Misura delle precipitazioni nevose mediante i pluviometri. Stima degli errori sistematici e correzione delle serie storiche

Abstract

La misura delle precipitazioni mediante i pluviometri è normalmente affetta da una serie di errori sistematici che conducono ad una sottostima del reale volume d'acqua che cade al suolo e che tendono ad amplificarsi notevolmente quando la precipitazione avviene sotto forma di neve. In generale il vento, che induce una perturbazione della traiettoria di caduta delle gocce d'acqua o dei fiocchi di neve attorno alla bocca del pluviometro, è la causa principale, ma ad esso si aggiunge, con l’utilizzo di pluviografi a bascula, l’evaporazione indotta dall’apparato riscaldante. In alta Valtellina e alta Valcamonica, dal confronto effettuato con le misure manuali di equivalente in acqua (SWE) della neve fresca effettuate presso i campi neve, i pluviometri manuali e i pluviografi meccanici ed elettronici riscaldati e senza schermo anti-vento mostrano sottostime tra il 15% e il 66%. I pluviometri totalizzatori elettronici a pesata dotati di schermo anti-vento restituiscono invece misure in buon accordo con quelle di incremento di SWE del manto nevoso sugli snow pillow a cui sono affiancati presso alcune stazioni innovative. Per ricostruire le serie storiche dei dati pluviometrici affetti da errori di misura delle precipitazioni nevose si propone l’applicazione di un semplice modello che applica un fattore correttivo in funzione delle temperature di transizione di fase della precipitazione. Queste ultime sono state stimate da analisi statistiche delle osservazioni presso alcuni campi neve. La più consueta correzione in funzione della velocità del vento sarebbe meno immediata, per la scarsa disponibilità di tali dati. L’applicazione della correzione a risoluzione giornaliera renderebbe necessario correggere le precipitazioni totali annue del 5-37%, al crescere della quota sul livello del mare e dell’esposizione al vento.

Full text

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Amerigo Lendvai,
Roberto Ranzi
Università degli Studi di Brescia,
DICATAM, Brescia
a.lendvai@studenti.unibs.it
Giovanni Peretti,
Flavio Berbenni,
Alfredo Praolini,
Stefano Urbani
ARPA Lombardia,
Centro Nivometeorologico,
Bormio (SO)
La misura delle precipitazioni mediante i pluviometri è normalmente affetta da una
serie di errori sistematici che conducono ad una sottostima del reale volume d'acqua
che cade al suolo e che tendono ad amplificarsi notevolmente quando la precipita-
zione avviene sotto forma di neve. In generale il vento, che induce una perturbazione
della traiettoria di caduta delle gocce d'acqua o dei fiocchi di neve attorno alla bocca
del pluviometro, è la causa principale, ma ad esso si aggiunge, con l’utilizzo di plu-
viografi a bascula, l’evaporazione indotta dall’apparato riscaldante. In alta Valtellina
e alta Valcamonica, dal confronto effettuato con le misure manuali di equivalente in
acqua (SWE) della neve fresca effettuate presso i campi neve, i pluviometri manuali
e i pluviografi meccanici ed elettronici riscaldati e senza schermo anti-vento mostra-
no sottostime tra il 15% e il 66%. I pluviometri totalizzatori elettronici a pesata do-
tati di schermo anti-vento restituiscono invece misure in buon accordo con quelle di
incremento di SWE del manto nevoso sugli snow pillow a cui sono affiancati presso
alcune stazioni innovative. Per ricostruire le serie storiche dei dati pluviometrici affetti
da errori di misura delle precipitazioni nevose si propone l’applicazione di un semplice
modello che applica un fattore correttivo in funzione delle temperature di transizio-
ne di fase della precipitazione. Queste ultime sono state stimate da analisi statistiche
delle osservazioni presso alcuni campi neve. La più consueta correzione in funzione
della velocità del vento sarebbe meno immediata, per la scarsa disponibilità di tali
dati. L’applicazione della correzione a risoluzione giornaliera renderebbe necessario
correggere le precipitazioni totali annue del 5-37%, al crescere della quota sul livello
del mare e dell’esposizione al vento.
