Modellazione delle
catastrofi e
cambiamenti climatici
Contatti principali
Trevor Maynard Responsabile gestione esposizioni e riassicurazione
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Nick Beecroft Direttore, rischi emergenti e ricerca
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Sandra Gonzalez Quadro, rischi emergenti e ricerca
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Lauren Restell Quadro gestione esposizioni
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Coautori
Il prof. Ralf Toumi è docente di fisica atmosferica presso il dipartimento di fisica dell'Imperial College di Londra. È anche direttore di
OASIS LMF Ltd, azienda che promuove il libero accesso per la modellazione delle catastrofi.
Lauren Restell lavora nel campo della modellazione delle catastrofi nel mercato londinese dal 2006. Prima di entrare a far parte della
gestione delle esposizioni di Lloyd's, ha rivestito incarichi in Aon Benfield e Travelers in seguito al conseguimento di un MSc sui
cambiamenti climatici presso l'università dell'East Anglia.
Casistiche
Le casistiche sono state case fornite da: prof. James Elsner (Climatek), Madeleine-Sophie Déroche (Climate – Knowledge
Innovation Centre), dott.ssa Ioana Dima e Shane Latchman (AIR), prof. Rob Lamb, Richard Wylde e Jessica Skeggs (JBA), Iain
Willis (EQECAT) e dott. Paul Wilson (RMS).
Riconoscimenti
Lloyd's desidera ringraziare anche Matthew Foote (Mitsui Sumitomo), Steven Luck (W. R. Berkley Syndicate) e Luke Knowles (Catlin)
per il loro contributo al rapporto.
Clausola di esclusione di responsabilità
Il presente rapporto è stato realizzato da Lloyd's solo a scopo di informazione generale. Sebbene sia stata prestata la massima cura
nella raccolta dei dati e nella preparazione del rapporto, Lloyd's non fornisce alcuna dichiarazione o garanzia in merito alla relativa
accuratezza o completezza, ed esclude esplicitamente, nella misura massima consentita dalla legge, tutte quelle che potrebbero
altrimenti essere implicate.
Lloyd's declina qualsiasi responsabilità per eventuali perdite o danni di qualsiasi natura causati a qualsiasi persona come conseguenza
di azioni compiute o non compiute in virtù di, o facendo affidamento su, dichiarazioni, fatti, cifre o espressioni di opinioni o convinzioni
contenuti in questo rapporto. Questo rapporto non costituisce alcun tipo di raccomandazione.
© Lloyd's 2014
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Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Sommario
1
SINTESI
4
2
INTRODUZIONE
5
3
LA SCIENZA DEI CAMBIAMENTI CLIMATICI
6
4
MODELLAZIONE DELLE CATASTROFI
9
5
SCENARI CATASTROFALI E CAMBIAMENTI CLIMATICI
12
6
CONCLUSIONI E RACCOMANDAZIONI
36
7
APPENDICI
37
8
BIBLIOGRAFIA
40
3
1 Sintesi
La ricerca scientifica imputa chiaramente i cambiamenti climatici all'attività dell'uomo.
Ciononostante, permane una notevole incertezza circa la natura e l'entità dei cambiamenti del nostro clima e
dell'impatto specifico che questo produrrà. Molti degli effetti risulteranno evidenti nei prossimi decenni e per
prevederli sono necessarie analisi previsionali, non solo dati storici.
I cambiamenti del clima e dei modelli meteorologici sono potenzialmente in grado di incidere
sugli eventi meteorologici estremi. Gli assicuratori hanno tutto l'interesse di comprendere l'impatto del
cambiamento climatico sulla frequenza di eventi meteorologici estremi. La frequenza di ondate di calore è
salita in Europa, Asia e Australia e in un numero maggiore di aree si registra un aumento della percentuale
di forti precipitazioni piuttosto che una riduzione. È praticamente certo che dagli anni settanta del secolo
scorso si è rilevato un incremento della frequenza e intensità dei cicloni tropicali più forti nel bacino Nord
Atlantico.
La tecnologia di modellazione delle catastrofi viene oggi utilizzata ampiamente da assicuratori,
riassicuratori, governi, mercati dei capitali e altre entità finanziarie. È parte integrante di qualsiasi
organizzazione che si occupa di rischio di catastrofi naturali ed è utilizzata più comunemente per eseguire
attività quali selezione dei rischi e sottoscrizione, riserva e tariffazione, sviluppo di strategie di mitigazione,
progettazione di meccanismi di trasferimento del rischio, gestione di esposizioni e aggregati, ottimizzazione
del portafoglio, pricing, prassi decisionale della riassicurazione e creazione di capitali. I modelli consentono
di quantificare la nostra comprensione del mondo naturale.
Le tendenze dei cambiamenti climatici possono essere implicitamente integrate per gli scenari
catastrofali, considerato il massiccio utilizzo di dati storici per la loro realizzazione; tuttavia,
queste TENDENZE non sono necessariamente esplicitamente integrate nel risultato della
modellazione. Le incertezze associate alla stima della portata e frequenza degli eventi più estremi indicano
che l'impatto dei cambiamenti climatici può essere difficile da tenere in considerazione nei modelli di rischio.
L'incidenza delle perdite derivanti dagli uragani è influenzata da numerosi fattori collegati ai
cambiamenti climatici, quali l'aumento del livello del mare e la temperatura della superficie del
mare. Esiste una relazione tra le temperature della superficie del mare e la forza degli uragani che
suggerisce una graduale tendenza all'aumento. È pertanto estremamente importante che questi
cambiamenti siano modellati accuratamente.
I 20 centimetri approssimativi di innalzamento del livello del mare nella punta più a sud dell'isola
di Manhattan hanno aumentato del 30% nella sola New York i danni materiali dovuti alle ondate
di tempesta dell'uragano Sandy. Ulteriori innalzamenti del livello del mare in quest'area potrebbero
aumentare in modo non lineare potenziali perdite dovute a tempeste di simile violenza. I modelli per gli
scenari catastrofali che plasmano in modo dinamico le ondate di tempesta sulla base dell'attuale livello del
mare medio tengono già in considerazione questo maggiore rischio nelle loro previsioni.
Nei prossimi decenni, i modelli per gli scenari climatici continueranno a prevedere gli impatti
delle condizioni meteorologiche estreme. EQECAT mostra come i futuri scenari climatici potrebbero
registrare aumenti della frequenza di tempeste intense in Europa, con un possibile spostamento delle
traiettorie delle tempeste verso le latitudini settentrionali. JBA evidenzia che i cambiamenti climatici hanno
già aumentato la probabilità di alluvioni nel Regno Unito, come quella del 2000, e che una precipitazione su
cinque potrebbe risultare il 40% più ampia in futuro.
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
2 Introduzione
Negli ultimi anni, il settore assicurativo ha subito notevoli perdite a causa di eventi atmosferici estremi. Il
2011 è considerato un anno record per le catastrofi naturali, con sinistri assicurati che sono costati al settore
i
più di 127 miliardi di dollari . Una serie di catastrofi alla fine degli anni ottanta e all'inizio degli anni novanta
del secolo scorso ha posto il settore assicurativo davanti a una grande sfida. L'adozione di modelli per gli
scenari catastrofali naturali negli anni novanta ha permesso al settore di analizzare e misurare il rischio in
modo più preciso. Oggi, l'impiego di questi strumenti è diventato la norma. Vista la prevalenza di modelli per
gli scenari catastrofali nel settore assicurativo e l'aumento di costi degli eventi meteorologici estremi, la
precisione dei risultati dell’attività di modellazione è un interesse primario per gli assicuratori. La possibilità
che i cambiamenti climatici possano favorire modificazioni nella gravità e probabilità degli eventi
meteorologici estremi potrebbe avere ripercussioni sulla precisione dei modelli per gli scenari catastrofali
naturali. Questa relazione valuta se e come questi modelli prendono in considerazione i cambiamenti
climatici attraverso una serie di casistiche fornite da vari provider di modelli sia accademici che commerciali.
