Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il simulatore FARSITE

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(1)UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SASSARI SCUOLA DI DOTTORATO DI RICERCA Scienze e Biotecnologie dei Sistemi Agrari e Forestali e delle Produzioni Alimentari. Indirizzo Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Ciclo XXVI. Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il simulatore FARSITE dr. Cinzia Fois. Direttore della Scuola. prof. Pusino Alba. Referente di Indirizzo. prof. Spano Donatella. Docente Guida. dr. Sirca Costantino. Tutor. dr Salis Michele. Anno accademico 2012- 2013.

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(3) SOMMARIO ABSTRACT ................................................................................................................ 1 RIASSUNTO .............................................................................................................. 3 1. INTRODUZIONE................................................................................................... 5 1.1 Problematica degli incendi .............................................................................. 10 1.2 Large Fires, Mega Fires e Extreme Fires. Definizioni.................................... 16 1.3 Comportamento del fuoco............................................................................... 24 1.4 L‘analisi storica del comportamento e della propagazione degli incendi ....... 30 1.5 I modelli: uno strumento per descrivere la diffusione ed il comportamento degli incendi boschivi ........................................................................................... 32 2 OBIETTIVI ............................................................................................................ 39 3 MATERIALI E METODI...................................................................................... 41 3.2 Il regime degli incendi in Sardegna (2005-2012) ........................................... 43 3.3 Inquadramento meteorologico dei casi studio ................................................ 45 3.3.1 Anno 2007 – Evento del 23 luglio ........................................................... 46 3.3.2 Anno 2009 – Eventi del 23 luglio ............................................................ 52 3.3.3 Anno 2011 – Evento del 13 luglio ........................................................... 58 3.4 Descrizione dei casi di studio.......................................................................... 64 3.4.1 Caso studio Oniferi - Nuoro ..................................................................... 67 3.4.2 Caso studio Bonorva ................................................................................ 76 3.4.3 Caso studio Sindia.................................................................................... 82 3.4.4 Caso studio Padru .................................................................................... 86 3.4.5 Caso studio Pau ........................................................................................ 91 3.4.6 Caso studio Ittiri ....................................................................................... 97 3.4.7 Caso studio Oschiri ................................................................................ 103 3.5 Il simulatore FARSITE ................................................................................. 108 3.5.1 Modelli di comportamento del fuoco ..................................................... 114 3.5.2 Applicazioni di FARSITE ...................................................................... 116 3.5.3 Limiti del programma ............................................................................ 118 3.6 Descrizione degli input data utilizzati per le simulazioni ............................. 119 3.7 Analisi statistica dell‘accuratezza delle simulazioni ..................................... 128 4 RISULTATI ......................................................................................................... 131. I.

(4) 4.1 Analisi del database degli incendi recenti verificatisi in Sardegna ............... 133 4.2 Caso studio Oniferi – Nuoro.......................................................................... 137 4.2.1 Valutazione statistica della simulazione ................................................. 143 4.3 Caso studio Bonorva...................................................................................... 149 4.3.1 Valutazione statistica della simulazione ................................................. 155 4.4 Caso studio Sindia ......................................................................................... 161 4.4.1 Valutazione statistica della simulazione ................................................. 167 4.5 Caso studio Padru .......................................................................................... 173 4.5.1 Valutazione statistica della simulazione ................................................. 178 4.6 Caso studio Pau ............................................................................................. 184 4.6.1 Valutazione statistica della simulazione ................................................. 190 4.7 Caso studio Ittiri ............................................................................................ 195 4.7.1 Valutazione statistica della simulazione ................................................. 200 4.8 Caso studio Oschiri........................................................................................ 204 4.8.1 Valutazione statistica della simulazione ................................................. 209 5 DISCUSSIONE E CONCLUSIONI .................................................................... 215 RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI ......................................................................... 223 RASSEGNA STAMPA ........................................................................................... 237. II.

(5) ABSTRACT Wildfires are a problem in the Mediterranean area, due to the weather characterized by hot and dry summers. In many fire regimes the link between number and size of fires shows how a small number of events is responsible for most of the area burned and most of the damage (both economic and environmental) frequently associated with loss of human lives. These kind of fires usually tend to occur under specific and relatively uncommon meteorological conditions, typically involving combinations of high temperature, low relative humidity, prolonged drought and strong winds. They display a fire behaviour pattern (like crowing and spotting) not observed in small fires. For this reason fighting them is very difficult. The aims of this thesis are: to analyse Sardinia fire regime in the period 20052012; to evaluate FARSITE simulator for the large fires observed in Sardinia; to quantify fire‘s potential behaviour in relation with environmental condition observed during the wildfires and, finally, analyse environmental conditions effect on the behaviour and fire spread. The results evidenced that FARSITE gave good results for the past large fires that usually occur in extreme weather conditions, in days in which there were more ignitions at the same time and in different sites. We found a great range of fire behaviours, as rate of spread, fire line intensity and flame length varied with the fuel model types. Also important in fire behaviour was the variability in topography.. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 1.

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(7) RIASSUNTO Gli incendi boschivi rappresentano un grosso problema nell‘area del Mediterraneo, a causa delle condizioni meteorologiche caratterizzate da estate calde e secche. In molti regimi degli incendi il collegamento tra il numero e la dimensione degli incendi mostra come un piccolo numero di eventi è responsabile per la maggior parte della superficie bruciata e dei maggiori danni (sia economici sia ambientali), spesso associati con la perdita di vite umane. Questo tipo di incendi di solito tende ad avvenire sotto specifiche e relativamente non comuni condizioni meteorologiche, che tipicamente implicano la combinazione di alte temperature, bassa umidità relativa, prolungata siccità e forte vento. Essi mostrano un modello di comportamento (come il crowing e lo spotting) che non è osservato negli incendi di piccole dimensioni. Per questa ragione è molto difficile combatterli. Gli obiettivi di questa tesi sono: analizzare il regime degli incendi in Sardegna nel periodo 2005-2012; valutare il simulatore FARSITE per i grandi incendi osservati in Sardegna; quantificare il potenziale comportamento dell‘evento in relazione alle condizioni ambientali osservate durante gli incendi e, infine, analizzare gli effetti delle condizioni ambientali sul comportamento e sulla propagazione dell‘incendio. I risultati hanno evidenziato che FARSITE ha dato dei buoni risultati per i grandi incendi verificatisi nel passato che di solito avvengono in condizioni meteorologiche estreme, in giornate in cui si sono avute diverse insorgenze nello stesso tempo ma in luoghi differenti. Si è trovato come l‘incendio presenta una grande varietà di comportamenti, e come il tasso di diffusione, l‘intensità del fronte dell‘incendio e la lunghezza di fiamma variano in base al tipo di combustibile coinvolto ed in base ai cambiamenti che possono aversi nella topografia.. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 3.

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(9) 1. INTRODUZIONE L‘apprendimento dell‘uso e del controllo del fuoco è un‘importante tappa nell‘evoluzione dell‘uomo che ne ha profondamente modificato la vita. Gli scopi del fuoco sono molteplici ed il suo uso ha contribuito ad un notevole miglioramento delle condizioni di vita degli uomini. L‘importanza che assume non si ferma solo ad un puro e pratico uso quale può aversi ad esempio con la cottura del cibo, o come strumento di protezione dai predatori o semplicemente come fonte di calore o per lavorare la terra e i metalli, ma viene visto -a seconda dell‘epoca e della cultura- ora come elemento purificatore, ora come fonte di ispirazione ora come bene divino e così via. Dai popoli primitivi sino alle società più evolute il fuoco assume uno straordinario valore sociale. Intorno al fuoco gli uomini si riuniscono a discutere, il fuoco riscalda e illumina le notti all‘aperto ma anche le caverne e poi le abitazioni. Il fuoco diventa un alleato fondamentale per plasmare la natura: conquistare nuove terre all‘agricoltura, controllare e indirizzare lo sviluppo della vegetazione destinata al pascolo degli animali, sia domestici (gli allevatori del bacino del Mediterraneo) sia selvatici (indiani d‘America, aborigeni australiani) (Pyne, 2001).. Figura 1: Gli indiani d‟America utilizzavano tradizionalmente il fuoco nelle praterie come strumento per la gestione dei pascoli per le mandrie di bisonti selvatici. Frederic S. Remington, The Grass Fire, 1908 Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 5.