PLUVIOMETRI
MISURA
PRECIPITAZIONI
NEVOSE
delle
MEDIANTE i
Stima degli errori sistematici e
correzione delle serie storiche

MEDIANTE i

14
INTRODUZIONE
La precipitazione è una delle variabili
fondamentali nel monitoraggio nivologi-
co, idrologico e meteorologico. La piani-
ficazione e la gestione della risorsa idrica
e l’efficacia delle attività di prevenzione
del rischio idrogeologico si basano sulla
disponibilità di dati di precipitazione ac-
curati e precisi. Tuttavia, la misura delle
precipitazioni mediante i pluviometri è
normalmente affetta da una serie di errori
sistematici, che conducono ad una sotto-
stima della reale grandezza. In generale,
il vento ne è la causa principale, a cau-
sa dell’azione di disturbo aerodinamico
indotta dal pluviometro sulle traiettorie
delle gocce di pioggia e dei fiocchi di
neve (Fig.1). Finché la precipitazione è in
fase liquida, si perviene ad una sottostima
generalmente inferiore al 15% (Sevruk,
1987). Gli errori di misura tendono però ad
amplificarsi notevolmente qualora la pre-
cipitazione sia in forma solida: in questo
caso si può arrivare anche al 100%. All’ef-
fetto del vento si aggiunge, in questo caso
e con l’utilizzo di pluviometri a bascula,
l’evaporazione indotta dall’apparato ri-
scaldante, necessario per poter misurare
la precipitazione nevosa con tale tipo di
strumento. Proprio questo, tra quelli auto-
matici, è oggi il più diffuso al mondo (Nitu
& Wong, 2010) e troppo spesso utilizzato
anche in zone dove le precipitazioni sono
nevose per gran parte dell’anno; questo
nonostante sia ben nota la sua scarsa
affidabilità in tali condizioni (Sevruk,
1983). Gli errori di misura si manifestano
in modo particolarmente eclatante sulla
catena montuosa delle Alpi, dove i valori
di precipitazione sono sottostimati dif-
fusamente e in modo crescente salendo
di quota sul livello del mare. Proprio alle
quote più elevate, dove le precipitazio-
ni sono spesso più abbondanti, i venti
sono più sostenuti e costanti e la neve
è la forma prevalente di precipitazione,
così che risultano massime le difficoltà
di misurarne correttamente la quantità.
La crescente automazione delle misure
idrometeorologiche pone nuove sfide in
tale ambito, ma stimola anche nuovi, e
forse decisivi, sviluppi tecnologici.
Nel presente studio si sono analizzate
alcune serie storiche di dati di stazioni
nivometeorologiche installate in ambien-
te montano in Lombardia, in particolare
nei territori dell’alta Valtellina e alta Val-
camonica, al fine di stimare gli errori di
misura della precipitazione solida me-
diante i pluviometri. A tale scopo si sono
confrontate le misure di precipitazione
giornaliera registrate dai diversi tipi di
pluviometri installati presso le stazioni
meteorologiche, con le misure giornaliere
di equivalente in acqua della neve fresca
effettuate manualmente presso i campi
neve, o in automatico da
snow pillow
. In
collaborazione con il Centro Nivomete-
orologico di ARPA Lombardia di Bormio
(SO), che gestisce la rete di rilevamento
nivologico manuale e una parte della rete
di stazioni nivometeorologiche automa-
tiche della Lombardia, sono stati raccolti
ed elaborati i dati di interesse, nonché
esaminati e visitati i siti di rilevamento
selezionati. Questo studio, oltre a richia-
mare l’attenzione sulle suddette difficoltà
nella misura delle precipitazioni nevose
mediante i pluviometri, vuole anche pro-
porre una soluzione operativa per la cor-
rezione degli errori sistematici. Pertanto,
si è calibrato un modello di correzione
che possa consentire di ricostruire (con
risoluzione giornaliera) le serie storiche
pluviometriche affette da errori sistema-
tici di misura.
STIMA DEGLI ERRORI
DI MISURA
La Regione Lombardia dispone di una
fitta rete di monitoraggio idro-nivo-me-
teorologico. Parte di essa è stata ereditata
negli anni Novanta dal Compartimento di
Parma dell’ex-SIMN (Servizio Idrografico
e Mareografico Nazionale). Essa era com-
posta per la quasi totalità da strumenti di
tipo manuale o meccanico, in particolare
i pluviografi meccanici erano, general-
mente, di produzione della SIAP (Fig. 3,
Fig. 7). Con il trasferimento dallo Stato
alle Regioni delle competenze del mo-
nitoraggio ambientale è iniziata anche
la diffusione di sistemi di rilevamento
automatici con sistemi di registrazione
Fig. 1 - Interazione tra
vento e pluviometro.
Le linee di flusso del
vento (linee continue)
deviano e, in prossimità
della bocca, disturbano
le traiettorie delle
particelle meteoriche
(linee tratteggiate).
La forma del pluviometro
incide su questo
fenomeno.In ordine da 1
a 6 sono riportati esempi
di forma via via meno
influenzanti il campo di
flusso del vento.
(Fonte: WMO).
Fig. 2 - Pluviografo
elettronico riscaldato
CAE PMB2 presso
la stazione di Aprica
Magnolta (SO).
Fig. 3 - Pluviometro
manuale di Pantano
d’Avio (BS) posto
all’interno di una cabina
riscaldata SIAP.
Si vedono: al centro il
contenitore graduato
che raccoglie la
precipitazione all’interno
di un secchio, a sinistra
l’apparato riscaldante
con il termostato
impostato su 4 °C.

Strumenti
Quota
(m s.l.m.)
