlo (e ridurlo)

Il calcolo del rischio è solo la prima parte della più complessa ed articolata «gestione del rischio». Infatti, una volta quantificato il rischio esistente, si deve passare ad una fase di valutazione su come trattarlo: accettarlo o ridurlo?

Valutazione e gestione del rischio

1. Identificazione della fonte di rischio
2. Analisi quantitativa del rischio
3. Decisione ed eventuale implementazione di interventi di mitigazione
4. Monitoraggio degli interventi
5. Controllo dell’efficacia

Si possono prevedere gli eventi naturali con effetti catastrofici?

Approccio probabilistico vs. approccio deterministico - 1

Spesso si usa un approccio probabilistico basato essenzialmente sul concetto di «tempo di ritorno», cioè il tempo medio intercorrente tra il verificarsi di due eventi successivi di entità uguale o superiore ad un valore di assegnata intensità o analogamente, il tempo medio in cui un valore di intensità assegnata viene uguagliato o superato almeno una volta. Approccio fortemente basato sui dati storici! Nei rischi naturali di tipo geologico, per il calcolo di H sono essenziali le geoscienze, che concorrono anche alla quantificazione di E (per quantificare E devo infatti sapere dove arriverà una frana, quali saranno le aree sommerse da un’alluvione, quale sarà l’area interessata dallo scuotimento sismico o dagli effetti di un’eruzione vulcanica, ecc.).

Approccio probabilistico vs. approccio deterministico - 2

Un approccio non necessariamente alternativo, ma piuttosto integrativo, si basa sul monitoraggio del territorio per cogliere i segni premonitori di «catastrofi naturali imminente». Grandi incertezze legate soprattutto al periodo relativamente breve di «auscultazione» della Terra. Strumento comunque utile, per alcune tipologie di processo, alla previsione di breve termine.

Geodinamica e pericolosità geologiche

La terra è in lento ma in continuo movimento. Il Pianeta Terra come «organismo vivente»:

• La struttura della Terra
• Terremoti e vulcani
• Litosfera - atmosfera – idrosfera

Tettonica delle Placche: l’evoluzione della Terra dalla sua formazione è il risultato delle enormi forze in gioco a livello nucleo-mantello-crosta. LE FORZE ENDOGENE. Come si manifestano le forze endogene in superficie: vulcani e terremoti. Cosa si muove e rispetto a cosa? Noi viviamo sulla superficie di un sottile strato, solo 35 Km di spessore.