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Marcello Arosio
RISCHI ASSOCIATI AI
CAMBIAMENTI CLIMATICI
Varese 07 Febbraio 2018
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instrument of the European Community
LIFE DERRIS - DisastEr Risk Reduction InSurance
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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
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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
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1. I cambiamenti climatici
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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”
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… 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”
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Temperatura globale
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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
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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
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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
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Numero disastri a livello mondiale
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Shock e Stress
Esposto
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Come cambiano le probabilità
Stephenson D., Definition, diagnosis and origin of extreme weather and climate events, Climate, Extremes and Society, Cambridge University Press, 2008
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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
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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”
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?. Domande…
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2. Il rischio da calamità naturali
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Il rischio da calamità naturali
R P V E=
RISK
Vulnerability
Exposure
Hazard
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È la probabilità che accada un evento
Pericolosità
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E’ il grado di danno che può conseguire da un evento
Vulnerabilità
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E’ il valore delle cose che possono trovarsi a rischio
Esposizione
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Quanto è il rischio alluvionale?
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Quanto è il rischio alluvionale?
“… questa casa ha una probablità del 20% di essere inondata”
Pericolosità
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Quanto è il rischio alluvionale?
“… questa casa sarebbe danneggiataal 30% da un alluvione ”
Vulnerabilità
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Quanto è il rischio alluvionale?
“… il valore di questa casa è€ 100.000”
Esposizione
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R P V E=
20% 30% 100.000 €6.000 € =
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R H V E=
Magnitudo
pro
bab
ilità
% D
ann
oMagnitudo
€
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Dan
no
(€
)
Tempo di ritorno
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R H V E=
Modelli idraulici
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R H V E=
Modelli di danno
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R H V E=
Modelli di danno
Magnitudo dell’evento
Gra
do
di d
ann
o
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R H V E=Il patrimonio / Il portafoglio
€ €
€ €€
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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=
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?. Domande…
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07/02/2018 35
2. I fattori del rischio: pericolosità e
vulnerabilità
![Page 36: Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI …Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI CLIMATICI Varese 07 Febbraio 2018 ... • Cicloni tropicali. 07/02/2018 10 With the](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040222/5e4077b2146136269d4b78d0/html5/thumbnails/36.jpg)
2.1 La pericolosità
![Page 37: Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI …Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI CLIMATICI Varese 07 Febbraio 2018 ... • Cicloni tropicali. 07/02/2018 10 With the](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040222/5e4077b2146136269d4b78d0/html5/thumbnails/37.jpg)
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PRECIPITAZIONI INTENSE
Grandi quantità d’acqua
che precipitano in breve tempo
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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
![Page 39: Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI …Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI CLIMATICI Varese 07 Febbraio 2018 ... • Cicloni tropicali. 07/02/2018 10 With the](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040222/5e4077b2146136269d4b78d0/html5/thumbnails/39.jpg)
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ALLUVIONI FLUVIALI
Esondazione di un corso d’acqua
in occasione di piene
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Tempo di corrivazione
![Page 41: Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI …Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI CLIMATICI Varese 07 Febbraio 2018 ... • Cicloni tropicali. 07/02/2018 10 With the](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040222/5e4077b2146136269d4b78d0/html5/thumbnails/41.jpg)
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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
![Page 42: Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI …Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI CLIMATICI Varese 07 Febbraio 2018 ... • Cicloni tropicali. 07/02/2018 10 With the](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040222/5e4077b2146136269d4b78d0/html5/thumbnails/42.jpg)
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Area
Satura
Il ruolo dell’area satura
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FRANE SUPERFICIALI
Movimenti in terra molto spesso innescati da forti precipitazioni
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ONDATA DI CALORE
un lungo periodo con alte temperaturee poche precipitazioni
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ONDATA DI CALORE
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GRANDINE
Precipitazione intense di chicchi e grani ghiacciati
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TROBE D’ARIA
Generate da grande differenza di temperatura tra masse d’aria associate a venti di altissima intensità
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FULMINAZIONE
Scarica elettrica che avviene tra l’atmosfera e la terra a causa della loro carica elettrostatica
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Catena del rischio dei fenomeni legati al CC
Modelli Meteo
Rischio
Esposizione &
Vulnerabilità
e idraulici
Modelli idrologici
Modelli Climatici
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Necessità di individuare il fenomeno e
produrne una corretta rappresentazione
fisica e probabilistica
Sulla pericolosità
Cambiamenti Climatici
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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
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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?
