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Marcello Arosio
RISCHI ASSOCIATI AI
CAMBIAMENTI CLIMATICI
Varese 07 Febbraio 2018
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
[email protected] - www.derris.eu
07/02/2018 2
1. Perché si parla di CC, ci dobbiamo preoccupare?
2. Cos’è il rischio?
3. Quali sono gli eventi estremi associati ai CC?
4. Come modellare i danni ?
5. Il Rischio dipende solo da noi?
ObiettivoIllustrare l’importanza di utilizzare uno strumento di
auto - valutazione per misurare il rischio e
adottare misure di prevenzione e di gestione del rischio
Sommario
07/02/2018 3
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
[email protected] - www.derris.eu
Mi presento…
Marcello Arosio
• Ingegnere Civile &Dottorando in allo IUSS di Pavia;• 5 anni d’esperienza nello mondo del rischio• Specialista in DRR and CCA in Vietnam per l’ONU
07/02/2018 4
1. I cambiamenti climatici
07/02/2018 5
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
[email protected] - www.derris.eu
È sempre più chiaro che il CC è una delle
sfide più grandi del presente e del futuro
Fonte: “Cambiamenti climatici e le politiche ambientali e Territoriali Prof. Stefano Caserini - D.I.C.A. Sez. Ambientale, Politecnico di Milano”
07/02/2018 6
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
[email protected] - www.derris.eu
… non tutti la pensano così!!!
Fonte: “Cambiamenti climatici e le politiche ambientali e Territoriali Prof. Stefano Caserini - D.I.C.A. Sez. Ambientale, Politecnico di Milano”
07/02/2018 7
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
[email protected] - www.derris.eu
Temperatura globale
07/02/2018 8
With the contribution of the LIFE financial
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LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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Evidenza del cambiamento climatico
Aumento della frequenza degli eventi
Aumento delle magre severe Mancanza acqua
Intensificazione di El Nino Eventi di precipitazione estreme
Alluvione costale Ondate di calore
07/02/2018 9
With the contribution of the LIFE financial
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LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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Cambiamenti Climatici ed Eventi Estremi
Cambiamento
climatico
Eventi Meteorologici
Estremi
Cambiamenti nei valori
e nella variabilità delle
proprietà climatiche in
una periodo temporale
lungo.
Accadimento di valori sopra/sotto i
valori soglia prossimi all’estremità
superiori/inferiori nell’intervallo dei
valori osservati.
• Aumento della temperatura globale
• Innalzamento del livello del mare
• Ondate di calore• Siccità• Alluvioni• Cicloni tropicali
07/02/2018 10
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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Scala spaziale e temporale
• Scala Globale
• Tempi molto lunghi (decine di anni)• Scala Locale
• Tempi brevi (ore, giorni settimane)
Cambiamento
climatico
Eventi Meteorologici
Estremi
07/02/2018 11
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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Numero disastri a livello mondiale
07/02/2018 12
With the contribution of the LIFE financial
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LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
[email protected] - www.derris.eu
Shock e Stress
Esposto
07/02/2018 13
With the contribution of the LIFE financial
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LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
[email protected] - www.derris.eu
Come cambiano le probabilità
Stephenson D., Definition, diagnosis and origin of extreme weather and climate events, Climate, Extremes and Society, Cambridge University Press, 2008
07/02/2018 14
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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Tempo di ritorno
Tempo (anni)
GrandezzaIntensità
2 3 5 52 2 4 4= 3 anni in media
Valore con tempo diritornopari a 3 anni
07/02/2018 15
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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In Lombardia
Forte aumento delle ondate di calore negli ultimi decenni
Forte aumento delle ondate di calore negli ultimi decenni
FONTE: “Documento di azione regionale per l’adattamento al cambiamento climatico in Lombardia – Regione Lombardia 2016”
07/02/2018 16
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
[email protected] - www.derris.eu
07/02/2018 16
?. Domande…
07/02/2018 17
2. Il rischio da calamità naturali
07/02/2018 18
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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Il rischio da calamità naturali
R P V E=
RISK
Vulnerability
Exposure
Hazard
07/02/2018 19
With the contribution of the LIFE financial
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È la probabilità che accada un evento
Pericolosità
07/02/2018 20
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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E’ il grado di danno che può conseguire da un evento
Vulnerabilità
07/02/2018 21
With the contribution of the LIFE financial
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LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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E’ il valore delle cose che possono trovarsi a rischio
Esposizione
07/02/2018 22
With the contribution of the LIFE financial
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LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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Quanto è il rischio alluvionale?