(10) L‘uso diversificato del fuoco, mostra comunque chiaramente come l‘essere umano, fin da tempo immemore, abbia cercato di dominare questo elemento a proprio favore. Se da un lato il fuoco è stato ed è un ―compagno fedele‖ ed indispensabile, dall‘altro può rappresentare una minaccia difficilmente controllabile. Gli incendi sono l‘espressione massima di quest‘ultimo aspetto e quando il fuoco si presenta in questa forma può essere causa di drammatici cambiamenti nelle condizioni degli ecosistemi e dell‘ambiente. In un paesaggio quale quello mediterraneo plasmato per millenni dalle attività umane, le conseguenze di un incendio potranno avere effetti variamenti dirompenti in base alle opere, alle colture, agli insediamenti, ed ai beni di volta in volta esposti. Dalle attività agricole alle infrastrutture produttive, alle abitazioni, agli animali di allevamento ed alle colture, beni di tipo meramente economico e facilmente valutabili monetariamente, si possono aggiungere nei casi più gravi la perdita di vite umane che presentano un altissimo costo sociale. I danni possono ancora essere di tipo meramente ambientale, un bosco, un canneto, una superficie a macchia, un habitat protetto non sono sempre facilmente valutabili economicamente. Gli effetti del fuoco inoltre, possono far sentire le proprie conseguenze oltre che nell‘immediato anche nel medio e lungo periodo. A seconda del grado di intensità e velocità, della stagione e delle condizioni della vegetazione interessata, l‘incendio può avere esiti negativi e disastrosi, ma in determinati casi anche conseguenze positive. Un passaggio di fuoco che si verifichi nel periodo tardo-primaverile ad esempio, quando si hanno delle condizioni climatiche caratterizzate da temperature miti, con un‘umidità relativa alta ed in cui il combustibile ha un elevato grado di idratazione non produce gli stessi effetti di un incendio che invece si verifica ad agosto, quando le temperature sono più elevate e la vegetazione risulta fortemente disidrata. Nel primo caso generalmente il fuoco avanzerà lentamente e con ridotta intensità, interessando quasi esclusivamente lo strato erbaceo e con limitati movimenti nello spazio sia in senso verticale che orizzontale. Non verrà coinvolto né lo strato arboreo né lo strato di humus al suolo. Difficilmente il fuoco riuscirà a propagarsi su grandi estensioni di terreno finendo facilmente per autoestinguersi.. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 6.

(11) Il risultato sarà una riduzione di carico di combustibile principalmente erbaceo, nessun danneggiamento dello stock di semi presente nel terreno né dell‘attività edafica al suolo che verrebbe anzi arricchito di sostanze minerali attraverso le ceneri. L‘effetto sarà diametralmente opposto nel caso di un incendio che si verifichi nel cuore dell‘estate mediterranea, a luglio o ad agosto, in corrispondenza di un periodo in cui si sono registrate temperature particolarmente elevate per più giorni, accompagnate da un forte calo dell‘umidità dell‘aria. In questo caso il propagarsi del fuoco sarà difficilmente controllabile e potrà avere effetti potenzialmente devastanti sulle specie floristiche e l‘attività edafica del suolo che possono venire totalmente compromesse, con conseguente impoverimento organico del terreno. Gli effetti che si hanno dipendono dalla burn severity (Certini, 2005) ossia dal tempo di permanenza delle fiamme e dai massimi di temperatura raggiunti. E proprio in base alla velocità e intensità l‘incendio può essere o un elemento benefico ovvero dannoso, mostrando anche in questo caso la sua bivalenza. Il beneficio si manifesta attraverso il rinnovamento dell‘ecosistema ed una positiva variazione chimico-fisica nel suolo - con una maggiore disponibilità di nutrienti quali potassio e ammonio - e una modificazione dei processi biologici con la formazione di ceneri che accelerano il ciclo dei nutrienti minerali al suolo con conseguente incremento della sua fertilità dovuta ad una rapida decomposizione del materiale organico che porta ad un picco nella crescita delle piante (Certini, 2005; Dimitriou et al., 2001; Gonzalez-Perez et al., 2004). Molti ecosistemi sono definibili come dipendenti dal fuoco poiché necessitano del suo periodico passaggio che assicuri il loro corretto funzionamento in modo da favorire la successione vegetale, la produttività e la diversità biologica. Molte. specie. vegetali. mostrano. particolari. caratteristiche,. risultato. dell‘adattamento nel corso dei secoli al fuoco (Pausas, 2004; Pausas et al., 2008). Alcune specie per esempio possiedono dei semi che per poter germinare hanno necessità del calore (strobili dei pini), altre hanno una abbondante rigenerazione dopo il passaggio di un incendio (Pausas et al., 2008), altre ancora invece presentano una spessa corteccia con funzione di protezione (Quercus suber). Studi (Dimitrakopoulos, 2001; Pellizzaro et al., 2007) pongono in evidenza come tali tipi vegetazionali possiedono proprietà chimiche, fisiche e fisiologiche intrinseche Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 7.

(12) quali la presenza di resine e oli - che aumentano l‘infiammabilità della pianta necessaria a provocare gli incendi. D‘altra parte l‘incendio sotto determinate condizioni climatiche definite estreme, quali alte temperature, forte vento e bassa umidità relativa, risulta estremamente dannoso. Le alterazioni causate da incendi intensi provocano delle modificazioni più o meno profonde, nella struttura e nella funzionalità degli ecosistemi (Omi, 2005). Gli effetti che si producono si riflettono sulle proprietà chimico-fisiche del suolo, sulla vegetazione (Perez-Cabello et al., 2009) attraverso la riduzione della biodiversità e di fertilità del terreno e con l‘emissioni di inquinanti gassosi e di particolato nell'atmosfera (Clinton et al., 2006; Giglio et al., 2006; Köble et al., 2008; Langmann et al., 2009; Li et al., 2006; Urbanski et al., 2008). Le ripercussioni non sono solo ambientali ma anche economiche e sociali (distruzioni di terre agricole, infrastrutture, case, perdita di vite umane) e, a seconda di dove l‘incendio si sviluppa e diffonde, possono prevalere le une rispetto alle altre. Risulta così molto importante comparare le variabili ambientali con le attività socioeconomiche per avere una giusta quantificazione degli impatti che un incendio provoca (Leone et al., 2009; Viegas et al., 2009). L‘evoluzione e l‘inevitabilità del cambiamento sociale e culturale hanno modificato il rapporto, l'uso e di conseguenza, la conoscenza dell'uomo sugli incendi. Il fuoco ha un ruolo importante nel plasmare il paesaggio (Naveh, 1990; Omi, 2005; Pausas et al., 2008). La forma del paesaggio, d'altra parte, può essere utilizzata come strumento di lettura della storia degli incendi verificatisi in una regione (Dimitriou et al., 2005; Pyne et al., 1996). Prove di incendi passati si trovano negli strati di carboncino in laghi e paludi e nelle sezioni di cicatrici lasciate dal fuoco negli alberi (Hajdas et al., 2007). Una lettura di queste evidenze mostra sia che il fuoco è sempre stato presente in ambiente mediterraneo sia che fin dai primi tempi del suo addomesticamento da parte dell‘uomo, esso sia stato utilizzato come il più semplice e facile strumento di gestione del territorio per ripulire i terreni al fine di poterli utilizzare per svariati scopi (ad esempio per creare uno spazio da impiegare per l'agricoltura, per costruire. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 8.

