Molise is one of the most landslide-prone areas of the Italian Apennines. Landslides periodically affect cities and villages, causing damage to assets such as built-up areas and infrastructures. The aim of the research here presented is based on multi-scale landslide susceptibility analysis, and the related associated consequences. Furthermore, the study introduces the definition of an empirical rainfall threshold for landslides in the macro-region Molise-Apulia, which describes the triggering rainfall conditions for shallow landslide phenomena. A regional scale analysis, investigating the landslide susceptibility by means of two statistical approaches (bivariate and multivariate), was carried out. The exposed elements at risk were therefore identified, and the possible relevance of slope movements on the population dynamics was evaluated, in terms of malaise state indicator for Molise region. The results obtained pointed out that the main landslide-prone areas in the region are the central sectors, where there is the interaction between middle-high slopes and prevailing clayey terrains at outcrop. These two conditioning factors, in fact, represent the variables with the highest influence on landslides occurrence. In addition, further analysis indicated how slopes instability and associated exposed assets may have a relation with demographic dynamics. After evaluations conducted at regional scale, the area of the Rivo Basin was identified as representative of the rural hilly-mountain sectors of the Molise Adriatic side. The catchment was selected in order to evaluate the landslide propensity with a focus on associated changes determined by land cover changes, both in the past and the future. Results show how increase of forested areas and good land maintenance practice usually embedded in cultivation activities determine better slope stability conditions. Related considerations give useful information for a better spatial management in rural contexts similar to that here analyzed. The empirical rainfall threshold presented here for the Molise-Apulia macro region highlights how the cumulated rainfall triggering conditions are slightly lower than those calculated for the national ones. In addition, due to the scarce dataset, the rainfall threshold is characterized by a certain degree of uncertainty. In this context, it was considered necessary to develop a method that allows a constant update of the database in order to decrease uncertainties. For this reason it was implemented and validated a method based on an automatic calculation code that can minimize human error and enable non-expert users to estimate the values of rainfall duration, cumulate and intensity for triggering shallow landslides. This approach is mostly useful when the database must be continuously updated and upgraded for Civil Protection activities, as it is in the Molise-Apulia area. Incorporating the obtained results in terms of susceptibility and triggering condition in an integrated system, able to update the information automatically, could be extremely useful for environmental management, with the prospect of future changes. In addition, the information given here at both the regional and local scale represent a further step forward considering the susceptibility-hazard-risk analysis approach for Molise region, giving an overview that starting from the exposure, eventually reaches the evaluation of the landslide triggering conditions.