07/02/2018 23
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instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
[email protected] - www.derris.eu
Quanto è il rischio alluvionale?
“… questa casa ha una probablità del 20% di essere inondata”
Pericolosità
07/02/2018 24
With the contribution of the LIFE financial
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LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
[email protected] - www.derris.eu
Quanto è il rischio alluvionale?
“… questa casa sarebbe danneggiataal 30% da un alluvione ”
Vulnerabilità
07/02/2018 25
With the contribution of the LIFE financial
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LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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Quanto è il rischio alluvionale?
“… il valore di questa casa è€ 100.000”
Esposizione
07/02/2018 26
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R P V E=
20% 30% 100.000 €6.000 € =
07/02/2018 27
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LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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R H V E=
Magnitudo
pro
bab
ilità
% D
ann
oMagnitudo
€
07/02/2018 28
With the contribution of the LIFE financial
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R H V E=
Dan
no
(€
)
Tempo di ritorno
07/02/2018 29
With the contribution of the LIFE financial
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LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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R H V E=
Modelli idraulici
07/02/2018 30
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R H V E=
Modelli di danno
07/02/2018 31
With the contribution of the LIFE financial
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LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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R H V E=
Modelli di danno
Magnitudo dell’evento
Gra
do
di d
ann
o
07/02/2018 32
With the contribution of the LIFE financial
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R H V E=Il patrimonio / Il portafoglio
€ €
€ €€
07/02/2018 33
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I requisiti per la valutazione del rischio
• La pericolosità: è necessario definire il pericolo
• La vulnerabilità: è necessario conoscere i meccanismi di danni
• L’esposizione: è necessario conoscere la distribuzione e stimare i valori esposti
R H V E=
07/02/2018 34
With the contribution of the LIFE financial
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07/02/2018 34
?. Domande…
07/02/2018 35
2. I fattori del rischio: pericolosità e
vulnerabilità
2.1 La pericolosità
07/02/2018 37
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PRECIPITAZIONI INTENSE
Grandi quantità d’acqua
che precipitano in breve tempo
07/02/2018 38
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Il ruolo dell’area satura
L’uso del suolo
AUMENTA le portate,
i volumi e la velocità
L’uso del suolo
DIMINUISCE
il tempo di corrivazione
07/02/2018 39
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ALLUVIONI FLUVIALI
Esondazione di un corso d’acqua
in occasione di piene
07/02/2018 40
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Tempo di corrivazione
07/02/2018 41
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Una precipitazione di durata pari al tempo di
corrivazione si dice critica in quanto alla
sezione di chiusura arriveranno
contemporaneamente gli afflussi da tutto il
bacino
L’importanza del tempo di corrivazione
07/02/2018 42
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Area
Satura
Il ruolo dell’area satura
07/02/2018 43
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FRANE SUPERFICIALI
Movimenti in terra molto spesso innescati da forti precipitazioni
07/02/2018 44
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ONDATA DI CALORE
un lungo periodo con alte temperaturee poche precipitazioni
07/02/2018 45
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ONDATA DI CALORE
07/02/2018 46
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GRANDINE
Precipitazione intense di chicchi e grani ghiacciati
07/02/2018 47
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TROBE D’ARIA
Generate da grande differenza di temperatura tra masse d’aria associate a venti di altissima intensità
07/02/2018 48
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FULMINAZIONE
Scarica elettrica che avviene tra l’atmosfera e la terra a causa della loro carica elettrostatica
07/02/2018 49
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Catena del rischio dei fenomeni legati al CC
Modelli Meteo
Rischio
Esposizione &
Vulnerabilità
e idraulici
Modelli idrologici
Modelli Climatici
07/02/2018 50
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Necessità di individuare il fenomeno e
produrne una corretta rappresentazione
fisica e probabilistica
Sulla pericolosità
Cambiamenti Climatici
07/02/2018 51
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Alluvione: il fenomeno dei fenomeni
Piene fluviali
Flash floodsColate detritiche
Acqua altaColate di fango
La modellistica catastrofale
spesso rappresenta solo
Principi generali
07/02/2018 52
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Il concetto di tempo di ritorno
La definizione del tempo di corrivazione
Il ruolo dell’area satura
Quando un evento può essere pericoloso?