Distanza
(m)
Numero
misure
Cumulata
SWE (mm)
Cumulata P
(mm)
Scarto
cumulate (%)
S.Caterina Valfurva
SWE-P3
1740 590
75 865.8 649.4
-25.0
SWE-P4 28 359.4 176.8
-50.8
Livigno S. Rocco
SWE-P3 1865 0 241 3641.3 2662.0
-26.9
Cancano
SWE-P3
1950 120
301 5723.3 2352.8
-58.9
SWE-P4 73 1579.4 534.8
-66.1
Aprica
SWE-P1 1180 0 66 1451.7 911.9
-37.2
Aprica - Magnolta
SWE-P4 1865/1950 740 38 744.1 631.0
-15.2
Lago d'Arno
SWE-P2 1830 0 163 3429.0 2597.3
-24.3
Pantano d'Avio
SWE-P2 2390 20 176 3956.5 1908.8
-51.8
Lago d'Avio
SWE-P1 1902 0 12 219.6 176.4
-19.7
© AINEVA
15
digitali. In tale ambito hanno trovato larga
diffusione, in molte regioni, i pluviografi
elettronici CAE, principalmente il modello
PMB2 (Fig. 2). Per ognuno dei siti elen-
cati in Tab. 1, selezionati tra quelli attivi
nel territorio dell’alta Valtellina e dell'alta
Valcamonica, si sono confrontate le mi-
sure giornaliere di equivalente in acqua
della neve fresca (SWE), effettuate presso
i campi neve, con le altezze di precipita-
zione registrate, nel periodo corrispon-
dente, al pluviometro affiancato o nelle
immediate vicinanze del corrispondente
campo neve (Fig. 4). Si considera come
attendibile la misura di equivalente in
acqua della neve fresca perché è rappre-
sentativa della precipitazione effettiva-
mente avvenuta e può essere utilizzata
per correggere i dati di precipitazione
nevosa ottenuti mediante i pluviometri
(Sevruk, 1983, 1986).
Dai dati stagionali dei campi neve si
sono selezionati i soli eventi meteorici
per i quali fossero disponibili le misure
di densità e altezza della neve fresca e,
per questi, si è calcolato l’equivalente in
acqua (SWE), espresso in millimetri, se-
condo la formula:
SWE
=
mm
=
r
·
H
N
100
kg
m
3
dove la densità
r
è espressa in
kg
m
3
e
l’altezza della neve fresca
H
N
è espressa
in centimetri.
Si sono scartati gli eventi per i quali si è
registrata pioggia mista a neve (in questo
caso la procedura AINEVA prevede di an-
notare il dato con codice 8xx) e gli eventi
Tab. 1 - Risultati dei
confronti tra le misure
giornaliere di SWE della
neve fresca effettuate
presso alcuni campi neve
e le altezze giornaliere di
precipitazione registrate ai
pluviometri delle stazioni
meteorologiche adiacenti.
Abbreviazioni degli
strumenti:
SWE = misura manuale
dell’equivalente in acqua
della neve fresca con
tavoletta e carotatore;
P1 = pluviometro manuale
da 1000 cm
2
con fusione
della neve raccolta al
momento della misura;
P2 = pluviometro manuale
in cabina riscaldata SIAP;
P3 = pluviografo meccanico
SIAP o Salmoiraghi in
cabina riscaldata SIAP;
P4 = pluviografo elettronico
riscaldato CAE PMB2.
per i quali la misura di SWE e/o la misura
di precipitazione al pluviometro fossero
catalogate come assenti, incomplete o
non attendibili. Le misure di SWE della
neve fresca sono effettuate tra le 8 e le 10
del mattino con tavoletta nivometrica in
legno con asta graduata, carotatore ma-
nuale e dinamometro (Fig. 13). I pluvio-
metri considerati sono del tipo: pluviome-
tro manuale con bocca da 1000 cm
2
con
fusione della neve raccolta al momento
della misura (P1), pluviometro manuale
in cabina riscaldata di marca SIAP (P2),
pluviografo meccanico a bascula SIAP o
Salmoiraghi in cabina riscaldata SIAP (P3),
pluviografo elettronico a bascula riscal-
dato modello CAE PMB2 (P4).
Parallelamente alla rete di monitoraggio
gestita da ARPA Lombardia, A2A dispone
Da sinistra a destra:
Fig. 4 - Esempi di
confronto delle altezze di
precipitazione giornaliera
al pluviometro con i
corrispondenti SWE
della neve fresca
giornaliera al campo
neve manuale.
Fig. 5 - Stazione
nivometeorologica
di Val Cancano (SO),
dotata di snow pillow e
pluviometro totalizzatore
a pesata Geonor T200B
(cfr. Valgoi, 2011).

Quota
(m s.l.m.)