(13) case o fabbriche, per facilitare la caccia e così via) (Omi, 2005; Pyne, 2001; Pausas & Vallejo, 1999; Pausas et al., 2008).. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 9.

(14) 1.1 Problematica degli incendi Il bacino del Mediterraneo, culla delle prime culture del genere umano, ha subìto una forte pressione antropica in cui l‘influenza del fuoco è stata decisamente significativa. Uno dei più comuni strumenti di gestione del territorio è stato l‘abbruciamento (Marzano, 2012; Naveh, 1975; Pausas et al., 2008). In queste regioni l‘incendio ha agito come elemento fondamentale sul funzionamento dell‘ecosistema e come il maggior fattore di cambiamento nella vegetazione, modellando paesaggi e contribuendo a mantenere l‘eterogeneità degli habitat e la diversità biologica (Marzano, 2012; Pausas et al., 2008; Pausas & Paula, 2012). L‘evidenza degli incendi ricorrenti viene anche fornita dalla vegetazione presente che è in gran parte dominata da formazioni di sclerofille conseguenza essa stessa di tale fenomeno. Vegetazione che presenta caratteristiche di adattamento al fuoco uniche. Ma altri fattori sono predisponenti alla frequenza e alla intensità degli incendi in ambiente Mediterraneo: il clima e la topografia. Il clima è caratterizzato da precipitazione abbondanti nel periodo autunnale ed invernale e da una estate lunga e siccitosa, con alte temperature e forti venti locali. Queste condizioni creano una alta pericolosità di propagazione in caso si verifichi un incendio. Come conseguenza delle temperature oltre i 30°C accompagnate da bassa umidità relativa dell‘aria, il contenuto di umidità del combustibile morto decresce sotto il 10% incrementando fortemente la probabilità di propagazione di principi di incendio. I venti prevalenti causano un ulteriore diminuzione dell‘umidità atmosferica favorendo ulteriormente una veloce diffusione del fuoco ed il fenomeno dei salti di fuoco. Le abbandonanti piogge invernali contribuiscono ad un accumulo di vegetazione destinata a disidratarsi fortemente nel periodo estivo a causa delle alte temperature. Questa vegetazione principalmente erbacea a ciclo annuale o cespugliosa di bassa macchia (Cistus ssp.) determina una altissima possibilità di propagazione del fuoco e mette spesso in connessione zone occupate da soprassuoli boscati incrementando la propagabilità del fuoco in zone di pregio ambientale. Molte delle essenze cespugliose della macchia e delle erbe presenti in ambiente Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 10.

(15) mediterraneo sono caratterizzate da un alto contenuto di oli aromatici e terpeni che favoriscono l‘infiammabilità dello strato erboso basso degli incolti, della macchia bassa e dei terreni a copertura erbacea. La topografia di molte regioni del Mediterraneo, tra queste la Sardegna, presenta una morfologia aspra e accidentata caratterizzata, anche in zone di limitata estensione, dal susseguirsi di rilievi irregolari, con pendenze elevate che creano le condizioni adatte alla diffusione di un incendio e che rendono le operazioni di spegnimento a terra particolarmente difficoltose. Clima e topografia rendono dunque l‘area del Mediterraneo particolarmente suscettibile, rispetto ad altre regioni Europee, al fenomeno degli incendi (Goldhammmer et al., 1990) che infatti spesso costituiscono un problema di protezione civile. Se gli incendi di limitata estensione possono sempre essere controllati e gestiti ed in qualche modo accettati, in quanto elemento integrante dell‘ecosistema mediterraneo, i grandi incendi costituiscono sempre più un grave problema che tocca la sfera ambientale, sociale, economica e politica. Quest‘ultima mostra come la gestione del territorio attuata sino ad oggi sia inadeguata a far fronte a tale fenomeno considerando anche il fatto che, nonostante tutte le misure adottate e gli alti costi relativi alla lotta antincendio in costante aumento di anno in anno, la tendenza non registra un proporzionale miglioramento nella situazione (Dimitriou et al., 2001; Moreira et al., 2011). La sensazione è che sino ad oggi le politiche ambientali volte alla risoluzione del problema degli incendi boschivi siano state maggiormente indirizzate agli aspetti legati alle attività di spegnimento e protezione civile piuttosto che a quelle di prevenzione del fenomeno, miranti a promuovere e incentivare l‘adozione di corrette tecniche selvicolturali e di controllo del combustibile nelle aree a rischio (es. zone di interfaccia). Anche l‘uso del fuoco come elemento colturale è di fatto ancora molto limitato nei paesi del Mediterraneo e, salvo rare eccezioni, utilizzato soprattutto a livello sperimentale piuttosto che come tecnica abituale ed acquisita di gestione del territorio (Cardil et al., 2013(a), 2013(b), 2013(c); Moreira et al., 2011).. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 11.

(16) Per le regioni dell‘Europa mediterranea (Portogallo, Francia, Spagna, Italia e Grecia) durante il periodo 1993-2012 si sono registrati in media circa 58.000 incendi all‘anno che hanno percorso circa 410.000 ettari (Figura 2).. 140000. 30000. 120000. 25000. 100000 20000 80000 15000 60000 10000 40000. 5000. 20000. 0. 0 Portogallo. Spagna. Francia Superficie bruciata (ha). Italia. Grecia. Numero incendi. Figura 2: Superficie bruciata e numero degli incendi verificatisi nel periodo 1993-2012 in Portogallo, Spagna, Francia, Italia e Grecia (Fonte: JRC, 2013). Nel 2012 si sono avuti oltre 50.000 incendi che hanno percorso circa 520.000 ettari. Sebbene il numero degli incendi che si sono verificati sia tra i più bassi registrati negli ultimi 20 anni, le superficie bruciate si collocano molto al di sopra della media. Valori più elevati rispetto al 2012 si registrano nel 1994, 1998, 2000, 2003, 2005 e 2007 (Tabella 1) (JRC, 2013).. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 12.

(17) Tabella 1: Superficie bruciata (ha) e numero di incendi rilevati negli anni 2003, 2005, 2007 e 2012 nelle regioni dell‟Europa Mediterranea: Portogallo, Spagna, Francia, Italia e Grecia (Fonte: JRC, 2013). Superficie Portogallo Spagna Francia bruciata (ha) 1994 77,323 437,635 24,995 1998 158,369 133,643 19,282 2000 159,605 188,586 24,078 2003 425,726 148,172 73,278 2005 338,262 188,697 22,135 2007 31,450 82,048 8,570 2012 110231 209855 8600 1994 77,323 437,635 24,995 Numero Incendi Portogallo Spagna Francia 1994 19,983 19,263 4,618 1998 34,676 22,446 6,289 2000 34,109 24,118 4,603 2003 26,195 18,616 7,023 2005 35,697 25,492 4,698 2007 18,722 10,915 3,364 2012 21,176 15,902 4,105. Italia 136,334 155,553 114,648 91,805 47,575 227,729 130814 136,334 Italia 11,588 9,540 8,595 9,697 7,951 10,639 8,252. Grecia. TOTALE. 57,908 734,195 92,901 559,748 145,033 631,950 3,517 742,498 6,437 603,106 225,734 575,531 59924 519424 57,908 734,195 Grecia TOTALE 1,763 57,215 1,842 74,793 2,581 74,006 1,452 62,983 1,544 75,382 1,983 45,623 1,559 50994. Le diverse condizioni climatiche in cui si possono avere temperature elevate e prolungata siccità, presenza di forti venti e valori di umidità bassi causano, di anno in anno, delle fluttuazioni più o meno ampie nel numero degli incendi e nelle superficie bruciate. In virtù del fatto che i dati del JRC hanno una certa discordanza e frammentarietà, non è possibile effettuare delle analisi statistiche che non siano in qualche modo inficiate dalla disomogeneità dei dati di input. Concentrando l‘attenzione sull‘Italia, per quanto si abbiano a disposizione dati continuativi per un ventennio, si deve considerare che una definizione di incendio boschivo venne data ufficialmente solo nel 2000 con la legge-quadro n°353 (art.2 comma 1: ―Per incendio boschivo si intende un fuoco con suscettività a espandersi su aree boscate, cespugliate o arborate, comprese eventuali strutture e infrastrutture antropizzate poste all’interno delle predette aree, oppure su terreni coltivati o incolti e pascoli limitrofi a dette aree‖). Prima di allora quindi i rilievi effettuati delle aree percorse dal fuoco non si basavano su un ben definito e condiviso concetto di incendio boschivo.. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 13.