Il sistema climatico globale della Terra si sta riscaldando. Questa conclusione è supportata da un grande
insieme di prove presentate nella letteratura scientifica e nel modo più completo nei cinque rapporti di
valutazione pubblicati dal Gruppo intergovernativo di esperti sul cambiamento climatico (Intergovernmental
1
Panel on Climate Change, IPCC) . L'innalzamento delle concentrazioni di gas serra nell'atmosfera, dovuto
prevalentemente all'attività dell'uomo, come ad esempio la combustione di combustibili fossili e i
cambiamenti di uso del suolo, provocano un aumento dell'effetto serra naturale del pianeta e un maggiore
riscaldamento della superficie terrestre. L'energia in più catturata viene immagazzinata in gran parte negli
oceani. Questo effetto, combinato con il riscaldamento delle temperature atmosferiche sulla superficie del
pianeta, modifica il sistema climatico fisico. Un esempio è l'impatto sul ciclo idrologico sotto forma di modifica
delle precipitazioni, cambiamenti della circolazione atmosferica e dei modelli meteorologici, riduzione dei
ghiacci globali e della copertura nevosa e dilatazione termica degli oceani, con conseguente innalzamento
del livello del mare. Queste tendenze rappresentano una sfida per gli assicuratori, i quali si trovano ad
analizzare sia l'impatto economico del cambiamento climatico sia l'adeguatezza degli strumenti utilizzati per
misurare e applicare i tassi.
Uno dei problemi principali per gli assicuratori sono le eventuali conseguenze di questi cambiamenti climatici
e modelli meteorologici sugli eventi meteorologici estremi. Il quarto rapporto di valutazione dell'IPCC (IPCC,
2007) ha evidenziato l'importanza della nostra conoscenza degli eventi estremi, per via del loro impatto
sproporzionato sulla società e gli ecosistemi, rispetto ai cambiamenti graduali del clima medio. Nel 2012,
l'IPCC ha pubblicato un rapporto speciale specificamente incentrato sulla gestione dei rischi degli eventi
meteorologici estremi (IPCC, 2012, di seguito "SREX"), mentre la recente bozza del quinto rapporto di
valutazione dell'IPCC (IPCC, 2013) comprende un aggiornamento della comprensione e delle prove
osservazionali dei cambiamenti negli eventi climatici estremi.
Questo rapporto è composto da tre parti principali. La prima sezione analizza le ultime scoperte della
scienza che studia i cambiamenti climatici e le conseguenze di tali cambiamenti sugli eventi meteorologici
estremi. La seconda sezione descrive la modellazione delle catastrofi e come si è giunti allo sviluppo di
questa tecnologia. La terza valuta se e come i modelli per gli scenari catastrofali prendono in considerazione
i cambiamenti climatici attraverso una serie di casistiche fornite da vari provider di modelli, tra cui AIR, RMS
ed EQECAT. Le appendici contengono i dettagli sulla terminologia utilizzata per descrivere i livelli di fiducia e
probabilità (Appendice 1) e i limiti dei modelli climatici (Appendice 2).
1
Per ulteriori informazioni, vedere l'Appendice 1.
5
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
3 La scienza dei cambiamenti climatici
La sintesi per i capi di governo del quinto rapporto di valutazione dell'IPCC (2013) riferisce un inequivocabile
riscaldamento del sistema climatico. Si registrano cambiamenti delle temperature atmosferiche e oceaniche,
dell'estensione della copertura dei ghiacci e nevosa, e della concentrazione dei gas serra nell'atmosfera.
Molti di questi cambiamenti non hanno precedenti su scale temporali che spaziano da decine a migliaia di
anni. Le temperature atmosferiche medie globali negli ultimi tre decenni sono state le più elevate dal 1850 e,
nell'emisfero settentrionale, gli ultimi 30 anni sono stati probabilmente i più caldi da almeno 1.400 anni.
Questi cambiamenti a lungo termine stanno generando impatti generalizzati, in particolare:
•
un crescente accumulo di energia degli oceani di tutto il mondo: è praticamente certo che i primi
700 m di profondità degli oceani si sono scaldati negli ultimi quattro decenni.
•
Dal 1901 al 2010 il livello medio del mare globale si è innalzato di circa 19 cm. La percentuale di
cambiamenti del livello del mare dalla metà del XIX secolo è maggiore della percentuale media di
cambiamenti degli ultimi due millenni.
•
Si sono registrate modifiche nella perdita di massa degli strati di ghiaccio di Groenlandia e
dell'Antartico, una riduzione delle dimensioni dei ghiacciai di tutto il mondo e un ridimensionamento
del ghiaccio del mare Artico nell'emisfero settentrionale.
•
I livelli atmosferici di anidride carbonica (CO2), metano e ossido d'azoto dei gas serra sono i più
elevati degli ultimi 800.000 anni. Le cause principali di questa situazione sono la combustione dei
combustibili fossili e i cambiamenti di uso del suolo. Dall'epoca preindustriale, le concentrazioni di
CO2 nell'atmosfera sono aumentate del 40% e gli oceani del mondo hanno assorbito circa il 30% del
carbonio emesso. Questo iperaccumulo da parte degli oceani determina un aumento dei livelli di
acidificazione.
2
L'incremento delle concentrazioni dei gas serra, le tendenze al riscaldamento osservate e la comprensione
scientifica del sistema climatico puntano chiaramente il dito sull'influenza dell'uomo sul sistema climatico. Le
emissioni continue di gas serra comporteranno un ulteriore riscaldamento e saranno la probabile causa di
numerosi cambiamenti dei componenti del sistema climatico.
3.1 Temperature estreme
Le attuali conoscenze, basate su un grande insieme di prove, indicano che la maggior parte dei terreni
agricoli globali analizzati ha subito un notevole riscaldamento delle temperature sia minime che massime
ii
dall'inizio del XX secolo . Una ricerca condotta su vari insiemi di dati ha dimostrato con un alto livello di
attendibilità un maggiore aumento delle temperature minime rispetto alle massime su scala globale, ed è
molto probabile una riduzione globale del numero di notti e giorni freddi con un contemporaneo aumento di
notti e giorni caldi. Vi è tuttavia solo un livello medio di attendibilità nella riduzione dell'escursione termica
iii
giornaliera, e l'impatto complessivo sulle distribuzioni di probabilità rimane una questione aperta .
Contrariamente al riscaldamento su larga scala osservato, alcune aree evidenziano cambiamenti che
indicano episodi di raffreddamento locale. Queste zone comprendono l'area centrale del Nord America, gli
Stati Uniti orientali e alcune zone del Sud America. La differenza nelle tendenze in queste aree sembra
essere legata alle temperature massime collegate ai cambiamenti del ciclo idrico e alle interazioni tra terra e
atmosfera e alla variabilità a lungo termine (ultradecennale) degli oceani Atlantico e Pacifico. Vi è solo un
livello medio di attendibilità riguardo al fatto che la lunghezza e la frequenza di periodi di caldo o ondate di
calore sono aumentate globalmente dagli anni cinquanta del secolo scorso, in parte a causa di dati
insufficienti a livello regionale e alcune incongruenze nella definizione di temperature estreme.
Ciononostante, si ritiene che nel corso di questo periodo di tempo la frequenza di ondate di calore possa
iv
essere aumentata in Europa, Asia e Australia .
2
6
Vedere l'Appendice 1 per le frasi comuni utilizzate nei rapporti dell'IPCC.
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
3.2 Precipitazioni e siccità
Un clima generalmente più umido si traduce costantemente in cambiamenti dei livelli estremi delle
precipitazioni. Recenti scoperte continuano a sostenere le precedenti valutazioni, secondo cui un maggior
numero di zone registra, piuttosto che un calo, un aumento statisticamente significativo del numero di forti
precipitazioni. Tuttavia, il livello di rilevanza statistica è inferiore per le precipitazioni estreme rispetto alle
temperature estreme. Questa situazione è data dai modelli spaziali di cambiamento che sono meno coerenti
rispetto alle tendenze delle temperature, ma anche da vaste aree che mostrano segnali opposti nella loro
rispettiva tendenza. Dagli anni cinquanta del secolo scorso si è registrata una forte variazione regionale e
subregionale nelle precipitazioni estreme. Inoltre, è sempre difficile fornire una definizione universalmente
valida di questo tipo di precipitazioni. Solo Nord America, America centrale ed Europa mostrano un probabile
aumento (o un livello di attendibilità più elevato) della frequenza o dell'intensità delle forti precipitazioni. In
Europa e nel Mediterraneo permane una notevole variabilità stagionale e regionale, e la gran parte
dell'aumento riguarda l'inverno (vedere ad es. la tabella 2.13 nell'IPCC, 2013). In Asia e Oceania, il numero
di aree dove si registra un aumento delle precipitazioni estreme supera quelle che fanno segnare una
riduzione, mentre per quanto riguarda l'Africa, non è possibile stabilire una tendenza significativa delle
precipitazioni estreme. Inoltre, le tendenze riguardanti i fenomeni atmosferici locali gravi su piccola scala
(quali grandinate o temporali) sono incerte, a causa di dati storici disomogenei e di un'insufficiente densità di
v
stazioni di monitoraggio .