Strumenti
Numero
Misure
Anni
Cumulata
SWE (mm)
Cumulata P
(mm)
Scarto
cumulate (%)
Eita
1950 SP-PT 195 2008-2014 2405.4 2554.3
6.2
Malghera
1995 SP-PT 164 2008-2014 1835.0 1805.7
-1.6
Val Cancano
2190 SP-PT 254 2008-2014 2112.7 2294.3
8.6
© AINEVA
16
di una propria rete di stazioni di recente
installazione per il monitoraggio idro-
logico nell’ambito della gestione degli
impianti idroelettrici dell’alta Valtellina.
Alcune di queste sono dotate di
snow
pillow
e pluviometro totalizzatore elet-
tronico a pesata. In Errore: sorgente del
riferimento non trovata sono riportati i
confronti tra le precipitazioni cumulate
giornaliere misurate ai pluviometri to-
talizzatori a pesata Geonor T200B e i ri-
spettivi
snow pillow
(modello STS ATM/N;
cfr. Valgoi, 2011). In entrambi i casi è
stata calcolato l’incremento sulle 24 ore
vincolato ai valori superiori a 0.5mm per
evitare scarti relativi troppo elevati (Go-
odison et al., 1998; Sevruk, 1996). Si è
considerato inoltre il vincolo di tempera-
tura media giornaliera inferiore a 0°C in
modo da escludere la maggior parte dei
possibili eventi di pioggia mista a neve. I
dati giornalieri così ricavati sono poi stati
ulteriormente selezionati scartando i gior-
ni in cui risultava mancante o incoerente
uno dei due dati.
Per quanto riguarda i siti dotati di plu-
viografi riscaldati o pluviometri manuali,
la sottostima della precipitazione nevosa
è sistematica e varia dal 15% al 66%; in
particolare i siti esposti al vento (Can-
cano e Pantano d’Avio) sono quelli che
presentano sottostime più consistenti,
maggiori al 50%, mentre in quelli ripa-
rati dal vento lo scarto è più contenuto,
attorno al 25%. In particolare si può ipo-
tizzare che il vento partecipi per circa la
metà alle rilevanti sottostime registrate a
Cancano dal pluviografo meccanico SIAP
(Fig. 7) e a Pantano d’Avio dal pluviometro
manuale in cabina riscaldata SIAP (Fig. 3)
data anche l’assenza di schermi anti-
vento; infatti lo stesso tipo di strumento
installato in stazioni molto meno esposte
al vento mostra sottostime pressoché
dimezzate. Per la maggior parte dei siti,
la totale mancanza di dati anemometri-
ci, rende difficile fare considerazioni più
precise riguardo l’influenza eolica. Pres-
so Cancano, S. Caterina Valfurva e Aprica
Magnolta sono invece disponibili, anche
se per un periodo limitato e con qualche
lacuna, anche i dati anemometrici. I risul-
tati dell’analisi di tali dati sono coerenti
riguardo l’influenza del vento sugli errori
di misura dei pluviografi meccanici SIAP,
che a S. Caterina Valfurva risultano pres-
soché dimezzati rispetto a Cancano, dove
la stazione è sensibilmente più esposta al
vento. Meno significativi e in parte appa-
rentemente contraddittori sono invece i
risultati per i pluviografi elettronici CAE
PMB2. Infatti a S. Caterina Valfurva gli
errori sono consistenti nonostante le ve-
locità del vento risultino più basse anche
di quelle rilevate presso Aprica Magnolta,
dove lo stesso strumento mostra gli er-
rori più contenuti, solo del 15%, tra tutti
quelli esaminati, come mostrato nella Er-
rore: sorgente del riferimento non trova-
ta. Questa discrepanza tra due strumenti
simili può essere motivata dal fatto che,
essendo il pluviografo elettronico di Apri-
ca Magnolta riscaldato solamente dalla
fine del 2012, le misure considerate per il
confronto sono per la maggior parte della
stagione 2013-14, durante la quale sono
state registrate eccezionali anomalie ter-
miche nel Nord Italia, fino a 4°C oltre la
media (ArCIS, 2014). Infatti, presso Aprica
Magnolta, la temperatura media dei gior-
ni presi in esame per la stagione 2013-
14 è stata di -1.7°C; le rimanenti misure
provengono dalla stagione 2012-13 e nei
rispettivi giorni la temperatura media è
stata di -3.7°C. Considerando solo i dati
dalla stagione 2012-13 lo scarto sulla cu-
mulata risulta del -29.3%. Per S. Caterina
Valfurva, dove lo stesso strumento mostra
una sottostima di quasi il 50%, le misure
considerate sono degli anni dal 2005 al
2010, con temperatura media più bassa,
pari a -4.0°C. Questo, insieme al fatto che
le precipitazioni sono qui mediamente più
deboli rispetto ad Aprica, per il carattere
endoalpino del regime pluviometrico, può
giustificare la differente prestazione dello
strumento, meno accurato con tempera-
ture più basse e intensità di precipitazione
inferiori. Infatti a S. Caterina, il pluviografo
meccanico SIAP presenta sottostime infe-
riori al pluviografo elettronico CAE PMB2,
presumibilmente, a causa della differen-
te azione che lo strumento riscaldante
ha nei due strumenti, date le pressoché
identiche condizioni per le altre variabili.