(18) La crescente tendenza ad un aumento delle aree bruciate che si osserva nel sud Europa è anche, e forse soprattutto, il risultato dei complessi cambiamenti socioeconomici che si sono verificati nel corso degli ultimi decenni (Bacciu, 2009; Pausas, 2004; Pausas et al., 2008; Duguy et al., 2007). A partire dagli anni 50 e sino agli anni ‘80 e ‘90 a seconda delle regioni, si è assistito ad una progressiva contrazione dell‘attività agricola, sino ad allora principale attività economica, a favore dei settori industriale, commerciale e turistico e dei servizi in genere (Dimitriou et al., 2001). Il trasferimento della forza lavoro dal settore primario ha contribuito allo spopolamento di molte aree rurali. Contestualmente agricoltura ed allevamento si sono andate a loro volta evolvendo in senso industriale, passando da modelli colturali di tipo estensivo a forme di tipo intensivo. Il risultato è stato la concentrazione delle attività economiche nelle zone pianeggianti, più ricche d‘acqua e meglio servite dalla viabilità ed il graduale abbandono delle aree a morfologia meno dolce, più isolate e distanti dai centri urbani, nelle quali la prosecuzione delle attività agricole e pastorali tradizionali diventava economicamente e socialmente sempre meno sostenibile (Moreira et al., 2011). In tante porzioni di territorio un tempo oggetto del lavoro dell‘uomo, custodite e gestite in forme tradizionali si è avuto un graduale abbandono delle pratiche agricole con una trasformazione del paesaggio e della vegetazione che, tra le altre cose ha comportato da una parte un consistente accumulo di combustibile in aree sino ad allora lavorate e monitorate (Duguy et al., 2007; Moreira et al., 2011), dall‘altro la cessazione di ogni cura di estesi tratti di viabilità secondaria, non più importante per la vita rurale di tutti i giorni ma fondamentale per il controllo del territorio e per consentire rapidi spostamenti in caso di interventi per lo spegnimento degli incendi. L‘esodo della popolazione dalle campagne alla città ha inoltre favorito l‘espansione dei centri abitati ed una profonda modifica nell‘uso del suolo che ha creato nuove pressioni sulle foreste da parte dell‘uomo. Pressioni che si sono ulteriormente rafforzate a causa di uno sviluppo turistico non sempre sostenibile. La crescente industrializzazione, la conversione del territorio in modo irrazionale e indiscriminato, stanno contribuendo inoltre ad un accumulo di gas serra nell‘atmosfera e al riscaldamento globale. L‘incremento della temperatura media Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 14.

(19) dell‘aria che fa decrescere l‘umidità del combustibile, la più alta frequenza di eventi meteorologici estremi come le ondate di calore hanno incrementato l‘ammontare delle superfici bruciate ed il numero degli incendi nell‘ultimo decennio (Cardil et al., 2013(c); Pausas & Vallejo, 1999; Pausas 2008). La sfida di oggi non consiste nell‘eliminare completamente il fenomeno incendi, ma nel saperlo contenere e governarlo. La conoscenza e la ricerca scientifica rappresentano lo strumento principe per poter fronteggiare nella maniera quanto più efficace possibile tale problema.. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 15.

(20) 1.2 Large Fires, Mega Fires e Extreme Fires. Definizioni Molteplici studi sono stati avviati da numerosi ricercatori sul comportamento e sugli effetti degli incendi e diversi sono i metodi che vengono utilizzati, implementati e creati per studiare il fenomeno. Le analisi sul regime degli incendi effettuate in diverse regioni del mondo, hanno portato alla constatazione che è ad un piccolo di numero di incendi (i cosidetti large fires) che è dovuta la maggior parte della superficie bruciata (Tabella 3) e dunque sono pochi eventi quelli responsabili dei maggiori danni sociali, economici e ambientali (Alvarado et al., 1998; Beverly et al., 2005; Dimitrikapoulos et al., 2011; Holmes et al., 2008; Jiang et al., 2011; Moreira et al., 2011; Moritz, 1997; Omi, 2005; Pereira et al., 2004; Pyne, 2007; Salis et al., 2012(b); San-Miguel-Ayanz et al., 2013; de Zea Bermudes et al., 2009).. Figura 3: Incidenza del numero e delle superfici percorse da incendio, suddivise per classi dimensionali (periodo di esame 1995-2009, da Giugno a Settembre) (Fonte: Salis, 2001). I large fires tendono ad avvenire sotto specifiche condizioni meteorologiche risultato della combinazione di forte vento, alte temperature e siccità prolungata (Beverly et al., 2005; Moritz 1997; Pereira et al., 2005; Pyne, 2005; Salis et al., 2013; de Zea Bermudes et al., 2009) e possono presentare un comportamento definito estremo come lo spotting o il crowing, non riscontrabile invece nei Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 16.

(21) cosiddetti incendi standard o normali (Pyne, 2007; Viegas, 2011; de Zea Bermudes et al., 2009). Altre caratteristiche che distinguono i large fires da un incendio normale, oltre al comportamento assunto, è relativo ai differenti impatti (non solo in termini quantitativi ma soprattutto qualitativi) che provocano nei sistemi naturali, economici e sociali (Alvarado et al., 1998; Holmes et al., 2008; Jiang et al., 2011; Mendes et al., 2010; Medina, 2013). Ma qual è la definizione precisa di large fire? Una certa confusione potrebbe venir generata da termini quali large fire, o megafire o evento estremo. Quando ci si appresta a studiare un incendio di notevole entità in termini di superficie bruciata, e/o di danni provocati e/o che si verifica con condizioni meteorologiche estreme bisogna porre attenzione nell‘uso di tali espressioni per poterlo etichettare in maniera appropriata. Di seguito quindi un excursus della bibliografia relativa ad alcuni lavori nei quali si rinvengono i termini sopra citati e la relativa definizione trovata. Il National Wildland Coordinating Group definisce un large fire come ―qualsiasi incendio che interessa una superficie boschiva di 0.4 km 2 (40.4 ettari) o più, e di almeno 1.21 km2 (121 ettari) se ci si trova di fronte ad un incendio che interessa pascoli o praterie, o che ha assegnata un Incident Management Team‖ (http://www.nwccweb.us/information/fire_info.aspx). Pyne (1996) rifacendosi alla classificazione data nel 1971 da Kerr e altri, suddivide i large fires in otto tipi diversi che si basano sulle relazioni tra la colonna di convezione ed il vento collegandoli inoltre alle caratteristiche della propagazione dell‘incendio, ai potenziali fenomeni di spotting e alla formazione di fumo. La tabella seguente riassume le tipologie e le caratteristiche ad essa associate.. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 17.