Il Molise ricade in uno dei settori dell'Appennino più soggetti a movimenti franosi, i quali colpiscono regolarmente città e piccoli centri abitati, causando frequenti danni a beni quali infrastrutture e/o aree urbane. Il presente lavoro si occupa di un'analisi a variabile scala di indagine della propensione al dissesto da frana, di alcune conseguenze ad esso associate, e di una prima definizione di soglia pluviometrica empirica per l'area molisana-pugliese, in grado di definire le condizioni pluviometriche che, se raggiunte o superate, possono innescare fenomeni franosi. In dettaglio, è stata condotta una prima analisi a scala regionale dell'intero territorio molisano, con lo scopo di analizzare la suscettibilità da frana attraverso l'utilizzo di due differenti metodi statistici (bivariato e multivariato). E’ stata quindi prima eseguita un’analisi degli elementi esposti, e successivamente valutata l’eventuale incidenza della propensione al dissesto sulle dinamiche della popolazione attraverso la valutazione dello stato di malessere demografico per la regione Molise. I risultati ottenuti a scala regionale hanno messo in risalto come le aree più suscettibili alla franosità della regione Molise siano quelle centrali, in cui si ha l'interazione tra le medie-alte pendenze e le caratteristiche argillose dei terreni affioranti. Questi due fattori predisponenti rappresentano infatti le variabili aventi maggiore influenza sulla franosità. Inoltre dallo studio è stato possibile desumere una chiara correlazione tra dinamiche demografiche e condizioni d'instabilità dei versanti. A seguito delle valutazioni a scala regionale, è stata individuata l’area del bacino idrografico del Rivo come rappresentativa del territorio rurale del settore medio-alto collinare del versante adriatico molisano. L'area è stata scelta al fine di valutare la propensione al dissesto da frana rispetto alle condizioni ambientali in cui si sviluppano, focalizzando l’attenzione sulle analisi delle variazioni spaziali in relazione ai cambiamenti delle coperture del suolo avvenute nel passato e possibili futuri. I risultati dimostrano che l'aumento di superfici boscate e una buona manutenzione in aree coltivate, possano portare ad un miglioramento delle condizioni di stabilità dei versanti. Le osservazioni forniscono elementi utili per una migliore gestione del territorio in contesti rurali appenninici simili a quelli qui analizzati. L'analisi della soglia pluviometrica empirica ricavata per la macro regione molisana-pugliese in relazione a quella nazionale, mette in luce come l'accadimento di fenomeni franosi pluvio-indotti avvenga per valori di pioggia leggermente inferiori rispetto a quelli della soglia ricostruita per l’intero territorio italiano. Tuttavia, a causa della scarsità dei dati disponibili, la stessa è ancora influenzata da un certo valore di incertezza. Pertanto si è ritenuto necessario sviluppare un metodo utile al fine di agevolare l'aggiornamento repentino del database onde ottenere una progressiva diminuzione del grado di incertezza della soglia. Per questo motivo è stato implementato e validato con successo un codice di calcolo automatico in grado di minimizzare l'errore umano e abilitare utenti non esperti alla stima dei valori di durata, cumulata e intensità degli eventi di pioggia responsabili per l’accadimento di fenomeni franosi superficiali. Tale procedimento è utile soprattutto in casi in cui il database debba essere incrementato e/o aggiornato continuamente ai fini delle attività della Protezione Civile. L'implementazione dei dati ottenuti in un sistema integrato, capace di aggiornare continuamente lo stato delle variabili analizzate (suscettibilità e soglia pluviometrica) può essere di estrema utilità al fine di contribuire ad una migliore gestione del territorio e nell’ottica di un miglior adattamento ai possibili cambiamenti futuri ambientali. Inoltre, le informazioni fornite in questo lavoro sia a scala regionale che locale, rappresentano un ulteriore passo nell'analisi concatenata di suscettibilità-pericolosità e rischio da frana per la regione Molise, fornendo una panoramica che partendo dall'esposizione degli elementi a rischio arriva fino all'innesco dei fenomeni franosi.

Studio della propensione al dissesto da frana in Molise, con particolare attenzione ai cambiamenti di copertura del suolo e agli eventi pluviometrici di innesco