La valutazione dei cambiamenti nell'entità o frequenza delle inondazioni rimane difficile. Il gruppo di lavoro II
del quarto rapporto di valutazione dell'IPCC ha affermato che non esisteva alcuna tendenza generale
nell'incidenza delle inondazioni. La gestione dei fiumi è un fattore importate che influisce sulle tendenze delle
inondazioni. La maggiore indicazione delle tendenze delle inondazioni è stata finora rilevata nelle alte
latitudini dell'emisfero settentrionale, sebbene la variabilità regionale sia tale per cui non si hanno
attualmente prove certe. Il SREX segnala un inizio precoce del disgelo primaverile in regioni dominate dalla
neve; tuttavia, sia il SREX che l'IPCC (2013) non hanno rilevato tendenze globali per i casi di inondazione,
asserendo una mancanza di prove.
La frequenza di siccità, d'altra parte, era stata valutata in modo esaustivo nel rapporto SREX. SREX ha
concluso che la distinzione tra vari tipi di siccità e le questioni complesse relative alla definizione del termine
siccità ha un notevole impatto sulle conclusioni sulle tendenze su scala globale, e denuncia con un livello
medio di attendibilità che dalla metà del XX secolo alcune aree del mondo sono state interessate da siccità
intense e più lunghe (IPCC, 2012). A causa della scarsità di misurazioni dirette dell'umidità del suolo e di
altre variabili relative alla siccità, spesso per la valutazione della siccità si utilizzano altri dati idrologici
surrogati correlati alle variabili. La gravità di un evento di siccità valutato dipende fortemente dalla scelta
della variabile e dalla durata della scala temporale considerata. Per alcune zone, comunque, è stato
raggiunto un accordo. Vi è un elevato livello di attendibilità riguardo all'aumento della siccità nel
Mediterraneo e nell'Africa occidentale, e un elevato livello di attendibilità si registra anche per una riduzione
della siccità nell'area centrale del Nord America e nell'Australia nordoccidentale.
3.3 Tempeste tropicali ed extratropicali
Le tempeste tropicali ed extratropicali sono le principali responsabili degli eventi estremi di maggiore impatto.
Vi sono prove limitate per stabilire una tendenza a lungo termine del numero di tempeste tropicali a livello
globale. Oltre alla frequenza o al numero di tempeste, è necessario considerare i cambiamenti associati
relativi all'intensità e alla durata dei cicloni tropicali. La qualità delle osservazioni è cambiata notevolmente
nel corso dell'ultimo secolo, ad esempio dopo che è stato possibile utilizzare i dati satellitari. Le misurazioni
dell'intensità delle tempeste sono molto sensibili alla tecnologia di osservazione e pertanto le tendenze
storiche a lungo termine sono influenzate dai relativi cambiamenti. A livello regionale, è praticamente certo
che dagli anni settanta del secolo scorso si è rilevato un aumento della frequenza e intensità dei cicloni
vi
tropicali più forti nel bacino del Nord Atlantico. Tuttavia, negli ultimi 100 anni, ci sono stati altri periodi di
intensa attività. La variabilità delle tendenze rende difficile attribuire con certezza colpe ai cambiamenti
climatici, sebbene vi siano buone ragioni fisiche per supporre che gli uragani saranno in media più forti.
Vi sono prove limitate per stabilire un cambiamento delle tempeste extratropicali o dei venti estremi a livello
globale. Le misurazioni dei venti a lungo termine durano per periodi troppo brevi (soprattutto nell'emisfero
meridionale) oppure non sono coerenti, a causa delle modifiche della tecnologia di osservazione, e non sono
quindi in grado di generare dati a lungo termine. Pertanto, si utilizzano spesso dati surrogati, quali le
osservazioni della pressione della superficie in loco oppure dati relativi alla pressione derivanti da rianalisi
per ricavare i cambiamenti nel campo dei venti geostrofici. In quest'ultimo caso, i risultati sono sensibili al
prodotto della rianalisi, e i prodotti di nuovissima generazione danno generalmente risultati migliori delle
7
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
rianalisi precedenti. Alcuni studi che utilizzano i dati di rianalisi suggeriscono uno spostamento verso nord e
verso est dell'attività dei cicloni dell'Atlantico, con l'intensificazione di questi ultimi durante l'inverno e ad alte
vii
latitudini .
8
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
4 Modellazione delle catastrofi
4.1 Evoluzione e ruolo della modellazione delle catastrofi nel settore assicurativo
La modellazione delle catastrofi è una disciplina relativamente recente, le cui origini sono radicate
nell'assicurazione di beni e nella scienza dei pericoli naturali. Il suo obiettivo è aiutare le società a prevedere
la probabilità e la gravità delle potenziali catastrofi future prima che si verifichino, al fine di potersi preparare
viii
adeguatamente per affrontare il loro impatto finanziario .
I modelli per gli scenari catastrofali disponibili in commercio esistono solo da 25 anni. Prima della nascita
degli scenari catastrofali alla fine degli anni ottanta del secolo scorso, per valutare le perdite dovute alle
catastrofi venivano adottati metodi rudimentali. Le tecniche attuariali standard non erano adeguate per
valutare le perdite future dovute alle catastrofi. I dati sulle perdite storiche erano e sono tutt'ora scarsi, in
particolare per gli eventi di gravità elevata poco frequenti con il potenziale di minacciare la capacità di
rimborso dell'assicuratore. Per accettare il rischio, gli assicuratori utilizzavano la mappatura del rischio
spaziale e la misurazione dei pericoli, ma in genere queste due procedure venivano effettuate in modo
pressoché distinto. Per quanto riguarda la determinazione dei prezzi, facevano affidamento sia sul massimo
danno probabile (Probable Maximum Loss, PML) generato internamente utilizzando regole empiriche, sia su
stime realistiche di perdite potenziali utilizzando scenari deterministici dedotti soggettivamente. L'attenzione
era rivolta nettamente alla gravità dei potenziali eventi, ma non si faceva alcun accenno alla frequenza. A
questo punto, il desiderio non soddisfatto di tenere in considerazione questi elementi contemporaneamente
venne riconosciuto da coloro che sono i responsabili della fondazione dei tre fornitori di software di
modellazione delle catastrofi riconosciuti a livello mondiale: AIR (1987), RMS (1988) e EQECAT (1994).
Malgrado la disponibilità commerciale dei primi scenari catastrofali probabilistici alla fine degli anni ottanta, il
loro uso non ebbe un'ampia diffusione. La copertura riassicurativa era prontamente disponibile e il mercato
si mostrava alquanto favorevole. Nel frattempo i fornitori di software stavano generando ampie stime di
perdita probabilistiche per l'industria statunitense dovute agli uragani per 20-30 miliardi di USD che
ix
presentavano una significativa probabilità di verificarsi . Nel 1989, l'entità delle perdite dovute all'uragano
x
xi
Hugo (4 miliardi di USD ) e al terremoto di Loma Prieta (6 miliardi di USD ) suscitò l'interesse iniziale per
l'uso degli scenari catastrofali tra assicuratori e riassicuratori. Tuttavia, fu la straordinaria e imprevista
dimensione delle perdite dovute all'uragano Andrew nel 1992 che mise in luce le reali carenze dell'approccio
puramente attuariale nei confronti della quantificazione delle perdite da rischio di catastrofi. AIR inviò in
tempo reale ai propri clienti un fax con la stima delle perdite superiori a 13 miliardi di USD basata sullo
scenario dell'uragano AIR. Mesi dopo, il Property Claims Service (PCS) comunicò una perdita per l'industria
xii
pari a 15,5 miliardi di USD . Perdite di questa entità infierirono fortemente sul mercato, generando
xiii
l'insolvenza di 11 assicuratori . Di conseguenza, l'adozione di scenari catastrofali crebbe
esponenzialmente, poiché venivano considerati un approccio più sofisticato e affidabile rispetto alla
valutazione del rischio catastrofale.
