1. INTRODUZIONE
3.5 Il simulatore FARSITE
3.5.3 Limiti del programma
Per poter effettuare le simulazioni FARSITE necessita di un ampia gamma di informazioni di carattere topografico, meteorologico, sulle caratteristiche della vegetazione ecc. Evidentemente la prima grossa limitazione non è propria del programma ma è legata alla qualità dei dati di input. Non sempre infatti sono disponibili informazioni dello stesso dettaglio e accuratezza per tutti i campi e temi necessari. Questo può pertanto inficiare in misura variabile la bontà e precisione del risultato. In particolare quando i dati disponibili sono riferiti a scale spaziali molto ampie il file landscape, che viene usato nelle simulazioni, può generare risultati poco accurati su scala locale. I migliori esiti si conseguono ovviamente in presenza di una base informativa con la maggiore risoluzione spaziale e temporale. La qualità delle simulazioni tende a decrescere all‘aumentare della durata e delle dimensioni spaziali dell‘incendio poiché si genera un effetto di cumulo degli errori.
Questo è vero soprattutto in presenza di contesti con una situazione topografica molto varia ed irregolare e/o caratteristiche della vegetazione (e quindi del combustibile potenziale) eterogenee, quali ad esempio quelle che si riscontrano nel bacino del Mediterraneo. Al fine di adattare il funzionamento di FARSITE alle più diverse situazioni e contesti geografici, nel corso degli anni molti autori hanno perfezionato o elaborato nuovi modelli (es. fuel model, crown fire etc) che migliorano e implementano le prestazioni del programma.
3.6 Descrizione degli input data utilizzati per le simulazioni
Questo paragrafo è dedicato ad una breve descrizione dei diversi file di input che sono stati utilizzati per le simulazioni. Viene indicato da dove sono stati ricavati ed il criterio scelto ed adottato nel lavoro. Le simulazioni sono state fatte usando la stessa procedura per tutti i casi studio in quanto gli incendi si sono verificati nella stessa regione, nello stesso periodo e con condizioni ambientali e meteorologiche simili.
La ricostruzione della dinamica degli eventi è stata possibile grazie a numerose interviste fatte al personale del CFVA impegnato nelle operazioni di spegnimento, e in alcuni casi a persone del luogo che hanno assistito da spettatori inermi alla propagazione del fuoco. Affianco alla ricerca orale è stato condotto un recupero di materiale scritto, come articoli dai giornali locali o da riviste, e visivo (video amatoriali per la maggior parte). Il materiale raccolto da queste diverse fonti è stato poi confrontato e vagliato in modo da utilizzare solo le informazioni su cui si aveva almeno una doppia rispondenza e quindi una conferma sulla veridicità del dato. Per quanto possa sembrare banale infatti, si è notato che i testimoni che si trovavano assieme nello stesso luogo e assistevano alla medesima scena fornivano talvolta descrizioni sullo svolgimento della stessa o sulla tempistica discordanti seppur di poco. Le stesse informazioni raccolte sulla stampa locale nei giorni immediatamente successivi agli eventi è stata accuratamente vagliata in quanto dimostratasi non sempre attendibile.
A titolo di esempio si cita il caso dell‘incendio di Oniferi-Nuoro del 23 luglio 2007- La superficie interessata dal fuoco è stata di circa 9.029 ettari mentre nei due principali quotidiani locali, La Nuova Sardegna e L‘Unione Sarda, veniva riportata una superficie di trentamila ettari!
Figura 58: Titolo dell‟incendio di Oniferi riportato nella prima pagina del quotidiano “La Nuova Sardegna” il 25 luglio 2007
In tutti i casi analizzati si è verificata la tendenza da parte degli organi di stampa di ―esagerare‖ lo svolgersi degli eventi, proprio a partire dalle superfici interessate dal fuoco, che vengono sistematicamente aumentate, quasi a voler enfatizzare ancora di più la gravità di vicende già di per se altamente drammatiche.
La raccolta ma soprattutto la selezione di tutta la documentazione, ha richiesto diverso tempo ed è stata molto complessa soprattutto perché si sono analizzati degli eventi che sono avvenuti diversi anni prima. Benché siano stati incendi di notevoli dimensioni e che hanno provocato importanti danni è stato infatti difficile per gli intervistati ricordare i particolari, ad esempio relativi alla tempistica. Per questo motivo su alcuni casi studio si è riusciti ad ottenere una discreta quantità di informazioni che hanno permesso di ricostruire l‘evento in maniera più che soddisfacente, mentre su altri le notizie sono state più frammentarie ed incerte.
