Aval risk. Avalanche risk under present and prospective climate change

The avalanche risk is a little perceived risk in general except in the winter period, but once the critical moment has passed, it is often quickly overshadowed or worse forgotten. This is very serious because if we consider the statistics reported by the Meteomont Service of the Carabinieri and by AINEVA, there are on average 20 victims per year and 60 people are involved on average. Instead in the European context EAWS estimates that snow avalanches claim an average of 100 lives in Europe every year. Thus, the snow avalanche risk and the hazard component must be considered in the same way as all the other dangers originating from calamitous events governed by urban planning instruments: in fact, avalanches, due to the size and forces that characterize them, can represent a potentially very destructive threat. An emblematic case is that of Rigopiano where risk of snow avalanches hit the headlines in Winter 2017 when a 105 m3 snow mass hit and destroyed the Rigopiano Resort Hotel in Abruzzo. The event caused 29 casualties, and the investigation to assess responsibilities are undergoing. The occurrence of such events may indicate that climate change under global warming is a modifying hazard in the mountain, especially concerning snowfalls, and avalanches. And not only skiers, and mountain users are affected during open air activity, but houses and touristic structures built within avalanche prone areas can be destroyed given the tremendous impact pressures during such events. This research has as objective the investigation of snow avalanches hazard and its mapping, under present and future climate condition under climate change, little investigated and yet tremendously important in the Alps. In this work an avalanche model Poli-Aval-2D was elaborated and presented, able to describe avalanche flow, based on solving of shallow water equations. The model so elaborated can also consider the interaction of snow avalanches with vegetation, and snow entrainment along the track. The model, with the different components described before, was applied for the Rigopiano Avalanche case with reasonable result within a poorly monitored area as this case also compared to models present in literature. The model was able to describe the historical event and starting from the parameters obtained, the mapping of the danger was applied to which a study on the uncertainty of the estimate was provided. Also, a model for the snow gliding model and the application on a case study was presented here. An important topic in the snow dynamics literature because snow gliding is a complex phenomenon to predict and to model, and very important because it drives snowpack dynamics in the pre-avalanching phase. The physically based model was set up and applied to the avalanche site called "Torrent des Marais - Mont de La Saxe" in Aosta Valley, displaying a good capacity of the model to reproduce time patterns, and final displacement of the snowpack. To analyze the possible effect of climate change it was presented an application of the Poli-Aval_2D model coupled with the Poli-Snow model to simulate a long term simulation of the avalanche regime from avalanche release to deposition, driven by meteorological conditions. Using future projected snow conditions, it is possible to estimate the future possible extent of avalanche hazard zones, under different climate scenarios, using a time continuous simulation for the Vallecetta Valley avalanche site in Valtellina Valley in Lombardy Region. The results show that there will not be a disappearance of the avalanche danger in general but only, in the most climatically severe scenarios, SSP3 7.0 and SSP5 8.5, a possible retreat of the areas subject to avalanche hazard. A methodology and the theoretical background for specific approach to avalanche triggering, and release simulation and stablishing strong relationships between weather conditions and avalanche days using a logistic regression was used to explain event occurrence or non-occurrence from a series of variables, in this case the weather data. Therefore, since this statistical tool was found effective in describing the link between avalanche events and the meteorological situation, it was decided to apply it to two avalanche areas of the central Alps, the Alta Valtellina region, and the Davos region to study the climatic change effect on the avalanche hazard. The reported results show that the occurrence of events does not disappear except in the late spring months when the increase in temperatures leads to an early melting of the snowpack. Otherwise, if we consider the winter season, for less severe climatic scenarios, SSP1 2.6 and SSP2 4.5, there is an increase in the number of events, especially those of a smaller size. And finally, an application of the regional approach to the Alpine region of Lombardy, based on the available data is to provide a distribution suitable for the evaluation of the snowfall extremes for a defined return period, on a regional basis. In this way, a methodology is proposed that can be applied by policy makers to practical cases in which risk mapping is required.