Per quanto riguarda le stazioni nivome-
teorologiche automatiche dotate di
snow
pillow
e pluviometro totalizzatore elettro-
nico a pesata, si evidenzia un’ottima cor-
rispondenza tra gli incrementi giornalieri
di pioggia registrati dal pluviometro con
gli incrementi giornalieri di equivalente in
acqua del manto nevoso (SWE) misurati
Tab. 2 - Risultati dei
confronti tra le misure
giornaliere di SWE
effettuate in automatico
dagli snow pillow (SP)
e le altezze giornaliere
di precipitazione
registrate ai pluviometri
totalizzatori elettronici
a pesata (PT) installati
presso le stazioni
nivometeorologiche
di A2A.
Fig. 6 - Esempio di
confronto delle altezze di
precipitazione giornaliera
al pluviometro
totalizzatore a pesata
con i corrispondenti
incrementi di SWE del
manto nevoso sullo
snow pillow.
Fig. 7 - Stazione di
Cancano dove sono
affiancati un pluviografo
elettronico riscaldato
CAE PMB2 (cerchio
verde) e un pluviografo
meccanico riscaldato
SIAP (cerchio rosso).
Le misure di questi sono
state confrontate con
quelle manuali di SWE
della neve fresca del
vicino campo neve.

17
dal cuscinetto (Tabella 2).
Tuttavia dovrebbe evidenziarsi comun-
que una sottostima delle misure rispetto
agli
snow-pillow
, in quanto i siti presi in
considerazione non sono totalmente pro-
tetti dal vento e il pluviometro a pesata
Geonor T200B, dotato di schermo Alter,
ha mostrato di sottostimare le precipita-
zioni nevose del 5-10% già per velocità
del vento di 1-2 m/s, in base a dati di
letteratura (Rasmussen, 2014; Colli et al,
2014; Goodison et al., 1998). E' quindi
realistico supporre una sottostima nella
misura di SWE da parte dello
snow pillow
,
molto probabilmente a causa dei noti pro-
blemi che la coesione interna del manto
nevoso può causare. Purtroppo queste
stazioni non sono dotate di anemome-
tro, quindi non è stato possibile risolvere
alcune incertezze.
I risultati ottenuti sono generalmente co-
erenti con quanto ricavato da altri studi
simili, svolti sempre nel contesto delle
Alpi (Sevruk, 1983; Ranzi et al., 1999;
Zweifel & Sevruk, 2002; Savina et al.,
2011; Cugerone et al., 2012).
MODELLO DI
RICOSTRUZIONE DEI
DATI PLUVIOMETRICI
Il modello scelto per la correzione delle
misure pluviometriche, si basa sull’ap-
plicazione di un fattore di correzione
alla misura di precipitazione in funzione
della sola temperatura media giornaliera
(Ranzi et al., 1999; Eccel & Ranzi, 2012).
In particolare si ha:
P
c
= (1 +
a
s
C
s
)
P
ossia, la precipitazione giornaliera misu-
rata
P
è corretta con un fattore
C
s
in fun-
zione della temperatura media giornaliera
T
m
tramite il fattore
a
s
; esso varia linear-
mente tra 0 e 1 tra la temperatura di so-
glia superiore della precipitazione liquida
T
h
(
higher threshold
) e la temperatura di
soglia inferiore della precipitazione solida
T
l
(
lower threshold
) (Fig. 9).
Teoricamente, in questo modo, si incre-
mentano le misure delle precipitazioni
nevose, restano invariate le misure di
precipitazioni nella sola fase liquida e
si correggono parzialmente gli eventi di
pioggia mista a neve, in modo lineare al
variare della temperatura media giorna-
liera. La scelta di questo modello è stata
fatta tenendo conto principalmente del
fatto che la temperatura dell’aria è una
grandezza facilmente disponibile a scala
giornaliera. I dati della velocità del vento
sarebbero molto utili per una correzione
più accurata, ma la loro scarsa disponibili-
tà avrebbe fatto perdere rappresentatività
ai campioni considerati. La natura del ter-
ritorio in esame, tipicamente alpino, non
consente nemmeno facili collegamenti
o interpolazioni con i dati di stazioni vi-
cine, in quanto il vento, in particolare, è
influenzato in modo estremamente com-
plesso dall’orografia.