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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
![Page 54: Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI …Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI CLIMATICI Varese 07 Febbraio 2018 ... • Cicloni tropicali. 07/02/2018 10 With the](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040222/5e4077b2146136269d4b78d0/html5/thumbnails/54.jpg)
07/02/2018 54
?. Domande…
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2.2 La vulnerabilità
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Vulnerabilità: anello debole della catena
Evento Danno
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Magnitudo dell’hazard
Grado del danno
La definizione della vulnerabilità
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La vulnerabilità nella realtà
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Studi condotti
su modelli in
scala
Flo
w D
ep
th
Flow Velocity
Vulnerabilità degli edifici
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Vulnerabilità delle persone
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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
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Vulnerabilità degli oggetti mobili
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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
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?. Domande…
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3. I danni
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Effetti (Danni) Evento (Sinistro) Cause (Azioni)
La scena del sinistro
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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
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I
Tempo
Flash floods
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pianta
Trascinamento
Sfondamento:- portoni- finestre- cancelli
Danni delle azioni idrodinamiche
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Azioni idrostatiche
Collasso fondazioniPressione idrostatica
![Page 71: Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI …Marcello Arosio RISCHI ASSOCIATI AI CAMBIAMENTI CLIMATICI Varese 07 Febbraio 2018 ... • Cicloni tropicali. 07/02/2018 10 With the](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040222/5e4077b2146136269d4b78d0/html5/thumbnails/71.jpg)
07/02/2018 71
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h
Danni
Attenzione all’utilizzodi curve altezza-danno
Azioni idrostatiche:
Allagamento piani interrati
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Azioni idrostatiche
(3) Saturazione suolo – cedimenti differenziali
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Azione di galleggiamento
Area alluvionata
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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
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• Spinta di galleggiamento• Pressione idrostatica laterale
• Nessuna azione sulle strutture
Azioni di galleggiamento
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(1) Erosione
(2) Sedimentazione
Azione dei detriti
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Danni azioni di erosione
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prima
dopo
€osti per lo smaltimento !
Danni dalle azioni dei detriti
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Sedimentazione
Prima Dopo
Monterosso 2011
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Sedimentazione
Prima Dopo
Monterosso 2011
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(1) Azioni chimiche
(2) Azioni biologiche
Azioni non fisiche
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DetersiviTinture
Vegetazione
Rifiuti industriali Fognatura
Drenaggio urbanoMicroorganismi
Azioni non fisiche contaminanti
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Calcestruzzo
Aggressione chimica
Legno Pareti
Ammuffimento Legno
Formazione muffe e funghi
Danni dalle azioni non fisiche
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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
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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
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Evoluzione temporale dei danni
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Danni: componente interessata
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Danni: tipologia costruttiva
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07/02/2018 89
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Danni: classe edifici
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?. Domande…
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4. Breve accenno ai modelli di danno
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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
www.floodloss.eu
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Metodologia proposta
Modello di danno
Variabilidell’eventofisico
Caratteristiche del bene esposto
Valore del bene esposto
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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)
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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
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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
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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
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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
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07/02/2018 100
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Caso Studio: Borgo Ticino Pavia
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5. Rischio: non dipende solo da noi
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Sandy 2012
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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
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Danni indiretti: interconnessioni
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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.
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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
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?. Domande…
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Grazie per la vostra attenzione!!!