Dal sito della Regione Sardegna sono stati scaricati tutti i database relativi agli incendi degli anni che vanno dal 2005 al 2012 (www.sardegnageoportale.it). Gli shape files sono stati sottoposti ad elaborazione per eliminare eventuali errori, se presenti, per evitare che questi potessero generare ulteriori imprecisioni inficiando così il lavoro ed il risultato finale.
Una prima manipolazione è stata fatta relativamente al ricalcolo dell‘area di ogni poligono, che in alcuni casi si è dimostrata inesatta. Successivamente si è notato che lo stesso incendio era suddiviso in più poligoni, anche di piccolissime dimensioni, che appesantivano il database e ostacolavano un buon risultato nelle elaborazioni.
Si è poi proceduto all‘eliminazione di apostrofi, accenti, simboli e spazi, ad uniformare i nomi dei comuni e delle località che si è visto generavano conflitto quando si procedeva al confronto e successiva trasformazione dei dati.
Questo ha portato alla realizzazione di un nuovo database per ogni anno del periodo 2005-2012, epurato da qualsiasi fonte di errore.
Dal sito tutiempo (www.tutiempo.net) si sono ricavate le informazioni meteorologiche delle stazioni di Alghero, Cagliari Elmas, Capo BellaVista, Decimomannu,Olbia Costa Smeralda per il periodo considerato (2005-2012). I dati utilizzati sono: temperatura massima, minima e media, umidità relativa, precipitazioni, velocità massima e media del vento.
Da questi dati sono stati poi ricavati:
I. il numero di giorni consecutivi con temperature >35°C, II. il numero di giorni consecutivi con temperature >30°C,
III. la media della temperatura massima, media e minima del giorno dell‘evento e dei due giorni precedenti,
IV. la media della temperatura media e massima del giorno dell‘evento e dei sei giorni precedenti.
Le informazioni ottenute sia dal sito che dalle successive elaborazioni sono state inserite nei database di modo che su ogni incendio fossero disponibili vari dati meteorologici quali temperatura, umidità relativa e vento e riferiti alla stazione meteorologica più vicina.
Si è passati successivamente alla creazione del file landscape da utilizzare su FARSITE. Tutti i livelli di input necessari per eseguire i run col simulatore FARSITE sono stati acquisiti e gestiti utilizzando il GIS ArcGis (Geographic Information System). Tutti i raster sono stati convertiti in formato ASCII, al fine di supportare la definizione del landscape richiesto da FARSITE.
I tematismi relativi alla topografia (elevation slope, aspect,) sono stati ricavati dal file raster DTM con risoluzione di 10 m, anch‘esso reperibile sul sito della Regione Sardegna.
Tabella 7: Tabella che riporta per ogni caso studio la superficie percorsa dall‟incendio e la risoluzione utilizzata per le simulazioni
CASO STUDIO SUPERFICIE
BRUCIATA (ha) RISOLUZIONE
Bonorva (Sassari) 10550.55 50 m Oniferi (Nuoro) 9024.68 50 m Sindia (Nuoro) 5924.46 50 m Ittiri (Sassari) 5130.88 50 m Oschiri (Olbia-Tempio) 2578.48 25 m Pau (Oristano) 2242.17 25 m Padru (Olbia-Tempio) 2235.88 25 m
La vegetazione è stata ricavata dalla Carta di Uso del Suolo 2008 (Regione Sardegna) in scala 1:25.000. L‘uso del suolo è stato suddiviso nelle classi di legenda Corine Land Cover secondo la classificazione di dettaglio delle cinque categorie Corine Land Cover fino a 5 livelli. Alle classi di vegetazione sono state assegnate i fuel model e la canopy cover per generare le mappe corrispondenti. Per ogni punto della griglia si sono ottenuti dei codici dei modelli di combustibile che riportano i seguenti valori delle caratteristiche fisiche della vegetazione:
carico di combustibile tasso della SAV profondità del fuelbed umidità di estinzione
contenuto di calore del combustibile
che devono essere forniti al simulatore in formato ASCII.
I modelli di combustibile usati sono dei modelli custom che precedenti lavori (Arca et al. 2005, 2006, 2007, 2009; Bacciu et al. 2009, Salis 2009) hanno validato e calibrato per la vegetazione presente in Sardegna e che sono descritti di seguito.