L'aumento delle densità demografiche e dei valori dei beni immobili in aree a rischio ha portato a una
diversificazione nell'uso e nella copertura degli scenari catastrofali. La tecnologia di modellazione delle
catastrofi viene oggi utilizzata ampiamente da assicuratori, riassicuratori, governi, mercati dei capitali e altre
entità finanziarie. Gli scenari catastrofali sono parte integrante di qualsiasi organizzazione che si occupa di
xiv
rischio di catastrofi naturali e sono utilizzati più comunemente per eseguire attività quali selezione dei rischi
e sottoscrizione, riserva e tariffazione, sviluppo di strategie di mitigazione, progettazione di meccanismi di
trasferimento del rischio, gestione di esposizioni e aggregati, ottimizzazione del portafoglio, pricing, prassi
decisionale della riassicurazione e creazione di capitali.
Tali scenari sono sviluppati sfruttando le osservazioni di perdite e pericoli, basandosi su dati esistenti,
testando scenari esistenti e integrando queste nozioni in previsioni per la modellazione delle catastrofi
futura. Recenti sviluppi comprendono la modellazione esplicita del raggruppamento delle tempeste una
migliore comprensione delle relazioni internazionali relative all'aumento dei costi per le riparazioni
successive a un evento catastrofico, il potenziale della frequenza e dell'impatto delle ondate di tempesta, la
reazione alle perdite per interruzione delle attività, lo sviluppo e i danni causati dagli uragani oltre le zone
costiere e il riconoscimento delle componenti non modellate degli scenari catastrofali. Gli eventi dell'11
settembre, inoltre, hanno portato allo sviluppo dei primi scenari per catastrofi provocate dall'uomo, nella
forma di scenari di terrorismo.
9
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Per loro natura, gli scenari rappresentano un'approssimazione dei risultati previsti e sono solo uno dei tanti
strumenti utilizzati per migliorare la comprensione e la gestione del rischio. I dati sulle perdite recentemente
disponibili che migliorano la comprensione della scienza dei pericoli naturali e i progressi nella capacità di
calcolo e della tecnologia contribuiscono insieme all'evoluzione degli scenari catastrofali e alla disciplina
dinamica della modellazione delle catastrofi.
4.2 Come funziona uno scenario catastrofale?
Il software di modellazione delle catastrofi contiene una vista specifica degli operatori per i pericoli, i rischi e
la vulnerabilità dei beni assicurati. Questa vista è stata ideata utilizzando i dati osservati come base. Il
software facilita quindi l'applicazione di questa vista di rischio ai registri contabili di un cliente specifico, al
fine di quantificare la probabilità e l'entità della potenziale perdita.
Questo risultato si ottiene riducendo la complessità inerente l'interazione fisica tra pericolo e vulnerabilità,
parametrizzando le caratteristiche a una serie limitata di unità misurabili. Queste unità di misura sono
applicate sistematicamente, coerentemente e ripetutamente in una serie personalizzata di dati di
esposizione. Le caratteristiche finanziarie relative al campo assicurativo possono essere quindi sovrapposte
per calcolare una perdita netta su misura per il cliente utilizzando lo strumento.
La maggior parte degli scenari catastrofali realizzano questo obiettivo adottando un approccio modulare
(figura 1).
Figura 1: adattata da Dlugolecki et al., 2009
L'uso del software è tuttavia solo una piccola parte di ciò che serve per ottimizzare l'impiego della
modellazione delle catastrofi all'interno di un'attività. È estremamente importante che chi ha la responsabilità
di utilizzare lo scenario sia anche in grado di capire, interpretare e trasmettere i risultati tenendo in
considerazione le limitazioni degli scenari.
Gli scenari catastrofali possono fornire diversi risultati finanziari, i più comuni dei quali sono la curva della
perdita media annua (Annual Average Loss, AAL) e la curva della probabilità di eccedenza (Exceedance
Probability, EP). L'AAL viene talvolta denominata "premio puro" o "rapporto sinistri/premi" e può essere
incorporata nel pricing insieme a un'indennità per spese e la redditività del capitale consigliata. La curva EP
viene comunemente descritta come una rappresentazione grafica della probabilità che una perdita prodotta
dai possibili eventi ecceda un determinato ammontare. I punti di lettura sulla curva offrono diverse
interpretazioni della frequenza e della gravità delle perdite per i libri contabili oggetto della modellazione.
Queste curve sono molto utili agli assicuratori e riassicuratori per determinare le dimensioni e la distribuzione
xv
delle potenziali perdite dei propri portafogli .
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Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Sebbene gli scenari catastrofali siano sofisticati, non riescono a catturare l'intero spettro di rischi esistente
nel mondo reale. Ogni società coinvolta nella modellazione delle catastrofi avrà una gamma di scenari che
coprono le aree/i pericoli che interessano i propri clienti. Attualmente non vi sono scenari in grado di coprire
ogni singolo pericolo di ogni singola area, generando pertanto delle carenze nella disponibilità degli scenari
che possono essere definite "scenario evasivo" ("model miss").
Il processo di quantificazione delle perdite per un'area/un pericolo da parte di uno scenario catastrofale è
complesso e dipende da varie ipotesi che derivano per natura da un determinato grado di incertezza attorno
a tale perdita. Tale incertezza cresce nel caso degli eventi più estremi, per i quali esiste una carente
esperienza pratica, e gli esempi in cui i dati sull'esposizione importati nello scenario catastrofale dal cliente
sono di scarsa qualità. È fondamentale che le limitazioni dello scenario e l'incertezza inerente nei suoi
risultati siano trasmessi in modo efficace durante il processo decisionale.
Affinché gli scenari catastrofali siano d'aiuto nella previsione dell'esposizione al rischio, devono integrare le
tendenze osservate. La sezione seguente fornisce una serie di casistiche per esaminare il modo in cui la
comunità della modellazione delle catastrofi sta affrontando la sfida delle tendenze dei cambiamenti climatici
a lungo termine.
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Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
5 Scenari catastrofali e cambiamenti climatici
Dopo aver riesaminato le più recenti scoperte sui cambiamenti climatici e delineato i meccanismi che si
celano dietro la modellazione delle catastrofi, questa sezione illustra i dettagli di una serie di studi di fornitori
di scenari catastrofali attraverso diversi pericoli naturali, con l'intento di valutare la misura in cui i
cambiamenti climatici influiscono sui risultati degli scenari catastrofali.
La casistica fornita da EQECAT mostra che almeno un modello del clima globale prevede uno spostamento
verso nord delle traiettorie delle tempeste europee e l'intensificazione delle tempeste di maggiore potenza.
Madeleine-Sophie Déroche del Climate – Knowledge Innovation Centre sottolinea che l'intensificazione è
una caratteristica costante degli scenari di ultima generazione, ma è dimostrato che i cambiamenti di
traiettoria sistematici variano in funzione dello scenario e dell'area analizzati. La modellazione delle
inondazioni nel Regno Unito di JBA sostiene la ricerca del governo del Regno Unito, secondo la quale i
cambiamenti climatici potrebbero fare aumentare quasi del doppio il numero di immobili soggetti a notevole
rischio di inondazioni entro il 2035 se non si prendono adeguati provvedimenti. Vari studi di casi sostengono
che tutte le tendenze climatiche recenti saranno implicitamente incluse nei dati utilizzati per costruire gli
scenari catastrofali.