07/02/2018 53
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Modelli rischio alluvionale:
alcuni aspetti da tenere presente
Confusione tra mappe di pericolosità e
modello di pericolosità
Alta prob.
Media prob.
Bassa prob.
Fiume
Un evento interessa solo una parte
di queste fasce
Fasce fluviali
07/02/2018 54
?. Domande…
2.2 La vulnerabilità
07/02/2018 56
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Vulnerabilità: anello debole della catena
Evento Danno
07/02/2018 57
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Magnitudo dell’hazard
Grado del danno
La definizione della vulnerabilità
07/02/2018 58
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La vulnerabilità nella realtà
07/02/2018 59
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Studi condotti
su modelli in
scala
Flo
w D
ep
th
Flow Velocity
Vulnerabilità degli edifici
07/02/2018 60
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Vulnerabilità delle persone
07/02/2018 61
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LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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Relazione Tirante-Velocità
Stabilità Umana
0.00
0.50
1.00
0 1 2 3 4 5
Velocità, m/s
Tir
an
te id
ric
o, m
CSU (Abt et al., 1989)
HUT (Maijala et al., 2001)
Uh = 0.6 mq/s
Monolite (Abt et al., 1989)
campo dei valori sperimentali
Flo
w D
epth
Flow Velocity
Vulnerabilità delle persone
Esperimenti in
laboratorio
07/02/2018 62
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Vulnerabilità degli oggetti mobili
07/02/2018 63
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Tirante, cm100806040200
1
2
3
4
0
Ve
locità
, m
/s
Scale tests(Cacioli Paciscopi,
1999)
Vulnerabilità degli oggetti mobili
Relazione Tirante-Velocità
Mobilizzazione di veicoli
0.00
0.50
1.00
0 1 2 3 4 5
Velocità, m/sT
ira
nte
id
rico
, m
h = 0.65 - 0.18U
campo dei valori sperimentali
valori sperimentali
Flo
w D
ep
th
Flow Velocity
07/02/2018 64
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07/02/2018 64
?. Domande…
07/02/2018 65
3. I danni
07/02/2018 66
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Effetti (Danni) Evento (Sinistro) Cause (Azioni)
La scena del sinistro
07/02/2018 67
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1. Azioni idrodinamiche
2. Azioni idrostatiche
3. Azioni di erosione
4. Azioni di galleggiamento
5. Azioni dei detriti
6. Azioni non fisiche
Azioni del danno
07/02/2018 68
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I
Tempo
Flash floods
07/02/2018 69
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pianta
Trascinamento
Sfondamento:- portoni- finestre- cancelli
Danni delle azioni idrodinamiche
07/02/2018 70
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Azioni idrostatiche
Collasso fondazioniPressione idrostatica
07/02/2018 71
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h
Danni
Attenzione all’utilizzodi curve altezza-danno
Azioni idrostatiche:
Allagamento piani interrati
07/02/2018 72
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Azioni idrostatiche
(3) Saturazione suolo – cedimenti differenziali
07/02/2018 73
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Azione di galleggiamento
Area alluvionata
07/02/2018 74
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Per il principio di Archimede“un corpo immerso in un fluido in equilibrio subisce una spinta diretta dal basso verso l'alto di intensità pari al peso del volume del fluido spostato”.