(22) Tabella 2: Tipi di large fire in base alla classificazione data da Kerr et al. 1971 (Fonte: Pyne, 1996). N°. TIPO CARATTERISTICHE DOMINANTI Imponente colonna di Il fuoco si propaga in maniera costante convezione con un leggero con velocità da moderata a rapida sinché I vento di superficie non intervengono variazioni nel tipo di combustibile o nelle condizioni atmosferiche Imponente colonna di Propagazione rapida e di breve durata II convezione su un terreno in interrotta alla sommità del crinale pendenza Forte convezione verticale con Propagazione veloce e variabile con salti III forti venti di superficie di fuoco a breve raggio Forte convezione verticale Propagazione costante o variabile con IV tagliata dal vento salti di fuoco occasionali di lungo raggio Colonna di convezione inclinata Propagazione veloce e variabile con salti V con venti moderati di superficie di fuoco sia di breve che di lungo raggio Nessun incremento della Propagazione molto rapida guidata dalla colonna di convezione con forti combinazione del fuoco con la spinta del VI venti di superficie vento; sono frequenti dei salti di fuoco a breve raggio Forti venti di superficie in Propagazione rapida sia nel risalire un VII terreni montuosi pendio che a discenderlo con frequenti salti di fuoco Numerosi fronti di fuoco Ampio fronte di fuoco con 2 o più VIII (soprattutto negli incendi dal colonne di convezione indipendenti Tipo I al Tipo V) Gli incendi del tipo I avvengono con bassa velocità di vento di superficie. Si ha la formazione di una colonna verticale di convenzione che porta in alto i prodotti della combustione e che può favorire una diffusione più veloce dell‘incendio rispetto a quella che ci si potrebbe aspettare dalla velocità del vento di superficie. L‘ascesa del materiale della combustione fa si che i tizzoni brucino in alto e si spengano prima di cadere a terra rendendo quindi pressoché inesistente il fenomeno dello spotting. La formazione di fumo in prossimità del suolo è trascurabile. Gli incendi del tipo II si verificano in terreni montani in condizione di vento e di condizioni stabili simili a quelli del tipo I. La colonna di convezione che si forma e l‘inclinazione della pendenza favoriscono la diffusione e l‘aumento del tasso di propagazione dell‘incendio. Il fumo risulta abbondante nel crinale. Nel tipo III si hanno gli incendi che bruciano sotto l‘influenza di un forte vento di superficie. Si forma una colonna torreggiante di convezione che si muove più rapidamente di quella del tipo I. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 18.

(23) L‘incendio viene guidato dall‘energia generata sia dalla forte attività convettiva sia dal vento di superficie che genera un vortice sopra la testa dell‘incendio. Di solito c‘è un considerevole fumo anche a notevoli distanze. Negli incendi di tipo IV, si verifica una discontinuità nella velocità del vento. La colonna verticale di convenzione taglia improvvisamente il forte vento in alto provocando alte situazioni di rischio in cui si verificano salti di fuoco che ricoprono lunghe distanze anticipando il fronte del fuoco. Il tipo V avviene quando all‘aumentare dell‘altitudine corrisponde un incremento del vento alle quote più alte, accompagnato di norma da un moderato vento di superficie. In queste situazioni si ha una miscelazione della colonna di convezione con l‘aria dell‘ambiente, che rende la colonna stessa piuttosto disordinata con creazione di fumo che viene portato verso l‘alto e lontano. Sotto queste condizioni c‘è un fumo considerevole per distanze apprezzabili che anticipa il fronte di fuoco. Si verificano inoltre salti di fuoco a breve e lungo raggio. Il tipo VI è essenzialmente un incendio guidato dal vento, che avviene in condizioni di atmosfera stabile. Il forte vento di superficie impedisce alla colonna di convezione di salire più di una breve distanza al di sopra della superficie. Il fumo viene portato spesso avanti come una piccola striscia. Lo spotting è confinato a breve distanza in anticipo al fronte di fuoco. Gli incendi di tipo VII bruciano sotto le condizioni descritte per il tipo VI ma in terreni montuosi. Si diffondono con estrema rapidità nei pendii sopravento, mentre un grande numero di tizzoni ―piove‖ in anticipo sul fuoco. Questa area di accensione, associata a venti altamente turbolenti nelle zone a ridosso, può provocare un rapido sviluppo di incendi di massa con produzione di calore estremo ed una notevole attività di convezione, causando complessi modelli di comportamento dell‘incendio. Gli incendi del tipo VIII, vengono detti incendi con più fronti. Si tratta di incendi particolarmente intensi di uno dei tipi precedentemente descritti che, considerata la grande estensione che raggiungono tendono a dividersi in più fronti. Questo tipo di incendi può creare delle isole di aree non combuste risparmiate dal fuoco a causa di una variazione del combustibile o del terreno, o della presenza di barriere.. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 19.

(24) Il termine megafire sta diventando di uso sempre più comune. Il lavoro di SanMiguel-Ayanz et al. (2013) rileva come tale espressione venga di solito utilizzata per descrivere quegli eventi, ricompresi nei cosidetti large fire, che causano danni catastrofici e perdite di vite umane. Si evidenzia inoltre il fatto che non esiste né una definizione precisa né dei parametri fissi che permettano di caratterizzarli al meglio. Il crescendo che si sta verificando in questo nuovo ed allarmante fenomeno ha portato diversi autori a cercare di capire e comprendere meglio i fattori predisponenti all‘insorgenza e alla propagazione dei megafire. La ricerca bibliografia che è stata condotta tenta di riassumere, in una seppur breve e non esaustiva sintesi, le chiavi principali per la lettura di detto fenomeno. La necessità di una maggior comprensione dei megafire parte dall‘esperienza degli Stati Uniti e dell‘Australia in cui si è avuto un incremento del numero di grandi incendi con comportamento estremo che hanno causato significativi impatti e perdite a cui è corrisposto un aumento dei costi di soppressione (Bartlett et al., 2007). Bartlett et al. (2007) individuano nella mancanza di una gestione appropriata del territorio e ad una crescita incontrollata delle zone di interfaccia i fattori chiave contribuenti al manifestarsi dei megafire. Gli autori confrontando la situazione americana e australiana riscontrano delle forti analogie ed analizzano le cause dell‘insorgenza degli incendi, le perdite avute e le azioni intraprese e da intraprendere per contenere tale fenomeno. Le cause all‘incremento di tali incendi vengono imputate da Pyne (2007) a tre principali fattori: i cambiamenti climatici, l‘uso del suolo e l‘uso del fuoco da parte dell‘uomo. Ognuno di questi elementi, che costituiscono quello che Pyne chiama il triangolo dei megafire, viene dall‘autore analizzato assieme alle diverse interpretazioni che si possono dare dei megafire e dalle quali discernono le differenti strategie di gestione degli stessi. Come una macchia d‘olio che si allarga, altre nazioni hanno avuto esperienza di incendi catastrofici: Indonesia, Botswana, Israele, Grecia per citarne qualcuna (ulteriori approfondimenti su Williams et al., 2011). Anche l‘Europa sembra non sia immune a tale tipo di eventi. Nell‘analisi effettuata da San-Miguel-Ayanz et al. (2013) vengono presi in considerazione 4 incendi verificasi in Portogallo nel 2003 e nel 2007, in Spagna nel 2006 ed in Grecia nel 2007 che vengono classificati dagli autori come megafire. In Europa i megafire vengono riferiti non come un singolo Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 20.

(25) evento ma come un ―cluster di large fire che bruciano simultaneamente e risultano concentrati in uno spazio‖ (San-Miguel-Ayanz et al., 2013). Sempre in tale lavoro, gli autori evidenziano la mancanza di un‘analisi metodologica di tali incendi e propongono una classificazione utile allo scopo che si basa su un set di variabili. Tra queste la comparazione della singolarità dell‘evento con gli altri incendi può aiutare a determinare se il megafire produce dei cambiamenti significativi nel generale trend della superficie bruciata e del numero di incendi. Nella Tabella 3 si riportano alcuni degli incendi ricompresi nella classificazione megafire, con l‘anno in cui si sono verificati, il nome dato all‘incendio, la superficie bruciata ed i costi in termini di perdita di vite umane e case distrutte. Tabella 3: Elenco di alcuni MegaFire avvenuti nel periodo 2003-2012. (Fonte: Williams et al. 2012).. Regione. Anno. Nome dell‟incendio. Superficie bruciata (ha). Stati Uniti1. 2003. Cedar. 110000. Grecia1. 2007. Paleochori. 40,000. Australia1. 2009. Black Saturday. 450000. Israele1. 2010. Monte Carmelo. 3000. Russia. 2010. Moscow Area. 170000. Arizona/New Mexico2. 2011. Wallow Fire. 218000. Colorado2. 2012. Waldo Canyon. 760000. Impatti 15 morti 2200 case distrutte 36 morti 71 case distrutte 6.500 livestock lost 173 morti > 2000 case distrutte 41 morti 31 morti 500 case distrutte 2 morti 346 case distrutte. 1: Williams et al., 2012 2: Editoriale Forest Ecology and Management, 2013. Il paragrafo si conclude con un‘altra definizione il cui concetto non risulta, come per gli altri termini sopra riportati, chiaramente specificato, quella di ―extreme fire‖. Il termine estremo può essere usato per definire un incendio che assume delle caratteristiche particolari o ancora, per definirlo sulla base del comportamento che esso assume. Diversi sono gli aggettivi che vengono usati per poterlo spiegare e. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 21.