Tabella 8: Tabella dei custom fuel model usati nelle simulazioni FMnu m FMcod e 1hr 10hr 100hr LiveH LiveW S-D SAV 1 SAVL
h SAVLw Depth ExtMx HtDead HtLive
Mg/ha 1/cm cm % kJ/Kg 21 FM21 0.09 0.09 0.00 0.09 0.00 static 1676 1036 731 0.82 11 7999 7999 22 FM22 0.09 0.09 0.00 0.09 0.00 static 1676 1036 731 0.82 11 7999 7999 23 FM23 0.37 0.00 0.00 0.00 0.00 static 3444 1767 1463 0.82 11 7999 7999 24 FM24 0.37 0.00 0.00 0.00 0.00 static 3444 1767 1463 0.82 11 7999 7999 25 FM25 0.89 0.00 0.00 0.00 0.00 static 3444 1767 1463 0.66 20 7999 7999 26 FM26 0.45 0.00 0.00 0.00 0.89 static 3444 1767 1463 0.98 20 7999 7999 27 FM27 0.45 0.00 0.00 0.00 0.89 static 2956 1767 1463 2.62 11 7999 7999 28 FM28 1.12 0.00 0.00 0.00 0.00 static 1767 1127 822 1.15 20 7999 7999 29 FM29 1.12 0.67 0.00 0.00 1.83 static 883 1706 1706 1.48 25 7999 7999 30 FM30 3.57 1.78 0.00 0.00 5.58 static 883 1706 1706 4.43 25 7999 7999 31 FM31 1.34 0.89 2.23 0.00 0.45 static 1950 1127 1158 0.30 28 7999 7999 32 FM32 1.34 2.23 1.78 0.00 0.89 static 1950 1036 1066 2.30 25 7999 7999 33 FM33 1.34 2.23 1.78 0.00 0.89 static 1950 1036 1066 2.30 25 7999 7999
Tabella 9: Vegetazione associata ad ogni Fuel Model
FM Tipo di vegetazione
21 Urbano
22 Zone umide e acqua
23 Rocce
24 Sabbie
25 Seminativo 26 Agricolo Misto
27 Colture Permanenti (oliveti, vigneti, alberi da frutto) 28 Pascolo Naturale
29 Aree Vegetazione Rada 30 Vegetazione Sclerofilla 31 Boschi di Conifere 32 Boschi Latifoglie 33 Boschi Misti
È stato creato un file moisture chiamato extreme in cui si sono tarati i valori di 1 ora, 10 e 100 ora, nonché del contenuto nei combustibile vivo e morto dei modelli custom da 23 a 33. Sotto si riporta la tabella coi valori utilizzati.
Tabella 10: Tabella contenente i valori di umidità dei modelli di combustibile usati FM 1h 10h 100h LH LW 23 7 9 11 70 70 24 7 9 11 70 70 25 7 9 11 70 70 26 7 9 11 70 70 27 7 9 11 70 70 28 7 9 11 70 70 29 7 9 11 70 40 30 7 9 11 70 70 31 9 11 13 70 85 32 9 11 13 70 85 33 9 11 13 70 85
I valori sopra riportati sono stati adattati allo stato della vegetazione che, nei giorni in cui si sono verificati gli incendi, si presentava molto disidrata a causa delle alte temperature, della bassa umidità relativa e del forte vento che contribuiva a ridurre il contenuto di umidità del combustibile.
Riguardo le condizioni meteorologiche dei giorni dell‘evento, i dati meteorologici (temperatura dell'aria, umidità relativa, velocità e direzione del vento, precipitazioni) sono stati ottenuti dalle stazioni meteorologiche più vicine al luogo in cui si è verificato l‘incendio cernendo sia a partire dai dati ottenuti dal sito tutiempo che dal Servizio agrometeorologico della Sardegna (ARPAS). Per ogni simulazione è stato creato un file ―weather‖appropriato in formato ASCII.
Per il file ―wind‖ si è proceduto allo stesso modo integrando il dato, dove possibile, con le informazioni ottenute dalle interviste fatte al personale del CFVA che, in diversi casi, aveva registrato la velocità oraria del vento oltre che la direzione.
Per tutte le simulazioni, il file ―adjustment‖ è stato fissato a 1,0 per tutti i modelli di combustibile.
(Flame Lenght) e ROS (Rate Of Spread) con risoluzione di 25 m o 50 m a seconda del caso studio.
Di seguito si riportano le tabelle coi parametri imputati a FARSITE per le simulazioni.