Il rischio valanghivo è un rischio percepito solo nel periodo invernale, infatti, passato il momento critico, viene spesso rapidamente dimenticato. Questo fatto porta a gravi situazioni, difatti, se si considerano le statistiche riportate dal Servizio Meteomont dei Carabinieri e dall'AINEVA, si registrano in Italia mediamente 20 vittime all'anno causati da fenomeni valanghivi e il coinvolgimento di mediamente 60 persone. Nel contesto europeo, invece, l'EAWS stima che le valanghe di neve causino una media di cento vittime in Europa ogni anno. Pertanto, il pericolo di un evento valanghivo deve essere considerato alla stregua di tutti gli altri pericoli originati da eventi calamitosi disciplinati dagli strumenti urbanistici: le valanghe, infatti, per le dimensioni e le forze che le caratterizzano, possono rappresentare una minaccia potenzialmente molto distruttiva. Un caso emblematico è quello di Rigopiano dove nell'inverno 2017 quando una massa di 105 m3 di neve ha colpito e distrutto il Rigopiano Resort Hotel in Abruzzo, provocando 29 vittime. Il verificarsi di eventi simili può essere indicativo del fatto che il cambiamento climatico è un possibile fattore modificante del pericolo in montagna, in particolare per quanto riguarda nevicate e valanghe. Di cui non solo gli sciatori e gli utenti della montagna sono colpiti durante l'attività all'aperto, ma le case e le strutture turistiche costruite all'interno di aree soggette a valanghe possono essere distrutte a causa delle enormi pressioni di impatto durante tali eventi. Questa ricerca ha come obiettivo lo studio del pericolo di valanghe di neve e la sua mappatura, nelle condizioni climatiche presenti e future in condizioni di cambiamento climatico, poco studiate e tuttavia estremamente importanti nelle zone Alpine. Per raggiungere tale obiettivo è stato elaborato e presentato un modello valanghivo Poli-Aval-2D, in grado di descrivere il flusso di valanghe. Il modello così elaborato può considerare anche l'interazione delle valanghe di neve con la vegetazione e l’erosione della neve lungo il tracciato della valanga. Il modello, con le diverse componenti descritte in precedenza, è stato applicato al caso Rigopiano con risultati ragionevoli, rispetto ai modelli presenti in letteratura, considerando la situazione del caso facente parte di un’area scarsamente monitorata. Il modello è stato quindi in grado di descrivere l'evento storico e partendo dai parametri ottenuti, è stata elaborata la mappatura del pericolo in cui si è focalizzati sull’analisi dell'incertezza della stima delle diverse aree di pericolo. Inoltre, è stato elaborato un modello per il fenomeno dello snow gliding ed applicato su un caso di studio. Questo fenomeno è molto importante nella letteratura sulla dinamica della neve poiché complesso da prevedere e modellare, ed è di grande importanza nel poter descrivere la dinamica del manto nevoso nella fase pre-valanghiva. Questo modello fisico è stato applicato al sito valanghivo denominato "Torrent des Marais - Mont de La Saxe" in Valle d'Aosta, dimostrando una buona capacità del modello di riprodurre l'andamento temporale e lo spostamento finale del manto nevoso rispetto ai valori misurati in sito. Per poter quindi analizzare il possibile effetto del cambiamento climatico sulla pericolosità valanghiva è stata applicato il modello Poli-Aval-2D accoppiato al modello Poli-Snow per ottenere una simulazione continua del regime valanghivo, ovvero descrivere il fenomeno dal rilascio al deposito della valanga, determinato solamente dalle condizioni meteorologiche. Utilizzando quindi le future condizioni meteo degli scenari futuri forniti dal IPCC, è stato possibile stimare la futura possibile estensione delle zone di pericolo valanghivo, in diversi scenari climatici, utilizzando una simulazione continua nel tempo per il sito valanghivo della Vallecetta in Valtellina nella Regione Lombardia. I risultati mostrano che non si verificherà una scomparsa del pericolo valanghe in generale ma solo, negli scenari climaticamente più severi, SSP3 7.0 e SSP5 8.5, un possibile arretramento delle aree soggette a pericolo valanghe. Per poter inoltre legare il verificarsi o meno di eventi da una serie di variabili climatiche, è stata utilizzata una metodologia probabilistica si è utilizzata la teoria della regressione logistica per definire le relazioni tra condizioni meteorologiche e giorni di valanghe per spiegare il verificarsi o meno di tali eventi. Poiché questo strumento statistico, applicato a due aree valanghive delle Alpi centrali, la regione dell'Alta Valtellina e la regione di Davos, è risultato efficace nel descrivere il legame tra eventi valanghe e situazione meteorologica, si è deciso di applicarlo per studiare l’effetto del cambiamento climatico sul pericolo di valanghe. I risultati, di tale analisi, mostrano che il verificarsi di eventi valanghivi non scomparirà se non nei mesi di tarda primavera quando l'aumento delle temperature poterà ad una possibile precoce fusione del manto nevoso. Diversamente, se si considera la stagione invernale, per scenari climatici meno severi, SSP1 2.6 e SSP2 4.5, si registra invece un aumento del numero degli eventi, specie quelli di minore entità. Infine, si è presentata un'applicazione dell'approccio regionale alla regione alpina lombarda, sulla base dei dati disponibili, consistendo nel fornire una distribuzione idonea alla valutazione degli estremi di nevicata per un periodo di ritorno definito, su base regionale. In questo modo viene proposta una metodologia che può essere applicata a casi pratici in cui è richiesta la mappatura del rischio.