Per la determinazione delle temperature
di transizione tra precipitazione liquida e
nevosa si è svolta un’analisi statistica sui
dati rilevati presso i campi neve. La pro-
cedura di rilevamento AINEVA consente di
separare gli eventi meteorici in: eventi di
sola pioggia, eventi di sola neve e eventi
di pioggia mista a neve. Data la disponi-
bilità di campioni con numerosità elevata
per ogni tipo di evento e, quasi sempre
anche per ogni singola stazione, si è potu-
ta svolgere un’elaborazione statistica che
si ritiene rappresentativa. Suddividendo
i campioni delle tre variabili suddette in
classi di temperatura di 1°C, si è potuto
osservare che essi sono ben approssi-
mabili con la distribuzione normale (di
Gauss). Si sono presi in considerazione
dapprima i campioni delle tre tipologie
di eventi meteorici selezionati per ogni
singola stazione; in seguito, per ottenere
un risultato generalizzato, si sono uniti
i campioni delle singole stazioni. L’ana-
lisi del campione generalizzato (Fig. 8)
ha condotto all’individuazione delle se-
guenti soglie:
- il 90% degli eventi di sola neve si veri-
fica in giorni con temperatura media al
di sotto di 1,5 °C
- il 90% degli eventi di sola pioggia si
verifica in giorni con temperatura media
al di sopra di 0,1 °C
- il 90% degli eventi di pioggia mista
a neve si verifica in giorni con tem-
peratura media compresa tra -3,1 °C
e 4,8 °C.
Il numero di eventi di pioggia mista a neve
è significativamente inferiore al numero
di eventi di sola pioggia o sola neve (264
contro 1284 e 2780 rispettivamente).
Pertanto è lecito dare più importanza alle
temperature di soglia individuate per la
sola pioggia e la sola neve rispetto a quel-
le degli eventi di pioggia mista a neve.
Si è comunque tenuto conto del fatto
che questi ultimi abbiano distribuzione
di densità di probabilità centrata in 1 °C
Fig. 8 - Distribuzione di
densità di probabilità
degli eventi meteorici
in funzione della
temperatura media
giornaliera per il
campione generalizzato
dato dall’unione dei
campioni delle singole
stazioni.
Fig. 9 - Variazione del
fattore
a
s
in funzione
della temperatura media
giornaliera.

Quota
(m s.l.m.)
Distanza
(m)
Strumenti
Numero
misure
C
s
Scarto
cumulate
corrette (%)
S. Caterina
Valfurva
1740 590
SWE-P3 75
0.3
-3.6
SWE-P4 28
0.8
-11.8
Livigno - S. Rocco
1865 0 SWE-P3 241
0.35
-2.6
Cancano
1950 120
SWE-P3 301
1.15
-17.0
SWE-P4 73
1.5
-17.7
Aprica
1180 0 SWE-P1 66
0.6
-4.7
Aprica - Magnolta
1865/1950 740 SWE-P4 38
0.11
-6.1
Lago d'Arno
1830 0 SWE-P2 163
0.25
-6.9
Pantano d'Avio
2390 20 SWE-P2 176
1.05
-2.3
Lago d'Avio
1902 0 SWE-P1 12
0.2
-3.6
© AINEVA
N
anni
C
s
P
m
(mm)
P
m,c
(mm)
P
S. Caterina Valfurva
40 0.3 860.3 923.6
7.4 %
Cancano
23 1.15 788.3 1055.5
33.9 %
Pantano d'Avio
3 1.05 1417.3 1897.0
33.8 %
Lago d'Avio
12 0.2 1263.3 1324.8
4.9 %
© AINEVA
18
e, pertanto, si sono scelte le temperature
di soglia del modello in modo simmetri-
co rispetto a tale valore. In particolare si
sono selezionate le temperature di soglia
T
h
= 2
°C
e
T
l
= 0
°C
. Ciò risulta coerente
con i valori scelti da Ranzi et al. (1999) e
Eccel et al. (2012) per l’applicazione del
medesimo modello, in base ad un’analisi
degli eventi meteorici, per i campi neve di
Malga Bissina e Pinzolo-Prà Rodont (TN).
Il fattore correttivo è stato tarato per ogni
sito di misura minimizzando la somma de-
gli scarti quadratici sulle singole misure,
oppure annullando lo scarto tra le cumu-
late. In particolare, il valore di calibrato
secondo quest’ultima condizione risulta
sempre maggiore.
Tra i due estremi così individuati si è scel-
to un valore intermedio tenendo conto
anche che il coefficiente angolare della
retta interpolante i punti delle singole
misure rimanesse inferiore all’unità. Si è
applicato il modello correttivo descritto
e tarato secondo quanto riportato sopra
a quattro serie di dati di precipitazione:
Pantano d’Avio, Lago d’Avio, S. Caterina
Valfurva e Cancano.
Gli anni considerati sono in particolare:
Pantano d’Avio: 1990, 1994, 1996; Lago
d’Avio: 1987-94,
1996, 2002, 2003, 2005; S. Caterina Val-
furva: 1968-70, 1972-76, 1978-84, 1986,
1988-92, 1994-97, 1999-2007, 2009,
2012-13; Cancano: 1979-86; 1988-89;
1997; 2002-13. Un esempio degli effetti
della correzione sulle medie mensili e
sulle cumulate annue è
riportato in Fig. 11. Per la stazione di
Cancano si sono confrontati i risultati
dell’applicazione del modello correttivo
con i dati della stazione di Valcancano,
distante circa due chilometri e 250 metri
più in alto della prima, ma dotata di plu-
viometro totalizzatore a pesata, ritenuto
più affidabile nella misura della precipi-
tazione nevosa. Per gli anni 2009-2013
i dati medi di precipitazione mostrano
differenze sostanziali sia sulle cumulate
annue, sia su quelle mensili, non giusti-
ficabili solo con la diversa esposizione e
la differenza di quota.