Tabella 11: Parametri forniti a FARSITE per la simulazione dei sette casi studio
PARAMETRI Oniferi-
Nuoro Bonorva Sindia Padru Pau Ittiri Oschiri
Risoluzione Perimetro(m) 50 50 50 25 25 50 25
Risoluzione Distanza(m) 50 50 50 25 25 50 25
Time Step (min) 20 20 20 20 20 20 20
Crown Fires (S/N) S S S S S S S
Spot Fire (S/N) S S S N S S N
Spot Fire Ignition Frequency (%) 2% 2% 2% S 2% 2% S
Spot Fire Ignition Delay (min) N N N 2% N N 2%
NWNS Backing ROS (S/N) S S S N S S N
Ora Insorgenza 12:30 10:00 07:40 11:00 13:00 14:00 12:40
Fine Diffusione Incendio 22.30 19.00 19.40 18.40 18.00 23.00 19.20
Durata Incendio (minuti) 600 540 720 460 350 540 420
3.7 Analisi statistica dell’accuratezza delle simulazioni
Una volta ottenuti i risultati dei casi studio è stata verificata la loro affidabilità ed accuratezza confrontando il perimetro simulato con quello reale.
Per valutare le simulazioni ottenute da FARSITE si è proceduto quindi a rappresentare i dati in forma di matrice dell‘errore così da stimarne l‘accuratezza.
Una matrice errore è una matrice quadrata di numeri indicati in righe e colonne che esprimono il numero di unità campionarie (ad esempio pixel o poligoni) che vengono attribuiti ad una particolare categoria. Le colonne di solito rappresentano i dati di riferimento, mentre le righe indicano la classificazione generata dai dati. La matrice errore rappresenta il modo più semplice ed efficace per valutare l‘esattezza dei risultati. L‘accuratezza deriva dal fatto che ogni categoria viene chiaramente descritta con gli errori di commissione che derivano dall‘inserimento dei dati e gli errori di omissione inerenti l‘esclusione dei dati (Colgaton, 1991; 2001, 2005).
Le simulazioni sono state valutate tramite tecnica descrittiva con la overall accuracy e tecnica analitica attraverso l‘uso del coefficiente Kappa di Cohen e di un ulteriore indicatore statistico, il coefficiente di Sørensen.
La formazione delle matrice errore, nel nostro caso, ci ha permesso di derivare e associare l‘area bruciata e l‘area non bruciata e quindi definire la frequenza ossia la presenza/assenza di aree bruciate. La superficie finale percorsa dall‘incendio ottenuta con FARSITE e l‘effettiva area interessata dall‘incendio sono state classificate secondo due possibili valori: bruciato e non bruciato.
Il coefficiente Kappa di Cohen (K) è una misura standard non parametrica che ci permette di valutare quando coincidono i set di categorie a disposizione, nel nostro caso confronta l‘area reale con quella simulata. Tale coefficiente è particolarmente usato per stimare l‘accuratezza dei modelli predittivi e l‘accuratezza di ogni categoria in termini di coincidenza.
r = il numero di righe della matrice
xii = numero di osservazioni della riga i e colonna i xi+ e x+i = totali delle riga i e colonna i
N = numero totale delle osservazioni
I valori di K vanno da 0 ad 1, i valori vicino ad 1 indicano alta coincidenza. Quando il valore K=0, la coincidenza tra valori osservati e simulati è dovuta solo al caso. Sono possibili anche dei valori negativi che indicano una completa divergenza tra le osservazioni, ma tali valori sono abbastanza rari.
Il secondo indice statistico considerato è il coefficiente di Sørensen‘s (SC) un indice asimmetrico che è un indicatore dell‘associazione tra l‘area bruciata osservata e l‘area bruciata simulata.
La formula per il calcolo di SC è la seguente:
In cui
a = numero di celle codificate come bruciate in entrambi i dati osservati e simulati
b = numero di celle codificate come bruciate nella simulazione e non bruciate nell‘area effettivamente percorsa dal fuoco
c = numero di celle codificate come non bruciate nella simulazione e bruciate nell‘area effettivamente percorsa dal fuoco.
Come si potrà constatare più avanti nella sezione dei risultati tutti e tre le misure usate per valutare l‘accuratezza delle simulazioni hanno fornito dei valori tra loro differenti in quanto sono basate su informazioni diverse. Mentre il Kappa di Cohen e il coefficiente di Sørensen danno valori che non discostano molto tra loro (mediamente di 0.02), la overall accuracy fornisce dei valori decisamente più alti
per il numero totale di pixel (righe e colonne) della matrice errore, incorpora solo la diagonale maggiore ed esclude gli errori di commissione e di omissione (Congalton, 1991, 2001, 2005).