Azione di galleggiamento
07/02/2018 75
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• Spinta di galleggiamento• Pressione idrostatica laterale
• Nessuna azione sulle strutture
Azioni di galleggiamento
07/02/2018 76
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(1) Erosione
(2) Sedimentazione
Azione dei detriti
07/02/2018 77
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Danni azioni di erosione
07/02/2018 78
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prima
dopo
€osti per lo smaltimento !
Danni dalle azioni dei detriti
07/02/2018 79
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Sedimentazione
Prima Dopo
Monterosso 2011
07/02/2018 80
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Sedimentazione
Prima Dopo
Monterosso 2011
07/02/2018 81
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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(1) Azioni chimiche
(2) Azioni biologiche
Azioni non fisiche
07/02/2018 82
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DetersiviTinture
Vegetazione
Rifiuti industriali Fognatura
Drenaggio urbanoMicroorganismi
Azioni non fisiche contaminanti
07/02/2018 83
With the contribution of the LIFE financial
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Calcestruzzo
Aggressione chimica
Legno Pareti
Ammuffimento Legno
Formazione muffe e funghi
Danni dalle azioni non fisiche
07/02/2018 84
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E’ interessante analizzare l’evoluzione temporale dei danni risultante dalle diverse
dinamiche temporali dei fenomeni fisici e dai diversi tempi di reazione a ciascuno di essi
Evoluzione temporale dei danni
07/02/2018 85
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Evoluzione temporale dei danni
v
h
u
s
c
b
Velocità idrodinamica
Altezza idrometrica
Umidità
Sedimentazione detriti
Aggressione chimica
Aggressione biologica
tempo
07/02/2018 86
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Evoluzione temporale dei danni
07/02/2018 87
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instrument of the European Community
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Danni: componente interessata
07/02/2018 88
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instrument of the European Community
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Danni: tipologia costruttiva
07/02/2018 89
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instrument of the European Community
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Danni: classe edifici
07/02/2018 90
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instrument of the European Community
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07/02/2018 90
?. Domande…
07/02/2018 91
4. Breve accenno ai modelli di danno
07/02/2018 92
With the contribution of the LIFE financial
instrument of the European Community
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INSYDE model
• IUSS ha sviluppato un
modello per fare
l’analisi di danno
• Basato sulle
caratteristiche degli
edifici e sui
meccanismi di danno
Modellodidanno
Variabilidell’eventofis
ico
Cara eris chedelbeneesposto
Valoredelbeneesposto
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07/02/2018 93
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Metodologia proposta
Modello di danno
Variabilidell’eventofisico
Caratteristiche del bene esposto
Valore del bene esposto
07/02/2018 94
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Il modello
• Il danno è la somma dei danni delle singole componenti
• Il danno alle singole componenti è funzione di variabili che:
– Dipendono dall’evento fisico (H)
– Dipendono dal bene esposto (F)
– Dipendono dal valore del bene (E)
07/02/2018 95
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Le componenti di danno
Danno
Costi bonificaBonifica
Pulizia
Ripristini
Strutturale
Fondazioni
St. portanti verticali
St. portanti orizzontali
Non-Strutturale
Tamponamenti e tramezzi
Intonaci