I dati corretti mostrano ottima aderen-
Tab. 3 - Il coefficiente
correttivo C
s
è stato tarato
per ogni sito di misura
minimizzando la somma
degli scarti quadratici
sulle singole misure,
oppure annullando lo
scarto tra le cumulate.
Successivamente
si è scelto un valore
intermedio tenendo conto
anche che il coefficiente
angolare della retta
interpolante rimanesse
inferiore all’unità.
Abbreviazioni degli
strumenti come da Tab. 1.
Tab. 4 - Precipitazioni
medie annue prima e
dopo l’applicazione del
modello correttivo ai
dati di precipitazione
giornaliera di
alcune delle stazioni
considerate in questo
studio.
Fig. 10 - Esempi di
risultati dell’applicazione
del modello di correzione
ai medesimi campioni
utilizzati in Tab. 1 per
la stima degli errori di
misura.

19
za sulla cumulata media annua; a scala
mensile la variabilità è maggiore, affet-
ta probabilmente anche da una sovra-
correzione nei mesi invernali, ma viene
correttamente riscostruito il regime plu-
viometrico con il massimo in novembre.
I risultati ottenuti per questa e le altre
stazioni possono essere confrontati in
Fig. 12 con quanto riportato sull’attuale
carta Regionale delle precipitazioni medie
annue della Lombardia (2003), di cui si
riporta l’estratto per la zona di interesse.
Per compensare la nota sottostima di tali
quantità nelle porzioni montane del ter-
ritorio (cfr. Grossi et al., 2012), la Regione
Lombardia nel Programma di Tutela e Uso
delle Acque - PTUA (2006) ha utilizzato, e
suggerisce di utilizzare per altri studi idro-
logici, una procedura di integrazione della
componente nivale della precipitazione
che, in sintesi, consiste nell’applicare
alle medie annue rilevate ai pluviometri
una frazione di precipitazione variabile
in base ai diversi bacini idrografici e alla
sola porzione di bacino al di sopra dello
zero termico medio invernale.
In Fig. 12 si è riportato anche il dato di
precipitazione media del pluviometro
totalizzatore storico del Rifugio Mandro-
ne (TN). Dai dati pubblicati sugli Annali
Idrologici del Compartimento di Parma
dell’ex-SIMN si è calcolata una cumulata
media annua di 1973mm sull’anno idrolo-
gico in base ai dati disponibili nel periodo
compreso tra il 1924 e il 1973. Nei mede-
simi periodi, partendo dai dati giornalieri,
il pluviometro manuale di Lago d’Avio
mostra una media di 1240 mm. Anche se
il confronto non è rigoroso quanto quello
effettuato per Cancano, non essendoci la
coincidenza temporale, né la disponibilità
di strumenti ugualmente evoluti, può co-
munque considerarsi coerente la ricostru-
zione effettuata sui dati di Pantano d’Avio,
che porta ad una media annua intorno ai
1900 mm, per i tre anni considerati (1990,
1994, 1996).
CONCLUSIONI
In questo studio si è preso in conside-
razione il territorio dell’alta Valtellina e
dell’alta Valcamonica, dove il monito-
Fig. 12 - Estratto della
Carta regionale delle
precipitazioni medie
annue della Lombardia,
elaborata nel 2003 per
il Programma di Tutela
e Uso delle Acque -
PTUA. Sono evidenziate
le stazioni per le
quali si è effettuata,
a titolo di esempio,
la correzione dei dati
tramite il modello
descritto in questo
studio. Si confrontano
le medie calcolate da
Regione Lombardia
per il PTUA, su finestre
temporali variabili, con
le correzioni suggerite
dalla stessa Regione
Lombardia (RL) e le
correzioni suggerite in
base all’applicazione
del modello Lendvai-
Ranzi (LR) presentato
in questo studio. Si
riportano anche i dati
di due pluviometri
totalizzatori (PT) per un
ulteriore confronto.
Fig. 11 - Risultati della
dell’applicazione del
modello correttivo ai dati
di precipitazione rilevati
presso Cancano dal
pluviografo meccanico
riscaldato SIAP.
Sopra le cumulate
annuali e in basso il
confronto delle medie
mensili sul periodo
2009-2013 con i dati
della stazione di Val
Cancano dotata di
pluviometro totalizzatore
a pesata (PT).

20
raggio nivometeorologico è effettuato
ufficialmente da ARPA Lombardia.
