Probability Distributions and Return Periods of Extreme Rainfall Events in the Zagros Mountains: Karkheh Basin Floods

La pioggia è una parte fondamentale della vita, ma quando cade troppo forte o troppo velocemente, si trasforma da una risorsa vitale in una forza distruttiva. Nel mondo dell'idrologia, la scienza del movimento dell'acqua, i ricercatori non si limitano a contare quanta pioggia cada; cercano di capire quanto spesso si verifichino gli eventi meteorologici più estremi. Questo è lo studio dei "periodi di ritorno", un concetto che stima quanti anni potrebbero passare prima che un evento di precipitazione di una specifica entità si ripresenti. È un calcolo cruciale per gli ingegneri che progettano ponti e dighe, e per le comunità che pianificano dove costruire abitazioni. Quando il clima cambia, questi modelli possono mutare, rendendo inaffidabili le vecchie mappe del rischio. Comprendere se un'alluvione sia un'anomalia rara o il segno di una nuova normalità è essenziale per proteggere vite e infrastrutture in un mondo che si riscalda.

Nelle aspre montagne dello Zagros, nell'Iran occidentale, un team di scienziati ha recentemente rivolto la propria attenzione al bacino del fiume Karkheh, una regione che ha affrontato alluvioni devastanti nella primavera del 2019. I ricercatori si sono posti l'obiettivo di analizzare i dati delle precipitazioni di quest'area per determinare quanto fossero estremi quei temporali e per capire il modo migliore per prevedere disastri futuri. Si sono concentrati sulle precipitazioni giornaliere più intense registrate in diverse stazioni meteorologiche sparse nel bacino. Esaminando decenni di dati storici, hanno cercato di individuare il modello matematico che meglio descrive questi eventi rari e ad alta intensità. Il loro obiettivo era andare oltre le semplici medie e comprendere la vera natura dei temporali più pericolosi, che spesso non seguono le stesse regole del tempo meteorologico tipico.

Lo studio ha rivelato che, sebbene la quantità totale di pioggia che cade nella regione durante un intero anno non sia cambiata significativamente, l'intensità dei rovesci giornalieri più pesanti è in aumento. Ciò suggerisce che la regione stia vedendo eventi estremi più frequenti, anche se l'umidità complessiva dell'anno rimane costante. I ricercatori hanno esaminato i dati di sette stazioni di monitoraggio, ma si sono concentrati l'analisi dettagliata su quattro località che disponevano di record sufficientemente lunghi da essere statisticamente affidabili. In questi siti, hanno scoperto che i dati delle precipitazioni non seguivano una curva standard a campana. Al contrario, i dati erano asimmetrici, il che significa che i valori estremi erano più comuni di quanto una semplice media avrebbe previsto. Questa asimmetria indica che la regione è soggeta a improvvisi e violenti scoppi di pioggia che possono travolgere il paesaggio.

Una delle scoperte più significative riguardava i temporali specifici che hanno colpito nel marzo e aprile 2019. Presso la stazione di Poldokhtar, situata a monte vicino alla sorgente del fiume, un singolo giorno di marzo ha registrato 139,4 millimetri di pioggia. Alla stazione di Nurabad, un'altra località nel bacino, sono caduti 101 millimetri ad aprile. Questi non sono stati solo giorni pesanti; sono stati outlier statistici. Quando i ricercatori hanno calcolato quanto spesso tali eventi dovrebbero verificarsi, hanno scoperto che questi temporali erano probabilmente destinati a verificarsi solo una volta ogni 70-200 anni. Ciò colloca le alluvioni del 2019 fermamente nella categoria dei disastri rari ed estremi. L'analisi ha mostrato che la portata del fiume, ovvero il volume d'acqua che scorre attraverso il fiume, è aumentata fino a quasi 4.700 metri cubi al secondo durante il picco dell'evento, un livello che ha causato alluvioni diffuse e danni in diverse province.

Per effettuare queste previsioni, il team ha testato diversi modelli matematici, che sono essenzialmente diversi modi di adattare una curva ai dati delle precipitazioni. Hanno scoperto che nessun singolo modello funzionava perfettamente per ogni località. Per la stazione con la storia di record più lunga, che spaziava su 72 anni, un modello noto come distribuzione di Gumbel forniva il miglior adattamento. Tuttavia, per le stazioni con record più brevi, un modello diverso chiamato distribuzione Gamma inversa si è rivelato più accurato. Questa distinzione è vitale perché usare il modello sbagliato può portare a sottostimare il rischio di un'alluvione. I ricercatori hanno anche calcolato la "Precipitazione Massima Probabile", che è una stima della pioggia più pesante che potrebbe fisicamente cadere nella regione nelle condizioni più estreme. Utilizzando un metodo raffinato, hanno stimato che Poldokhtar potrebbe potenzialmente ricevere fino a 161 millimetri di pioggia in un giorno, una cifra leggermente superiore a quella effettivamente registrata nel 2019.

Lo studio ha anche affrontato le cause della devastazione del 2019. Sebbene i cambiamenti nell'uso del suolo e le costruzioni lungo le rive dei fiumi abbiano certamente peggiorato i danni, la causa primaria è stata l'enorme volume di pioggia. I ricercatori hanno osservato che i temporali facevano parte di un fenomeno atmosferico più ampio che ha portato un'umidità record nelle montagne. La tempistica è stata particolarmente crudele; le forti piogge sono cadute in primavera, quando il terreno era già saturo a causa del disgelo invernale, lasciando il suolo incapace di assorbire ulteriore acqua. Questa combinazione di pioggia intensa e paesaggio saturo ha trasformato il bacino del Karkheh in una zona di alluvioni lampo. I dati suggeriscono che, sebbene la precipitazione annuale totale non sia cambiata drasticamente, la frequenza di questi temporali ad alta intensità e breve durata è in aumento, un modello che si allinea alle preoccupazioni più ampie riguardanti l'intensificazione degli eventi meteorologici estremi causata dal cambiamento climatico.

In definitiva, questa ricerca fornisce un quadro più chiaro dei rischi di alluvione che colpiscono le montagne dello Zagros. Identificando che la distribuzione Gamma inversa è lo strumento più affidabile per analizzare i set di dati più brevi in questa regione, lo studio offre un metodo migliore per le future valutazioni del rischio. Le scoperte confermano che le alluvioni del 2019 sono state effettivamente eventi rari, con un periodo di ritorno di 70-200 anni, ma evidenziano anche una tendenza preoccupante: la precipitazione massima giornaliera è in aumento. Ciò significa che quello che un tempo era considerato un temporale una volta ogni secolo potrebbe diventare più comune. Per le comunità che vivono nel bacino, questa conoscenza non è solo accademica; è uno strumento critico per la pianificazione e la sopravvivenza, ricordando loro che il paesaggio sta cambiando e che le regole del passato potrebbero non applicarsi più ai temporali del futuro.