Tre studi affrontano l'argomento del pericolo dei cicloni. Un tentativo di previsione a medio termine (1-5 anni)
viene fatto da RMS, che include le tendenze delle temperature della superficie del mare come fattore
predittivo per l'attività anomala degli uragani dell'Atlantico. Grazie a questo metodo si è riusciti a trovare un
piccolo adeguamento del numero dei cicloni. Un effetto più significativo dei cambiamenti climatici viene
registrato se si considera che almeno il 30% del contributo alle perdite dovuto alle ondate di tempesta
dell'uragano Sandy può essere attribuito alle variazioni del livello del mare a lungo termine. AIR ha rilevato
anche moderati aumenti di perdite causate da cicloni nel sud del Pacifico, ma non ha trovato prove
convincenti di un segnale dei cambiamenti climatici nei temporali che colpiscono gli Stati Uniti. James Elsner
di Climatek sostiene che l'aumento del 5% a decennio delle perdite nel nord dell'Atlantico derivi dalle
tendenze della temperatura della superficie del mare. Egli punta il dito anche sul fatto che i modelli climatici
sottovalutano la sensibilità dei cicloni alle variazioni di temperatura. I tre casi tropicali indipendenti e i relativi
approcci mostrano una determinata coerenza nella direzione e nell'ordine di grandezza dei cambiamenti
previsti.
Occorre tenere presente che le casistiche rispecchiano i punti di vista e le opinioni dei relativi autori
– in ogni caso i punti di vista non rispecchiano necessariamente quelli di Lloyd's o di altri autori.
12
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Tempeste europee
Di Iain Willis, product manager presso EQECAT
Le origini
Ogni inverno, forti depressioni atmosferiche che si formano alle medie e alte latitudini dell'Atlantico danno
origine a violenti cicloni extratropicali. A differenza dei cicloni tropicali (noti anche con il nome di tifoni o
uragani), le tempeste europee iniziano solitamente lungo un fronte polare, dove un campo di bassa
pressione proveniente dalle zone settentrionali incontra l'alta pressione del sud. Il movimento di queste
masse d'aria contrapposte crea uno shear ciclonico, il quale, se si verifica nelle condizioni giuste, può
causare una rotazione antioraria della massa d'aria attorno a un nucleo di bassa pressione. Seguendo
questo processo di "ciclogenesi" (Figure 2), il ciclone extratropicale si sposta verso est, spinto dalle correnti
a getto dell'emisfero settentrionale che si muovono ad alte velocità (comprese tra 30 e 70 mph). Poiché i
cicloni extratropicali sono sistemi frontali dettati ampiamente dai contrasti di temperatura e pressione delle
latitudini medie, la frequenza e la gravità delle tempeste europee sono generalmente maggiori durante i mesi
invernali.
Figura 2: lo sviluppo di un ciclone extratropicale
Se si studia il percorso delle tempeste europee utilizzando fonti quali dati di telerilevamento, velocità del
vento storiche e successive rianalisi (ad es. ERA-Interim), i dati mostrano che la tendenza più comune delle
tempeste è quella di attraversare le latitudini settentrionali dell'Europa, colpendo principalmente il Regno
Unito, l'Irlanda e i paesi scandinavi. Una tendenza di questo tipo potrebbe suggerire che i paesi situati nelle
latitudini inferiori dell'Europa non siano esposti alle tempeste. Ma non è così. Le tempeste europee possono
non rispettare questa norma, spesso con conseguenze devastanti. Come si vede nella Figure 3, se si
xvi
evidenziano le traiettorie delle tempeste di diversi eventi che hanno causato perdite al settore industriale,
la tempesta Xynthia (febbraio 2010) è partita dalle latitudini basse dell'Atlantico prima di deviare verso nordxvii
est attraverso Portogallo, Spagna e Francia, causando un totale di 2,9 miliardi di USD di perdite
assicurate.
13
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Figura 3: traiettorie delle tempeste che hanno causato i
maggiori eventi di perdite del settore industriale e densità della
popolazione europea (fonte: EQECAT / Storm tracks based on
the Extreme Wind Storms Catalogue (XWS), University of
Reading, 2013).
Diversamente dagli uragani, che tendono ad avere un nucleo centrale definito di bassa pressione, le
tempeste europee presentano spesso strutture diverse. Analogamente, le dimensioni e la struttura di una
tempesta europea possono influire notevolmente sul suo potenziale di danno e sul suo impatto. Ad esempio,
le dimensioni dei danni della tempesta Daria (gennaio 1990) sono state molto ingenti, mentre la tempesta
Klaus (gennaio 2009) si è intensificata rapidamente nel corso del passaggio attraverso l'Europa continentale,
creando un fronte di venti forti limitato ma che ha provocato notevoli danni.
Frequenza e perdite del settore industriale
Tra il 1959 e il 2001 i dati di rianalisi mostrano una media di circa 19 tempeste all'anno in Europa. Solo per
un terzo di questi eventi, tuttavia, sarebbe stato possibile prevedere perdite assicurate. Le perdite più gravi e
frequenti si verificano principalmente tra i mesi di dicembre e febbraio, sebbene l'impatto di un evento di
inizio stagione, come la tempesta Christian (ottobre 2013) o la Grande Tempesta del 1987 (ottobre 1987),
potrebbe causare più danni, poiché la maggior parte degli alberi non perde le foglie in questo periodo
14
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
dell'anno. I dati storici presentano una notevole variabilità sia per il numero di tempeste che per la relativa
gravità. L'inverno del 1989/1990 ha fatto registrare la maggiore frequenza di tempeste con 37 eventi
segnalati. Si è presentato come un anno importante perché molte delle tempeste sono state rilevanti dal
punto di vista delle perdite assicurate, come le tempeste Daria (25 gennaio), Vivan (26 febbraio) e Wiebke
(28 febbraio). Una tale intensità stagionale non è isolata e si è verificata anche durante la stagione delle
xviii
tempeste del 1999, quando Anatol, Lothar e Martin provocarono perdite totali per 13,9 miliardi di dollari .
Lothar e Martin si sono verificate a 36 ore di distanza l'una dall'altra, ed entrambe hanno colpito aree simili
dell'Europa centrale. Una tale frequenza è generalmente nota con il termine "aggregazione temporale". Vista
l'entità e la totalizzazione delle perdite assicurate in quegli anni, il modello e la periodicità dell'aggregazione
temporale è di notevole interesse per il settore assicurativo. Poiché i tradizionali contratti di riassicurazione in
eccesso sinistri vertono spesso sulla clausola delle 72 ore, l'impatto della probabilità di vari eventi
meteorologici in questo arco di tempo provoca molta preoccupazione, perché i livelli dei trigger riassicurativi
potrebbero essere raggiunti dall'aggregazione di questi livelli di più lieve entità, anziché da una singola
tempesta di grande intensità.
La gravità delle tempeste europee viene attualmente valutata dai meteorologi mediante un indice di gravità
delle tempeste (Storm Severity Index, SSI). Un valore singolo viene calcolato per una tempesta sulla base di
varie caratteristiche fisiche dell'evento, tra le quali, in genere, fattori come velocità del vento massima
osservata, una soglia minima di velocità del vento (ad es. 25 m/s), durata della tempesta e la portata fisica
della tempesta sui terreni. Utilizzando queste unità di misura, i meteorologi sono in grado di valutare la
gravità relativa di questi grandi e complessi cicloni. È importante osservare che non esiste alcuno standard
universale per calcolare gli SSI, che continuano a essere un punto controverso per i meteorologi.
Analizzando le perdite assicurate causate da singole tempeste storiche, gli eventi maggiormente degni di
nota sono stati provocati da Daria (1990) e Lothar (1999), con perdite assicurate totali pari a 8,2 miliardi di
xix
dollari e 8 miliardi di dollari rispettivamente. Tuttavia, la perdita su vasta scala più recente provocata da
una tempesta si è registrata nel 2007, quando Kyrill (18 gennaio) colpì gran parte dell'Europa centrale
xx
provocando 6,7 miliardi di perdite assicurate . Il fattore comune della caratteristica delle tempeste più
dannose riguarda l'impatto internazionale, ovvero la possibilità che una singola tempesta colpisca varie
nazioni nel suo passaggio sull'Europa centrale. Le velocità molto elevate del vento che caratterizzano queste
tempeste (generalmente rilevate nella parte meridionale del vortice della tempesta) e l'ampia dimensione
sinottica (~1000 km) provocano distruzioni a immobili, oggetti e tempi di inattività delle aziende su vastissima
scala. Come dimostra la sua traiettoria (Figure 3), la tempesta Kyrill ha provocato notevoli danni in vari paesi
europei tra cui Austria, Belgio, Francia, Germania, Irlanda, Paesi Bassi, Polonia, Repubblica Ceca e Regno
Unito.