Rifiniture
Porte e finistre
Impianti
Demolizioni e sgomberi
07/02/2018 96
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Le variabili dell’evento fisico (H)
Variable Description Unit of
measure
Range of
values
Default value
he Water depth
outside the
building
m >=0 [0;5] step=0.1 m
v Maximum velocity
of the water
perpendicularly to
the building
m/s >=0 0
s Sediment load % on the water
volume
[0;100] 0
d Duration of the
flood event
hours >0 0
q Contaminant load % on thw water
volume[0;100] 0
07/02/2018 97
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Le caratteristiche del fabbricato (F)
Variable Description Unit of
measure
Range of values Default value
FA Footprint area m2 > 0 100
NF Number of floors - ≥ 1 3
EP External perimeter m > 0 40
IP Internal perimeter m > 0 2.5*EP
BA Basement area m2 ≥ 0 25
OA Other stuff area
(at the ground
level)
m2 ≥ 0 10
BT Building type - 1=Detached, 2=Semi-detached
3=Apartment house
1
BS Building structure - 1=Reinforced concrete, 2=Unreinforced
masonry
3=Reinforced masonry, 4=Wood
1
PD Heating Plant
distribution
- 1=centralized
2=distributed
1 if YY≤1980
2 otherwise
PT Heating plant Type - 1=radiator
2=pavement
2 if YY>2000 and FL>1
1 otherwise
FL Finishing level - 0.8= low, 1=medium
1.2=high
1
YY Year of
construction
- ≥ 0 1994
07/02/2018 98
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Scenari climatici e ambientali
intensitàMitagazioni strutturali e
non strutturaliIntensità ridotte
Mappe di pericolosità
Dati economici Dati sociali Dati ambientali
Mitigazione economica
Mitigazione socialeMitigazione ambientale
Funzioni di danno economiche
Funzioni di danno sociale
Funzioni di danno ambientale
Analisi multi criterio
Valutazione del rischio alluvione
Hazard
Exposure
Vulnerability
R I S K
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Data
Acq
uis
itio
n
Unit PricesEvent
Features
Building
Characteristics
Data
Pro
cess
ing &
An
aly
sis Image Processing
Synthetic Damage Model Development
Feature Extraction
(Building Footprints) INSYDE (IN-depthSYnthetic Model for
Flood Damage Estimation) Approach
(What-If Analysis)
Res
ult
s
(EXPOSURE)
Building Footprints Map
(HAZARD)
Probabilistic Flood
Return Levels Map
(VULNERABILITY)
Building Damage Functions
(PHYSICAL RISK)
Average Annual Loss
Reduction
Strategist
Google Earth
H.R Imagery
07/02/2018 100
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Caso Studio: Borgo Ticino Pavia
07/02/2018 101
5. Rischio: non dipende solo da noi
07/02/2018 102
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Sandy 2012
07/02/2018 103
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Matrice dei danni totali
Penning-Roswell, E., and Wilson, T. Gauging the impact of natural hazards: the pattern and cost of emergency response during flood events. Transactions of the Institute of British Geographers 31, 2 (2006), 99–115Merz, B., Kreibich, H., Schwarze, R., and Thieken, A. Assessment of economic flood damage. Natural Hazards Earth System Science 10 (2010), 1697–1724
07/02/2018 104
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Danni indiretti: interconnessioni
07/02/2018 105
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Danni indiretti: interconnessioni
Rinaldi SM, Peerenboom JP, Kelly TK. Identifying, understanding, and analyzing critical infrastructure interdependencies. IEEE Control Systems Magazine 2001;21(6):11–25.
07/02/2018 106
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07/02/2018 106
Riassumiamo:
• Cambiamenti Climatici: scala globale e temporale lunga
• Rischio: pericolosità, vulnerabilità ed esposizione
• Pericolosità: eventi estremi legati ai CC
• Vulnerabilità: Persone, Edifici, Automobili (altezza vs velocità)
• Danni: Azioni principali e l’evoluzione temporale
• Danni indiretti: interconnessioni
07/02/2018 107
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?. Domande…
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Grazie per la vostra attenzione!!!