(26) diversi sono i significati che gli si danno. Si riportano alcune delle definizioni che si possono trovare in letteratura. Secondo Viegas (2011) il comportamento del fuoco può essere diviso in due grandi categorie: normale ed estremo. Quest‘ultimo si verifica specialmente in situazioni in cui possiamo avere una configurazione particolare del terreno ed in condizioni. meteorologiche. eccezionali.. Gli. incendi. che. assumono. un. comportamento estremo sono di solito:  incendi di chioma, che possono essere estremamente rapidi e devastanti;  i cosidetti incendi secondari, che si sviluppano a causa della generazione, del trasporto e della combustione di particelle;  incendi che presentano un comportamento eruttivo, che consiste in una accelerazione improvvisa della velocità di propagazione del fuoco. Nel glossario della terminologia degli incendi si trova la seguente definizione di comportamento estremo del fuoco (EFB - estreme fire behavior) definita dal National Wildfire Coordinating Group (NWCG): ―Estremo‖ implica un livello del comportamento del fuoco che generalmente impedisce metodi di azioni di controllo diretto. Abitualmente si possono presentare uno o più delle seguenti caratteristiche: alto tasso di diffusione, intensa presenza di salti di fuoco o incendi di chioma, presenza di ―fire whirls‖, forti colonne di convezione. Sono incendi difficili da prevedere perché spesso influenzano direttamente l‘ambiente del fuoco e presentano un. comportamento. erratico,. a. volte. pericoloso. (http://www.nwcg.gov/pms/pubs/glossary/index.htm). Questa definizione pone l‘accento sul comportamento dell‘incendio che risulta difficile da contenere mediante le normali azioni di controllo e non tiene conto dei diversi fattori che contribuiscono al comportamento di un EFB. Per tale motivo uno studio condotto dal Joint Fire Science Program (JFSP) ha effettuato una sintesi della letteratura scientifica a riguardo, all‘interno del quale vengono presi in considerazione i fattori che contribuiscono allo sviluppo di EFB ossia la topografia, le condizioni meteorologiche ed il combustibile (USDA, 2011). Il lavoro è suddiviso in capitoli che trattano degli effetti sul comportamento degli incendi dovuti alla complessità del terreno; le condizioni atmosferiche critiche che promuovono un EFB; le interazioni che avvengono quando un‘area brucia; le. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 22.

(27) dinamiche delle colonne di convezione; i salti di fuoco ed i vortici ed infine la dinamica degli incendi di chioma. Gli incendi estremi infatti sono la combinazione di tutti o parte di questi tre fattori che vanno a costituire i tre lati del triangolo del fuoco Essi tendono infatti ad accadere. sotto. specifiche. condizioni. meteorologiche. che. derivano. dalla. combinazione di vento forte, alte temperature e siccità prolungata, vegetazione fortemente disidrata e condizioni orografiche particolari che determinano un comportamento del fuoco che può manifestarsi sotto forma di spotting (salti di fuoco), crowning (incendio di chioma) o fire whirls (un vortice di fuoco). In queste condizione risulta davvero estremamente difficile per gli operatori intraprendere azioni di controllo in sicurezza.. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 23.

(28) 1.3 Comportamento del fuoco Questo paragrafo è dedicato ad una breve illustrazione dei parametri che vengono generalmente utilizzati per descrivere il comportamento di un incendio e valutare gli effetti che ne derivano. Il comportamento di un incendio può essere definito come la maniera in cui il combustibile prende fuoco, la fiamma si sviluppa, il fuoco si propaga ed esibisce altri fenomeni determinati dall‘interazione del fuoco col suo ambiente (Alexander & Cruz, 2013). Esso infatti è funzione del cosiddetto triangolo del fuoco (maggiori dettagli si possono trovare su Salis, 2008): topografia, condizioni meteorologiche e combustibile, le cui interazioni tra loro e tra il fuoco stesso ne influenzano anche la diffusione (Agee, 1996; Pyne et al., 1996; Rothermel, 1983) (Figura 4).. Figura 4: Il triangolo dell‟ambiente del fuoco (Fonte: Salis, 2008). A causa di queste interrelazioni un incendio può presentare un‘ampio range di caratteristiche. Può infatti propagarsi molto velocemente presentando al contempo una bassa intensità o al contrario diffondersi lentamente ma mostrando degli alti valori di intensità (Andrews et al., 2011). Gli elementi distintivi di base nel fronte attivo di un incendio sono quindi tre (Alexander, 1982):  si diffonde  consuma carburante Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 24.

(29)  produce energia termica in una reazione di combustione visibile. Per comprendere meglio le relazioni e gli effetti che un dato incendio produce si ricorre ad una terminologia standard utilizzata, in alcuni casi, per effettuare delle possibili comparazioni tra differenti incendi (Miller, 2001). Il comportamento viene quindi rappresentato e valutato mediante il tasso di propagazione, l‘intensità della linea di fiamma e la lunghezza di fiamma. La necessità di caratterizzare queste informazioni è scaturita sia dal definire le condizioni sotto le quali devono essere condotti i fuochi prescritti sia dal determinare le più adeguate strategie di soppressione in caso si verifichi un incendio naturale (Pyne et al., 1996). La velocità con cui l‘incendio si muove in direzione orizzontale e la misura della distanza percorsa dal fuoco (da qualsiasi punto del perimetro dell‘incendio) durante un definito periodo di tempo viene definita come tasso di propagazione (ROS). Le prime conoscenze sul tasso di propagazione risalgono al 1919 (Alexander et al., 2013). Esso può variare notevolmente a causa del cambiamento delle condizioni ambientali o del comportamento dell‘incendio stesso. Ad esempio può esserci un suo incremento quando il contenuto di umidità del combustibile scende a livelli molto bassi o ancora quando nuovo combustibile viene bruciato da salti di fuoco a breve raggio che superano il fronte dell‘incendio (Rothermel, 1983). Un incendio può raggiungere elevati valori di ROS anche a seguito dell‘influenza esercitata dal vento e dalla pendenza. Qualora si abbia l‘allineamento tra vento e pendenza l‘effetto cumulativo prodotto dalla loro interazione porta ad un‘accelerazione della propagazione del fuoco, al contrario si diffonderà più lentamente nel caso in cui il vento ha direzione opposta alla pendenza (Pyne, 1996). Prendendo la forma ellittica come modello di crescita di un incendio (Figura 5) si riscontra un ulteriore variazione nella velocità di propagazione. L‘area in cui si riscontrano dei valori di ROS più alti è quella relativa alla testa dell‘incendio, spostandoci sui fianchi si avranno dei valori intermedi, mentre nella coda si registreranno i valori minimi (Alexander, 1985; Catchpole et al., 1982; Pyne et al., 1996).. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 25.