Modellazione del clima
Tenendo in considerazione il modo in cui i cambiamenti climatici incideranno sul modello delle tempeste
europee, è necessario utilizzare modelli climatici globali (GCM). Questi modelli climatici numerici
all'avanguardia sono diventati parte integrante nella ricerca meteorologica e permettono agli scienziati di
3
simulare i climi del futuro in linea con gli scenari di emissione dell'IPCC (SRES) .
EQECAT ha lavorato a stretto contatto con l'università libera di Berlino nell'impiego del modello climatico
TM
accoppiato ECHAM5 e del nostro scenario catastrofale europeo di tempeste (Eurowind ) per studiare i
potenziali impatti meteorologici e finanziari delle condizioni climatiche future. Confrontando venticinque
diverse statistiche parametriche per le tempeste (incluse gravità, velocità del vento, area, durata e pressione
atmosferica) di tutto il XX secolo con gli scenari di emissione SRES del 2007 (A2 e A1B) per il XXI secolo,
l'uso di un GCM ci ha fornito una preziosa panoramica dei possibili impatti del cambiamento climatico sulla
densità e gravità delle traiettorie delle tempeste europee. I risultati sono stati calcolati in cinque diversi
o
o
transetti europei meridionali uniformemente distribuiti nelle longitudini da 0 E a 20 E.
È importante notare che ECHAM5 è uno dei vari GCM utilizzati dalla comunità IPCC e, pertanto, varie
sessioni di scenari non possono catturare l'intero spettro di incertezze associate alle simulazioni dei
cambiamenti climatici. Si è dimostrato che i risultati ECHAM5 risiedono al centro di tutte le simulazioni
ENSEMBLES, ma i risultati presentati in questa sede devono essere ancora considerati come una delle
tante possibili conseguenze dei cambiamenti climatici.
3
La sessione di controllo si basava sulle emissioni di CO2 dal 1900 al 2001.
15
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Nonostante le differenze tra le varie metodologie di ricerca GCM, ipotesi di modelli, risoluzione ed entità del
comportamento delle tempeste, i risultati di EQECAT e altre ricerche pubblicate in questo campo hanno
xxi,xxii, xxiii,xxiv
hanno evidenziato che le
rivelato dei punti in comune. Altri risultati sui cambiamenti climatici
modifiche della temperatura in prossimità della superficie, la baroclinicità (contrasto di temperature basse) e
il ghiaccio marino incideranno notevolmente sulla forza e ubicazione dell'attività ciclonica alle medie
latitudini. Dal punto di vista globale, tali cambiamenti possono comportare un graduale spostamento verso il
fronte polare della densità delle traiettorie delle tempeste. Relativamente all'attività delle tempeste nelle
latitudini medie europee, la ricerca EQECAT ha evidenziato le osservazioni seguenti negli scenari climatici
futuri:
1. una crescente volatilità: un numero minore di tempeste di più lieve entità ma un aumento della
frequenza di tempeste molto ampie;
2. uno spostamento della latitudine delle tempeste europee verso l'Europa centrale (tra le bande 48N61N); e
3. un aumento quadruplo della frequenza degli anni in cui si verificano tempeste violente (dato basato
sull'equivalente normalizzato di una somma SSI di tre volte le tempeste delle dimensioni di Daria
all'anno).
Figura 4: possibili impatti dei cambiamenti climatici sulle tempeste europee (in senso orario dalla parte
superiore sinistra: a) aumento delle tempeste violente b) correlazioni tra SSI e parametri delle tempeste c)
frequenza degli anni con SSI equivalente di tre volte le tempeste delle dimensioni di Daria d) ubicazione
4
dell'attività delle tempeste)
4
I risultati si basano sul whitepaper EQECAT "Activity of Catastrophic Windstorm Events in Europe in the 21st Century"
(2011) (Attività delle tempeste catastrofiche in Europa nel XXI secolo).
16
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Nella valutazione delle conseguenze di questi cambiamenti per le perdite assicurate, l'impatto complessivo
sull'esposizione europea a partire da questi risultati implica una riduzione del 3-5% del numero totale di
5
tempeste potenzialmente dannose ma un aumento del 10-20% del numero di tempeste più ampie .
Analogamente, il progressivo spostamento delle traiettorie delle tempeste verso le latitudini centrali in
Europa potrebbe aumentare le perdite delle tempeste violente registrate nei principali settori europei, con
conseguenze sproporzionate su Francia e Germania.
Modellazione
Nella modellazione dei cicloni extratropicali si utilizzano varie tecniche, che vanno da soluzioni quali l'analisi
del campo della pressione, mediante l'impiego di dati sulla velocità del vento registrata storicamente, all'uso
di supercomputer e previsione meteorologica numerica (NWP, Numerical Weather Prediction). Negli ultimi
anni, e visto il rapido sviluppo dell'IT, i meteorologi e modellatori si stanno interessando in maniera crescente
alla NWP e ai GCM.
La NWP può essere essenzialmente suddivisa in modelli su macro e mesoscala. Sebbene entrambi
richiedano un'elevata potenza di calcolo dei computer e siano basati sulle stesse equazioni matematiche
della termodinamica, la conseguente scala geografica, la complessità e lo scopo finale di questi modelli
variano considerevolmente. La modellazione della NWP su mesoscala ha generalmente una risoluzione
molto elevata ma viene eseguita solo per brevi periodi di tempo. Per questo motivo, si utilizza in genere per
le previsioni a breve termine. Un ottimo esempio dell'avanzamento di questa scienza è stato evidenziato
nell'ottobre del 2013 dalle previsioni europee, le quali hanno previsto con notevole precisione la traiettoria e
l'intensità della tempesta Christian (chiamata anche la tempesta del giorno di san Giuda nel Regno Unito)
vari giorni prima del suo arrivo. La modellazione su macroscala riguarda l'uso dei GCM e dei modelli di
circolazione generale atmosfera-oceano (AOGCM). Questi modelli possono essere utilizzati per simulare le
condizioni climatiche su scala globale per migliaia di anni. A differenza delle tecniche su mesoscala, gli
AOGCM prendono in considerazione la mutevole condizione dei controlli climatici mondiali quali la copertura
del ghiaccio marino e della vegetazione, nonché la complessa interazione tra gli oceani e l'atmosfera. In
questo contesto, sono estremamente utili per analizzare i processi a più lungo termine quali i cambiamenti
climatici naturali e antropogenici, e segnali chiave dell'andamento climatico (ad es. NAO, AMO, ENSO).
La modellazione delle tempeste europee si è notevolmente evoluta negli ultimi anni. Poiché i dati sulla
velocità del vento osservati storicamente sono stati registrati solo negli ultimi 50 anni, e con livello di
dettaglio variabile, essi offrono solo un piccolo spiraglio sul passato con il quale poter comprendere la
frequenza di questo rischio complesso. Ciononostante, grazie al progresso dei GCM, l'analisi probabilistica,
6
la rianalisi dei dati storici, e le tecniche di ridimensionamento che EQECAT è ora in grado di utilizzare, la
modellazione delle tempeste europee si sta rapidamente evolvendo.
TM
Nel creare Eurowind (un modello di rischio totalmente probabilistico che quantifica il rischio prospettico
delle tempeste in 24 paesi europei), EQECAT utilizza queste funzionalità avanzate. Combiniamo oltre 50
anni di dati sulla velocità del vento osservati storicamente (forniti da migliaia di stazioni meteorologiche di
tutta Europa) con una simulazione del clima su 1200 anni utilizzando un AOGCM per fornire informazioni sui
parametri chiave di questo rischio. Si utilizzano le origini storiche delle tempeste per sviluppare un catalogo
stocastico di tempeste sintetiche. Attraverso un approccio basato sulle perturbazioni, le distribuzioni teoriche
vengono adattate ai maggiori parametri delle tempeste storiche (ad es. SSI, durata, traiettoria, gravità) per
generare nuove tempeste in modo probabilistico. Questo catalogo di tempeste storico e sintetico contiene
circa 20.000 eventi. Utilizzando un modello AOGCM avanzato, siamo in grado di convalidare le unità di
misura principali, come la frequenza delle tempeste, l'aggregazione e la copertura spaziale delle tempeste
europee. Analogamente, nel ridimensionare questi vasti eventi ciclonici, utilizziamo una combinazione di
tecniche di modellazione deterministica e probabilistica. Ad esempio, si combinano le informazioni più
aggiornate sull'uso del terreno globale e i dati dei modelli digitali di elevazione (Digital Elevation Model,
DEM) per modificare in modo accurato il comportamento del vento, insieme alla parametrizzazione delle
raffiche di vento locali per modellare i venti di superficie dannosi di un ciclone extratropicale.