PISANO, Luca
2017-04-07

Abstract

Molise is one of the most landslide-prone areas of the Italian Apennines. Landslides periodically affect cities and villages, causing damage to assets such as built-up areas and infrastructures. The aim of the research here presented is based on multi-scale landslide susceptibility analysis, and the related associated consequences. Furthermore, the study introduces the definition of an empirical rainfall threshold for landslides in the macro-region Molise-Apulia, which describes the triggering rainfall conditions for shallow landslide phenomena. A regional scale analysis, investigating the landslide susceptibility by means of two statistical approaches (bivariate and multivariate), was carried out. The exposed elements at risk were therefore identified, and the possible relevance of slope movements on the population dynamics was evaluated, in terms of malaise state indicator for Molise region. The results obtained pointed out that the main landslide-prone areas in the region are the central sectors, where there is the interaction between middle-high slopes and prevailing clayey terrains at outcrop. These two conditioning factors, in fact, represent the variables with the highest influence on landslides occurrence. In addition, further analysis indicated how slopes instability and associated exposed assets may have a relation with demographic dynamics. After evaluations conducted at regional scale, the area of the Rivo Basin was identified as representative of the rural hilly-mountain sectors of the Molise Adriatic side. The catchment was selected in order to evaluate the landslide propensity with a focus on associated changes determined by land cover changes, both in the past and the future. Results show how increase of forested areas and good land maintenance practice usually embedded in cultivation activities determine better slope stability conditions. Related considerations give useful information for a better spatial management in rural contexts similar to that here analyzed. The empirical rainfall threshold presented here for the Molise-Apulia macro region highlights how the cumulated rainfall triggering conditions are slightly lower than those calculated for the national ones. In addition, due to the scarce dataset, the rainfall threshold is characterized by a certain degree of uncertainty. In this context, it was considered necessary to develop a method that allows a constant update of the database in order to decrease uncertainties. For this reason it was implemented and validated a method based on an automatic calculation code that can minimize human error and enable non-expert users to estimate the values of rainfall duration, cumulate and intensity for triggering shallow landslides. This approach is mostly useful when the database must be continuously updated and upgraded for Civil Protection activities, as it is in the Molise-Apulia area. Incorporating the obtained results in terms of susceptibility and triggering condition in an integrated system, able to update the information automatically, could be extremely useful for environmental management, with the prospect of future changes. In addition, the information given here at both the regional and local scale represent a further step forward considering the susceptibility-hazard-risk analysis approach for Molise region, giving an overview that starting from the exposure, eventually reaches the evaluation of the landslide triggering conditions.
Landslide susceptibility analysis in Molise, with a focus on land cover changes and rainfall triggering events
7-apr-2017
Il Molise ricade in uno dei settori dell'Appennino più soggetti a movimenti franosi, i quali colpiscono regolarmente città e piccoli centri abitati, causando frequenti danni a beni quali infrastrutture e/o aree urbane. Il presente lavoro si occupa di un'analisi a variabile scala di indagine della propensione al dissesto da frana, di alcune conseguenze ad esso associate, e di una prima definizione di soglia pluviometrica empirica per l'area molisana-pugliese, in grado di definire le condizioni pluviometriche che, se raggiunte o superate, possono innescare fenomeni franosi. In dettaglio, è stata condotta una prima analisi a scala regionale dell'intero territorio molisano, con lo scopo di analizzare la suscettibilità da frana attraverso l'utilizzo di due differenti metodi statistici (bivariato e multivariato). E’ stata quindi prima eseguita un’analisi degli elementi esposti, e successivamente valutata l’eventuale incidenza della propensione al dissesto sulle dinamiche della popolazione attraverso la valutazione dello stato di malessere demografico per la regione Molise. I risultati ottenuti a scala regionale hanno messo in risalto come le aree più suscettibili alla franosità della regione Molise siano quelle centrali, in cui si ha l'interazione tra le medie-alte pendenze e le caratteristiche argillose dei terreni affioranti. Questi due fattori predisponenti rappresentano infatti le variabili aventi maggiore influenza sulla franosità. Inoltre dallo studio è stato possibile desumere una chiara correlazione tra dinamiche demografiche e condizioni d'instabilità dei versanti. A seguito delle valutazioni a scala regionale, è stata individuata l’area del bacino idrografico del Rivo come rappresentativa del territorio rurale del settore medio-alto collinare del versante adriatico molisano. L'area è stata scelta al fine di valutare la propensione al dissesto da frana rispetto alle condizioni ambientali in cui si sviluppano, focalizzando l’attenzione sulle analisi delle variazioni spaziali in relazione ai cambiamenti delle coperture del suolo avvenute nel passato e possibili futuri. I risultati dimostrano che l'aumento di superfici boscate e una buona manutenzione in aree coltivate, possano portare ad un miglioramento delle condizioni di stabilità dei versanti. Le osservazioni forniscono elementi utili per una migliore gestione del territorio in contesti rurali appenninici simili a quelli qui analizzati. L'analisi della soglia pluviometrica empirica ricavata per la macro regione molisana-pugliese in relazione a quella nazionale, mette in luce come l'accadimento di fenomeni franosi pluvio-indotti avvenga per valori di pioggia leggermente inferiori rispetto a quelli della soglia ricostruita per l’intero territorio italiano. Tuttavia, a causa della scarsità dei dati disponibili, la stessa è ancora influenzata da un certo valore di incertezza. Pertanto si è ritenuto necessario sviluppare un metodo utile al fine di agevolare l'aggiornamento repentino del database onde ottenere una progressiva diminuzione del grado di incertezza della soglia. Per questo motivo è stato implementato e validato con successo un codice di calcolo automatico in grado di minimizzare l'errore umano e abilitare utenti non esperti alla stima dei valori di durata, cumulata e intensità degli eventi di pioggia responsabili per l’accadimento di fenomeni franosi superficiali. Tale procedimento è utile soprattutto in casi in cui il database debba essere incrementato e/o aggiornato continuamente ai fini delle attività della Protezione Civile. L'implementazione dei dati ottenuti in un sistema integrato, capace di aggiornare continuamente lo stato delle variabili analizzate (suscettibilità e soglia pluviometrica) può essere di estrema utilità al fine di contribuire ad una migliore gestione del territorio e nell’ottica di un miglior adattamento ai possibili cambiamenti futuri ambientali. Inoltre, le informazioni fornite in questo lavoro sia a scala regionale che locale, rappresentano un ulteriore passo nell'analisi concatenata di suscettibilità-pericolosità e rischio da frana per la regione Molise, fornendo una panoramica che partendo dall'esposizione degli elementi a rischio arriva fino all'innesco dei fenomeni franosi.
frane; suscettibilità; soglie pluviometriche; Molise
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