(30) Figura 5: Modello di crescita di un incendio (Fonte: Alexander, 2000). A causa della sua forte variabilità, quindi, per esprimere il tasso di diffusione si utilizza il valore medio registrato nell'unità di tempo. L‘intensità lineare è l‘energia rilasciata per unità di tempo per unità di lunghezza del fronte di fiamma (kW/m). Essa è numericamente uguale al prodotto dell‘energia del combustibile disponibile e del tasso di avanzamento del fuoco (Alexander, 1982). L‘ampia gamma di combustibile disponibile – dal combustibile fine, sia verde che secco, al combustibile di dimensioni più grosse – contribuisce al livello di energia rilasciata, che quindi presenterà valori diversi (Agee, 1996; Chatto & Tolhurst, 2004). Così come visto per il ROS avremo un‘intensità differente a seconda di dove essa viene calcolata. Nella testa di un incendio l‘energia sarà più elevata che nei fianchi, i quali a loro volta presenteranno dei valori più alti rispetto a quelli registrati nella parte posteriore o coda di un fuoco (Chatto & Tolhurst, 2004). L‘esigenza di calcolo dell‘intensità si rinviene nel fatto che essa viene usata per diversi scopi (Santoni et al., 2010, 2011):  valutare gli effetti del trattamento del combustibile sul comportamento del fuoco;  stabilire i limiti per i fuochi prescritti;  valutare gli impatti di un incendio sull‘ecosistema;  come indicatore per la quantificazione del rischio;  o come aiuto nelle attività di soppressione di un incendio.. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 26.

(31) Chatto e Tolhurst (2004) riportano come possa essere usata per descrivere o comparare incendi che presentano tipi di combustibile simili, oltre che come indicatore del valore economico che l‘effetto del fuoco provoca. L‘equazione di Byram (1959) rappresenta il fondamento su cui, nel corso degli anni, si sono sviluppati dei metodi o sono stati condotti esperimenti in laboratorio per la sua determinazione e quantificazione. Nel presente lavoro i valori dell‘intensità lineare, così come del tasso di propagazione e della lunghezza di fiamma, sono stati ottenuti mediante il modello di simulazione FARSITE (Finney, 1994) che permette di descrivere le variazioni spazio-temporali della crescita di un incendio. La lunghezza di fiamma è definita da Rothermel e Deeming (1980) come ―la distanza tra l‘estremità della fiamma ed il punto medio del terreno interessato dalle fiamme attive‖. Essendo molto difficile identificare in campo questa distanza, per poterla stimare ci si può avvalere di fotografie o filmati. La lunghezza di fiamma non deve essere confusa con l‘altezza di fiamma (Figura 6) che rappresenta la massima estensione verticale del fronte di fiamma (Alexander, 2000).. Figura 6: Sezione trasversale della parte anteriore di un incendio di superficie su terreno piano che illustra le fasi di rilascio di energia o calore durante e dopo il passaggio del fronte di fiamma, lunghezza della fiamma (L), altezza della fiamma (hf), angolo di fiamma (A), angolo di inclinazione della fiamma (AT), profondità orizzontale della fiamma (D) e profondità risultante dell‟area bruciata (DOB). (Fonte: Alexander, 1982). I valori della lunghezza di fiamma, così come quelli dell‘intensità, vengono utilizzati riguardo le attività di soppressione degli incendi nonché per i fuochi Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 27.

(32) prescritti. La necessità di poter avere dei dati indicativi, che permettano di sapere come operare durante queste attività, ha favorito lo studio e l‘approfondimento di detti parametri. Come conseguenza si sono potute evidenziare le relazioni e l‘interdipendenza che esiste tra loro (Figura 7) e avere, inoltre, una classificazione di detti valori (Alexander, 1982; Alexander, 2000; Alexander et al., 2012; Andrews & Rothermel, 1982; Andrews et al., 2011; Miller, 2001; Rothermel & Deeming, 1980; Rothermel, 1983).. Figura 7: Illustrazione della relazione tra la lunghezza di fiamma e l‟intensità della linea di fuoco. La vista laterale di un incendio guidato dal vento mostra che la lunghezza di fiamma è misurata dal centro della zona di fiamma attiva alla punta media delle fiamme. La vista dall‟alto mostra che l‟intensità lineare è l„energia rilasciata nell‟unità di tempo in una sezione del letto di combustibile che si estende dal fronte di fiamma alla coda delle fiamme attive, per la larghezza di 1 metro (Fonte: Andrews et al., 2011). Nella Tabella 4 che segue si riporta tale classificazione, che viene usata come guida non esclusivamente durante le attività di soppressione di un incendio, ma anche dalla comunità scientifica.. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 28.

(33) Tabella 4: Relazione tra la lunghezza di fiamma e l‟intensità lineare negli incendi di superficie e interpretazione dei loro valori nelle attività di soppressione dell‟incendio (Fonte: Andrews et al., 2011). Lunghezza di. Intensità lineare. fiamma (m). (kJ/m/s). < 1.2. <350. 1.2 – 2.4. 350 – 1700. 2.4 – 3.4. 1700 – 3500. > 3.4. >3500. Interpretazione ○ Gli incendi possono generalmente essere attaccati alla testa o fianchi da operatori muniti di attrezzi manuali. ○ La fascia realizzata manualmente è in grado di contenere l‘incendio ○ Gli incendi sono troppo intensi per un attacco diretto alla testa da operatori muniti di attrezzi manuali. ○ La fascia realizzata manualmente non garantisce il contenimento dell‘incendio ○ Possono essere efficaci mezzi meccanici quali le ruspe e sostanze ritardanti ○ Gli incendi possono presentare seri problemi nel controllo (salti di fuoco, incendi di chioma) ○ Le azioni di controllo alla testa dell‘incendio possono risultare inefficaci ○ Salti di fuoco, incendi di chioma e accelerazioni improvvise dell‘incendio sono probabili ○ Le azioni di controllo al fronte dell‘incendio sono inefficaci. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 29.

(34) 1.4 L‟analisi storica del comportamento e della propagazione degli incendi La ricostruzione storica di fatti passati rappresenta una metodologia relativamente recente in ambito europeo. Stati Uniti (diversi studi sono stati fatti nel lontano 1968) (Alexander et al., 2003) e Canada possono essere considerati i precursori nello studio di incendi passati soprattutto di quelli in cui si è verificata la perdita di vite umane. Le ragioni dell‘analisi di questi casi si rinvengono nella possibilità di poter meglio capire i rischi cui incorrono gli operatori antincendio, sviluppare tecniche e tattiche per limitarli e di conseguenza aumentare la loro sicurezza e quella dei civili (Viegas, 2009). In Europa, la ricerca scientifica sta iniziando a percorrere questa direzione (Viegas, 2009), però allo stato attuale, non si ha una ricca bibliografia in ambito Mediterraneo. Per tale motivo si ritiene opportuno contribuire ad incrementare la letteratura disponibile con l‘apporto di nuovi casi di studio e l‘analisi di eventi che si sono verificati nel passato in Sardegna, che verranno analizzati, studiati e discussi nella maniera più esaustiva possibile. In Sardegna si trovano diversi lavori in questo campo (Arca et al., 2007; Delogu et al., 2012; Cabiddu et al., 2012; Fois et al., 2012; Salis 2007; Salis et al., 2012b) visto che già da qualche anno ci si sta indirizzando verso questo nuovo filone di ricerca. Per poter studiare al meglio i singoli eventi e di conseguenza effettuare una buona analisi storica Alexander et al. (2003) suggeriscono di seguire delle linee guida. Queste prevedono:  introduzione. Ossia capire la portata dell‘incendio coadiuvandosi con la realizzazione di mappe a livello regionale che riportano l‘ubicazione dell‘evento.  cronologia e sviluppo del fuoco. Che si compone di diverse informazioni quali ora di inizio dell‘incendio e dell‘attività di spegnimento, crescita e caratteristiche del fuoco, strategia di lotta, area bruciata e perimetro finale. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 30.