5
Definiti come aventi un SSI uguale o maggiore della tempesta Daria.
6
Vengono sviluppati metodi di ridimensionamento per ottenere un clima superficiale su scala locale dalle variabili
atmosferiche su scala regionale fornite dai modelli climatici globali (GCM).
17
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
EQECAT non integra scenari futuri sul cambiamento climatico in questi scenari catastrofali standard. Questa
operazione sarebbe altamente prematura, vista l'enorme volatilità dell'attività degli eventi catastrofali sugli
orizzonti temporali annuali e decennali. Tuttavia, poiché negli ultimi 50 anni sono stati utilizzati dati sulla
velocità del vento registrata storicamente per la realizzazione del modello di tempeste europeo EQECAT, la
variabilità climatica in questo periodo potrebbe essere considerata implicitamente integrata in questo
modello. Dal punto di vista industriale, il paradigma EQECAT rimane focalizzato sull'esigenza dei nostri
clienti di esercitare la loro attività nel mercato odierno e concentrarsi sulla quantificazione del rischio corrente
attraverso la scienza e i dati migliori disponibili.
18
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Tempeste europee
Di Madeleine-Sophie Déroche, analista junior presso Climate-KIC / LMD / LSCE
Tempeste invernali europee associate a cicloni extratropicali
I cicloni extratropicali sono uno dei principali fenomeni atmosferici delle aree alle medie latitudini, dove sono
responsabili di episodi di alte velocità del vento di superficie e forti precipitazioni. Nell'emisfero nord, lo
sviluppo di questi sistemi è favorito durante le stagioni autunnali e invernali (da ottobre a marzo), quando la
differenza di temperature tra l'Equatore e i Poli è maggiore. Cicloni extratropicali intensi associati a velocità
estreme dei venti superficiali (tempeste di vento) si generano sull'area nordatlantica e a volte raggiungono
l'Europa occidentale e centrale. Possono provocare danni causati dal vento, così come inondazioni (Kyrill,
2007) e ondate di tempesta (Xynthia, 2010).
I processi dinamici all'origine dello sviluppo di cicloni extratropicali estremi è stato studiato analizzando una
xxv,xxvi, xxvii
oppure confrontando la situazione
tempesta specifica che ha provocato danni importanti
xxviii,xxix
. Un processo fondamentale che emerge è
meteorologica per un gruppo di cicloni extratropicali estremi
l'interazione e l'amplificazione reciproca delle anomalie nel livello superiore e inferiore della troposfera
attraverso movimenti verticali. I cicloni extratropicali estremi sono più frequenti e intensi durante la fase
positiva dell'oscillazione Nord Atlantica (ovvero modello atmosferico principale che detta il clima invernale in
Europa), ed è più probabile che raggiungano l'Europa con una forte corrente a getto del fronte polare (vento
verso est a 11 km di altezza).
Tendenze osservate nelle tempeste invernali europee nel passato recente
La valutazione delle tendenze delle tempeste dipende dal tipo di dati utilizzato. Gli studi che considerano la
violenza delle tempeste sull'area Nord Atlantica (sia per la velocità del vento sia per le misurazioni della
pressione dalle stazioni meteorologiche) rilevano notevoli variazioni su scale temporali decennali e più a
lungo termine, con una violenza minima attorno al 1960 e una massima attorno al 1990. I valori della
xxx,xxxi, xxxii
.
violenza delle tempeste all'inizio del XXI secolo sono elevati come quelli dell'inizio del XX secolo
Tuttavia, quando si considerano le tendenze in paesi specifici e per periodi di tempo più brevi, si scopre che
xxxiii, xxxiv
. Ciò sottolinea
le variazioni locali non coincidono con quelle dell'area Nord Atlantica più estesa
l'importanza dell'area geografica prescelta e la lunghezza dei dati disponibili quando si gestiscono le
tendenze dei processi atmosferici con una variabilità molto naturale. Le serie di dati delle rianalisi, in altre
parole l'assimilazione delle osservazioni nel modello climatico, rappresenta un altro tipo di dati meteorologici
utilizzati per analizzare il passato recente. Gli studi dedicati alla violenza delle tempeste in Europa rilevano
xxxv, xxxvi
.
un aumento in periodi di tempo diversi
Le tendenze all'aumento osservate nei danni causati dal vento nel corso degli ultimi decenni sembrano
essere dovute principalmente a una maggiore vulnerabilità della popolazione e degli ambienti naturali. Da
una parte, l'aumento delle perdite economiche associate alle tempeste può essere spiegato con la crescita
xxxvii, xxxviii
. Dall'altra, il riscaldamento del clima può colpire gli
della popolazione assicurata nelle aree esposte
ambienti naturali, rendendoli più vulnerabili alle tempeste. In Svizzera, negli ultimi decenni si sono registrati
inverni più caldi e umidi, che pregiudicano la qualità dei terreni e favoriscono danni forestali durante le
xxxix
tempeste .
Modelli climatici globali
I GCM calcolano l'evoluzione temporale tridimensionale dell'atmosfera e dell'oceano, compresi vento o
corrente, temperatura e percentuale di umidità. I modelli dividono l'atmosfera in "scatole", dove ogni variabile
meteorologica è rappresentata da un valore. Le equazioni del movimento vengono quindi discretizzate su
queste scatole e risolte; i processi che si verificano a una scala inferiore alle dimensioni della scatola
vengono rappresentati implicitamente. Le prestazioni dei GCM seguono l'evoluzione tecnologica dei
supercomputer e creano, in particolare, un maggior numero di scatole di dimensioni inferiori.
19
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Un vantaggio dell'uso dei GCM per i rischi connessi al meteo è l'opportunità di analizzare tutti i fattori che
xl
contribuiscono o ostacolano lo sviluppo di un fenomeno specifico . La bassa risoluzione (scatole grandi)
delle generazioni precedenti dei GCM determinava una scarsa simulazione dei cicloni extratropicali; tuttavia
molte simulazioni GCM correnti producono ora una risoluzione tale da consentire di esaminare i cicloni
extratropicali dal punto di vista sia fisico che dei relativi impatti. Il confronto con la serie di dati delle rianalisi
per il periodo corrente ha difatti evidenziato che i cicloni extratropicali vengono oggi simulati
xli
adeguatamente . Le traiettorie delle tempeste sull'area Nord Atlantica sono ben rappresentate anche se vi
sono ancora pregiudizi riguardo al numero di cicloni extratropicali che raggiungono l'Europa e la relativa
xlii
intensità .
Modellazione del cambiamento climatico: da SRES a RCP
Dall'inizio degli anni novanta del secolo scorso, l'IPCC ha coordinato un esercizio di valutazione a livello
mondiale costituita da un'analisi dei documenti di ricerca scientifici pubblicati. Sincronizzati con i rapporti
dell'IPCC, numerosi progetti di interconfronto dei modelli (Model Inter-comparison Projects, MIP) utilizzano i
GCM delle maggiori istituzioni mondiali per valutare l'impatto sul clima delle emissioni passate e future dei
gas serra (GHG) e degli aerosol che modificano l'equilibrio energetico della Terra. La modellazione del
cambiamento climatico futuro e le relative conseguenze si basano su scenari di emissioni previsti.
