Valutazione dell’errore strumentale nella serie quasi bicentennale di misure della stazione pluviometrica di Genova Università

Abstract

Per gestire i rischi derivanti da eventi estremi di precipitazione, spesso caratterizzati da un’elevata intensità e breve durata, è cruciale disporre di una serie di misure di intensità di precipitazione (RI) caratterizzate da un’elevata accuratezza e con risoluzione temporale fine. Tradizionalmente, le misure storiche sono ottenute da pluviometri a vaschetta basculante (TBR). L’errore sistematico meccanico, caratteristico dei TBR, con il maggiore impatto sulle misure, è dovuto alla perdita di acqua piovana durante il ribaltamento della bascula, che provoca una sottostima sistematica delle RI più elevate. Questo lavoro intende quantificare e correggere questo errore sistematico dalla serie storica quasi bicentennale di misure di precipitazione (con risoluzione giornaliera, oraria e di 5 minuti) provenienti dalla stazione pluviometrica storica dell’Università di Genova. A seguito della calibrazione dinamica in laboratorio effettuata sugli ultimi due pluviometri utilizzati nella stazione in esame, si è potuto quantificare l’errore sistematico meccanico e ricavare un’opportuna curva di correzione. Si è quindi effettuata una disaggregazione stocastica della serie storica utilizzando una tecnica basata sull’algoritmo IRP (Iterated Random Pulses), ottenendo molteplici realizzazioni della serie alla risoluzione temporale di circa un minuto. Ciascuna serie è stata quindi corretta tramite le curve di calibrazione dei due strumenti con riferimento al loro periodo di installazione. Dalle molteplici serie sintetiche originali e corrette si sono ottenuti i parametri delle linee segnalatrici di possibilità pluviometrica, dai quali si è calcolata la relativa altezza di pioggia attesa per assegnata durata e periodo di ritorno al fine di valutare l'influenza della correzione. I risultati mostrano che trascurare l’errore strumentale per i TBR produce effetti significativi anche nel caso in cui tali strumenti abbiano operato per una frazione limitata della serie pluviometri

To manage risks arising from extreme precipitation events, which are often characterized by high intensity and short duration, it is crucial to have a set of precipitation intensity (RI) measurements characterized by high accuracy and fine temporal resolution. Traditionally, historical measurements are obtained from tipping-bucket rain gauges (TBRs). The systematic mechanical error characteristic of TBRs, with the greatest impact on measurements, is due to the amount of rainwater lost during the movement of the tipping bucket, which causes systematic underestimation of the highest RIs. This work aims to quantify and correct for this systematic error from the quasi-bicentennial historical series of precipitation measurements (with daily, hourly, and 5-minute resolution) from the historical rainfall station of the University of Genoa. Following the laboratory dynamic calibration performed on the last two rain gauges used at the station under study, the mechanical systematic error could be quantified and an appropriate correction curve derived. A stochastic disaggregation of the historical series was then performed using a technique based on the Iterated Random Pulses (IRP) algorithm, obtaining multiple realizations of the series at the time resolution of about one minute. Each series was then corrected through the calibration curves of the two instruments with reference to their installation period. From the multiple original and corrected synthetic series, the parameters of the depth-duration-frequency curves were obtained, from which the relative expected rainfall depth for assigned duration and return period was calculated in order to evaluate the influence of the correction. Results shows that neglecting the instrumental error for TBRs produces significant effects even in the case where these instruments operated for a limited fraction of the rainfall series.