(35)  dati ambientali relativi alla topografia, al combustibile e alle condizioni meteorologiche col supporto di mappe e foto ove possibile  analisi del comportamento del fuoco. Si confronta, ad esempio, il comportamento dell‘incendio in relazione alle caratteristiche dei diversi dati ambientali reperiti e si esamina se le operazioni di soppressione attuate sono state efficaci o meno  conclusioni. Al fine di analizzare incendi passati e per poter avere un quadro quanto più possibile completo dell‘evento è necessario disporre di una discreta quantità di informazioni e di dati, tra loro anche molto differenti, che possono essere reperiti da diverse fonti. Il metodo più immediato per ottenerle è tramite la consultazione di data base a cui si aggiunge la lettura di rapporti, relazioni o articoli, la comparazione tra foto vecchie e foto recenti (Pyne, 1996), l‘analisi di mappe, concludendo con le interviste alla gente locale ove possibile. Non sempre è facile ottenere tutti gli elementi necessari alla ricostruzione, o può succedere di recuperare del materiale che fornisce poche o sommarie informazioni. A causa di tale incertezza e/o scarsità nei dati di input, l‘analisi di un incendio avvenuto nel passato può presentare un margine più o meno ampio di errore che deve essere tenuto in debita considerazione quando si leggono i risultati.. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 31.

(36) 1.5 I modelli: uno strumento per descrivere la diffusione ed il comportamento degli incendi boschivi I. large. fires. interessando. maggiore. superficie. bruciata. provocano. potenzialmente più danni rispetto ad incendi più contenuti. Uno. strumento. essenziale. per. studiare. e. meglio. comprendere. il. comportamento degli incendi boschivi e di quelli di interfaccia urbano-rurale (Mell et al., 2007) nonché la mappatura del rischio (Fiorucci et al., 2007) è rappresentata dalla modellizzazione. Gli studi della modellizzazione del comportamento degli incendi boschivi sono iniziati nel 1920. Negli anni a seguire sono proseguiti in maniera più o meno discontinua per diversi motivi quali la mancanza di fondi o di obiettivi non sempre facilmente raggiungibili o ancora per uno ―spostamento‖ dell‘attenzione verso altre ricerche (per esempio lo studio degli effetti del bombardamenti di massa avvenuti durante la Seconda Guerra Mondiale in diverse città quali ad esempio ad Amburgo, Germania) (Sullivan, 2009 (a)). Negli ultimi anni, l‘aumento nelle capacità di telerilevamento, della potenza di calcolo e dei sistemi di informazione geografica ha permesso un miglioramento della conoscenza sulla modellizzazione e simulazione della propagazione degli incendi boschivi e di conseguenza sulla prevenzione e sulla gestione della tecnica degli incendi (Fiorucci et al., 2007; (Sullivan 2009 (a)). I simulatori rappresentano quindi un valido aiuto nello studio di questa tipologia di incendi al fine di contenere e limitare i danni che da essi derivano. Nell‘ultimo decennio i modelli di propagazione sono stati oggetto di differenti revisioni sulla base delle quali sono stati classificati: i) in base alla natura delle equazioni (fisico, empirica e quasi- empirica), ii) al sistema fisico modellato (modelli di incendi di superficie, di incendi di chioma, di spot fire, di incendi sotterranei) ed infine iii) alle variabili studiate (modelli di propagazione degli incendi boschivi e modelli delle proprietà del fronte di fuoco) (Pastor et al. 2003; Sullivan 2009 (a)). I diversi modelli a disposizione in concomitanza con l‘uso di strumenti computazionali sono un valido strumento per la gestione degli incendi boschivi e. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 32.

(37) l‘abilità di predire, quanto più accuratamente possibile il comportamento di un incendio, incrementa la sicurezza nonché l‘effettivo controllo dei cosiddetti wildfire (Alexander & Cruz, 2013; Pastor et al., 2003). Come detto in precedenza in base alla natura delle equazioni e quindi, a seconda del metodo usato per predire il processo di diffusione del fuoco i modelli possono essere divisi in tre grandi categorie (Albright et al., 1999) ognuno coi propri punti di forza e debolezza:  modelli fisici. Si basano sul processo fisico della combustione per descrivere la diffusione del fuoco, distinguendo tre diversi modi di trasferimento del calore: conduzione, convezione e radiazione. Il loro limite è dato dalla grande quantità di dati richiesti e dalla difficoltà di ottenere altezza di fiamma e temperatura dagli esperimenti, considerando inoltre che radiazione e convezione possono variare notevolmente da un fuoco ad un altro. I modelli fisici si basano essenzialmente sugli stessi processi quello che si differenzia in ciascun modello è solo la scelta delle equazioni che descrivono i processi nonchè la loro attuazione e soluzione (Sullivan, 2009 (a)).  modelli empirici. Questo tipo di modelli non considerano in nessuna misura le basi chimiche del fenomeno ma forniscono un set di equazioni statistiche che derivano da test sul fuoco. I parametri necessari per predire l‘equazione sono il tasso di diffusione, l‘intensità lineare del fuoco ed il consumo di combustibile. Il loro limite è rappresentato dal fatto che, non considerando i processi chimici, sono difficilmente esportabili in regioni con vegetazione differente da quella usata per effettuare gli esperimenti.  modelli semi-empirici. Si ha la combinazione tra il processo fisico e la correlazione statistica esistente tra le diverse variabili usate. All‘interno di questa categoria rientra il modello di Rothermel (1972). Rispetto ai modelli fisici, i modelli empirici e semi-empirici hanno avuto un maggior sviluppo dovuto alla relativa facilità di realizzazione ed al loro semplice uso. Permettono inoltre di avere un rapporto diretto col comportamento degli incendi reali. Tali modelli quindi, costituiscono la base per tutti i modelli operativi sul. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 33.

(38) comportamento del fuoco che sono in uso e sono ben accettati da coloro che si occupano di incendi boschivi (Sullivan, 2009 (b)). La seconda classificazione dei modelli si basa invece sul sistema fisico modellizzato che prevede 4 grandi categorie (Pastor et al., 2003): 1. incendi di superficie. In questo caso il sistema fisico è costituito da piccoli alberi, vegetazione erbacea e cespugli ovvero da combustibile che presenta un‘altezza minore di 2 metri. L‘importanza di questi modelli risiede nel fatto che molti degli attuali sistemi di calcolo si basano su di essi. Questo tipo di modelli ha fornito le nozioni più elementari sulle dinamiche degli incendi boschivi e le principali caratteristiche sul comportamento del fuoco assieme all‘influenza della pendenza e degli effetti del vento sul trasferimento di calore nella propagazione di un incendio. 2. incendi di chioma. Il sistema fisico è costituito da strati di vegetazione aerea e di superficie. Se il fronte del fuoco si diffonde bruciando nello stesso momento entrambi gli strati siamo di fronte ad un incendio attivo. Se il fuoco consuma vegetazione di superficie e le chiome di singoli alberi ci troviamo in presenza di un incendio passivo. Gli incendi di chioma sono estremamente pericolosi e difficili da spegnere. La loro modellizzazione è complessa e pochi lavori sono stati pubblicati riguardo tale tipo di incendi proprio a causa della loro complessità. 3. spotting. Siamo in presenza di tizzoni o pezzi di materiale che brucia (foglie, corteccia etc.), che sono trasportati dalla colonna di convezione e portati oltre il perimetro principale del fuoco. Il fenomeno dello spotting è associato principalmente ai large fires. Difficili da predire creano delle situazioni che presentano un alto grado di pericolo per gli addetti alle operazioni di spegnimento soprattutto perché possono rimanere intrappolati tra due fronti di fuoco. 4. incendi sotterranei. Il sistema fisico copre l‘orizzonte organico sotto la lettiera formato da strati di humus che si accumulano sopra il suolo. Tale. Dr. Cinzia Fois - Simulazione del comportamento di grandi incendi storici in ambiente mediterraneo mediante il. simulatore FARSITE. Tesi di dottorato in: Agrometeorologia ed Ecofisiologia dei Sistemi Agrari e Forestali Università degli Studi di Sassari. 34.