Per quanto riguarda la misura delle pre-
cipitazioni in alta quota, la rete di rileva-
mento è attualmente equipaggiata perlo-
più da pluviografi meccanici e elettronici
a bascula, solo alcuni dei quali risultano
dotati di strumento riscaldatore per la fu-
sione della neve; restano ancora in uso
alcuni pluviometri manuali. Non risulta
installato, da parte di ARPA Lombardia,
alcun pluviometro totalizzatore tradiziona-
le o a pesata, tipologia di strumento che
si è da tempo rivelato adatto alla misura
duale, anche automatica, della precipi-
tazione liquida e solida. Nella stagione
invernale sono attivi diversi campi neve
per il rilievo manuale delle grandezze di
interesse nivologico. Confrontando i dati
di equivalente in acqua (SWE) delle neve
fresca effettuate presso i campi neve
con le altezze di precipitazione misurate
dai pluviometri presenti nelle immediate
vicinanze, si è potuto stimare l’errore di
misura della precipitazione nevosa che
affligge tali strumenti. Per i pluviografi
riscaldati e i pluviometri manuali risulta
una sistematica sottostima che varia, da
stazione a stazione, tra il 15% e il 66%; si è
anche riscontrato che i siti esposti al ven-
to sono quelli che presentano sottostime
più consistenti, superiori al 50%, mentre
in quelli riparati dal vento lo scarto è più
contenuto, attorno al 25%. La scarsità di
dati anemometrici ha permesso di preci-
sare meglio l’influenza del vento solo in
contesti spazio-temporali molto ristretti,
con risultati non ancora definitivi.
In alta Valtellina è attiva anche una rete
di monitoraggio di proprietà di A2A, uti-
lizzata nel contesto della gestione degli
impianti idroelettrici. In particolare dal
2008 sono installate tre stazioni in alta
quota dotate di trasduttore di pressione
(
snow pillow
), per la misura istantanea
dell’equivalente in acqua (SWE) del manto
nevoso al suolo, e di pluviometro totaliz-
zatore elettronico a pesata con schermo
anti-vento. Effettuando, per ogni stazio-
ne, un confronto analogo tra le misure di
questi strumenti, si è potuta evidenziare
un’ottima corrispondenza tra di esse, che
conferma una certa affidabilità dei plu-
viometri totalizzatori elettronici a pesata
nella misura della precipitazione nevosa.
Tuttavia bisogna segnalare che è proba-
bile che anche gli
snow pillow
tendano
a sottostimare lo SWE del manto nevoso
quando questo sia soggetto a significativa
coesione interna, tale da creare un ‘effetto
ponte’ che impedisce una lettura corretta
del suo peso.
In generale i risultati ottenuti sono coe-
renti con quanto ricavato da altri studi si-
mili, svolti sempre nel contesto delle Alpi e
confermano la grande variabilità dei valori
Fig. 15 - Campo
neve di Cancano.
Da sinistra:
Fig. 13 - Strumenti
manuali di misura
della densità del manto
nevoso: carotatori e
dinamometro.
Fig. 14 - Campo neve di
S. Caterina Valfurva.

21
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di sottostima riscontrata nelle misure di
precipitazione nevosa mediante pluvio-
grafi riscaldati e pluviometri manuali, sia al
variare delle condizioni del sito di misura,
sia al variare del modello dello strumento.
Per tentare di far fronte alla necessità di
correggere le serie storiche di dati plu-
viometrici affetti da errori sistematici di
misura si è proposto un modello sem-
plice, perché prende in considerazione
la sola temperatura media giornaliera
come parametro di variazione del fatto-
re correttivo da applicare, ma allo stesso
tempo ampiamente applicabile, dato che
la temperatura dell'aria è spesso l’unica
variabile disponibile presso molte stazio-
ni storiche. Il modello applica un fattore
correttivo costante alle misure giornalie-
re di eventi meteorici di sola neve, lascia
invariate le misure degli eventi di sola
pioggia e applica una variazione lineare
all’interno dell’intervallo di temperatura
nel quale si verificano gli eventi di piog-
gia mista a neve. Si è applicato, a titolo
di esempio, il modello proposto alle serie
storiche di pluviometria di quattro stazioni,
con diversi risultati in termini di impatto
sulle medie mensili e annue, che risultano
incrementate tra il 5% e il 37% in modo
crescente con la quota sul livello del mare
e con l’esposizione al vento. Tali risultati
sono stati confrontati con quanto riportato
sulla Carta regionale delle precipitazioni
medie annua della Lombardia, attuale
riferimento ufficiale in tale ambito, e con
alcuni interessanti dati storici del SIMN.
RINGRAZIAMENTI
Si ringraziano per la collaborazione mo-
strata ai fini di questo studio: ARPA Lom-
bardia, in particolare il Centro Nivomete-
orologico di Bormio (SO) e il Servizio Idro-
grafico di Milano; A2A S.p.A., in particolare
gli Uffici di Grosio (SO) per aver fornito i
dati delle loro stazioni.