Dal primo rapporto di valutazione dell'IPCC (FAR) del 1990, sono state pubblicate quattro serie di scenari di
xliii
emissioni e l'approccio utilizzato per definirli si è evoluto . Le prime tre serie si basavano su ipotesi sulla
potenziale evoluzione della crescita economica e demografica, sui modelli di approvvigionamento e
consumo energetico, sullo sviluppo di tecnologie pulite e sulle politiche in materia di clima adottate. Nel
2000, gli scenari del rapporto speciale sugli scenari di emissione (Special Report on Emission Scenarios,
SRES) comprendevano una gamma più ampia di incertezze e prendevano in considerazione più fattori
xliv,xlv,xlvi
. Da queste trame socio-economiche sono
sociali, politici ed economici rispetto agli scenari del 1990
derivate serie storiche delle emissioni GHG, le quali sono state utilizzate per forzare i GCM. Sono stati
necessari diversi anni per completare questo processo sequenziale, con un conseguente rischio elevato che
le ipotesi socio-economiche di base sarebbero cambiate, sarebbero state verificate o si sarebbero
dimostrate errate.
Dal 2008, è stato scelto un nuovo approccio alla progettazione degli scenari di emissione per l'ultimo
xlvii
rapporto di valutazione dell'IPCC (AR5) . I nuovi scenari di emissione, denominati Representative
Concentration Pathways (RCP), si basano oggi sull'identificazione nella letteratura esistente dei possibili
livelli di forzante radiativo entro il 2100. Le ipotesi socio-economiche non sono alla base dei RCP e i possibili
percorsi che portano a questi livelli di forzante non sono quindi più limitati solo a uno per ogni scenario di
emissioni.
Tendenze previste dai modelli che partecipano al quinto progetto di interconfronto dei
modelli accoppiati (Coupled Model Intercomparison Project, CMIP5)
L'ultimo progetto di interconfronto dei modelli (CMIP5) è una collaborazione mondiale tra istituti climatici che
utilizzano i propri GCM allo scopo di valutare l'impatto dei cambiamenti climatici. Uno studio che confronta i
risultati di varie metodologie di rilevamento dei cicloni extratropicali applicate a un modello CMIP5 rileva un
xlviii
aumento del numero di cicloni extratropicali nell'emisfero nord . Tuttavia, considerando la reazione delle
traiettorie delle tempeste al cambiamento climatico, i risultati differiscono da un modello all'altro. Per poter
spiegare queste differenze, è possibile analizzare nel dettaglio in ogni GCM i processi che ruotano attorno al
xlix
verificarsi dei cicloni extratropicali . È stato dimostrato che le variazioni nei gradienti meridionali (ovvero
verso nord) e verticali della temperatura hanno effetti contrastanti ed è difficile valutare quale potrebbe
essere l'impatto complessivo. Un altro importante fattore è l'aumento del contenuto di umidità atmosferica,
che rappresenta una riserva di calore latente che intensifica potenzialmente i singoli cicloni extratropicali, ed
ha anche un effetto di indebolimento generale sullo sviluppo dei cicloni extratropicali, poiché migliora il
trasporto energetico dall'Equatore al Polo e riduce lo sbalzo termico.
20
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Inondazioni nel Regno Unito
Di prof. Rob Lamb, responsabile scientifico, Richard Wylde, meteorologo, e Jessica
Skeggs, specialista mappatura dei pericoli presso JBA Group
La prova del cambiamento nel Regno Unito
Sebbene le precipitazioni invernali totali abbiano subito lievi variazioni negli ultimi 50 anni e il numero totale
annuo sembri non essere cambiato significativamente dalle prime registrazioni dei dati nel 1766, nel corso
dell'ultima metà del secolo nel Regno Unito è stata rilevata una percentuale crescente di precipitazioni
l
invernali durante le intense ondate di piogge. Inoltre, un rapporto sulle tendenze storiche sul clima britannico
nel 2008 ha stabilito che nell'ultimo secolo il livello del mare attorno al Regno Unito è aumentato.
Le emissioni dei gas serra passate e presenti rendono inevitabili ulteriori cambiamenti climatici nei prossimi
20 - 30 anni, a prescindere da come cambieranno le emissioni in futuro. Le attuali previsioni climatiche nel
li
Regno Unito si basano sull'analisi dei risultati di vari modelli e scenari climatici per le emissioni di gas serra
future. Tuttavia, la previsione dell'influenza del cambiamento indotto dall'uomo è complicata dalla variabilità
interna del sistema climatico. Nel corso dei prossimi decenni, questa variabilità interna sarà una grande fonte
di incertezza. Si prevede che rappresenterà quasi la metà dell'incertezza quantificabile associata ai
cambiamenti delle precipitazioni invernali regionali per il periodo 2010-2019, rispetto a solo un quarto
lii
dell'incertezza delle previsioni per il decennio del 2080 . Anche in questo caso, le variazioni statisticamente
significative delle accumulazioni di precipitazioni invernali (il tipo di modello meteorologico associato ad
alcune recenti inondazioni di vasta portata come nell'inverno del 2000) potrebbero essere rilevabili entro il
liii
decennio del 2020 . Per le tempeste intense più brevi associate alle inondazioni con acque superficiali, la
variabilità è maggiore pertanto è necessario più tempo per rilevare tendenze significative. Ciononostante, vi
sono meccanismi fisici accettati per i quali si deve prevedere un aumento delle precipitazioni estreme e
liv
prove osservazionali emergenti a sostegno di questo .
Anche i dati a lungo termine delle inondazioni dei fiumi concorrono a dipingere un quadro complesso. Le
portate dei fiumi sono interessate da cambiamenti quali l'uso del terreno e le opere di drenaggio ma anche
dal clima, e sono disponibili pochi dati statistici per le tendenze a lungo termine nelle portate massime dei
lv
fiumi negli ultimi 80-120 anni nonostante molte fluttuazioni a più breve termine . Questi dati non escludono
la possibilità che i cambiamenti climatici abbiano influito sulle inondazioni dei fiumi, o che lo faranno in futuro,
sebbene dimostrano che le tendenze a lungo termine sono difficili da individuare se confrontate con la
variabilità dei dati della portata dei fiumi.
lvi
Studi recenti hanno utilizzato i modelli climatici per imputare eventi alluvionali specifici, almeno in parte, al
lvii
cambiamento climatico. Per il Regno Unito è stato suggerito che molto probabilmente è stato registrato un
aumento di almeno il 20% del rischio che si verifichino le inondazioni dell'inverno del 2000 (che hanno
danneggiato quasi 10.000 immobili e causato perdite assicurate di circa 1,3 miliardi di sterline, ovvero 1,85
miliardi di sterline secondo il cambio di oggi) associate al cambiamento climatico indotto dall'uomo. Queste
conclusioni dipendono da una complessa catena di modelli e ipotesi, e possono non necessariamente
rispecchiare i cambiamenti futuri. Tuttavia, forniscono prove sempre più evidenti di un rischio crescente di
inondazioni dell'entroterra nel Regno Unito e fanno parte di una base di prove internazionali sempre più
evidenti sull'attribuzione degli estremi – sebbene i singoli eventi meteorologici non siano stati
lviii
precedentemente attribuiti al cambiamento climatico.
Cambiamenti climatici futuri
Su orizzonti temporali più lunghi, si prevede che le emissioni di gas serra avranno una maggiore influenza
sul clima previsto nel Regno Unito. Dalle ultime previsioni sul cambiamento climatico nel Regno Unito entro il
decennio del 2050 emergono nette divergenze tra i futuri scenari alternativi dei gas serra. Le stime
britanniche per il decennio del 2080 evidenziano che il numero di giorni invernali con forti piogge (ovvero più
lix
di 25 mm di pioggia al giorno) potrebbe triplicare rispetto al passato recente. È plausibile che la quantità di
pioggia nelle tempeste di pioggia estreme (definite come tempeste con una probabilità di 1 su 5 all'anno o
più rara) potrebbe aumentare localmente del 40%.
21
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
L'impatto del cambiamento climatico sulle inondazioni dei fiumi dipende fortemente dalla geografia del
bacino fluviale. Una ricerca basata sui modelli climatici utilizzati nelle proiezioni britanniche evidenzia una
serie di aumenti delle portate massime dei fiumi dal 10% al 15% tra il 2015 e il 2039, con un aumento del
lx
20%-30% entro il decennio del 2080 . Il rischio di inondazioni è, ovviamente, influenzato anche dallo
sviluppo immobiliare e dagli investimenti nelle misure di gestione del rischio di inondazioni.
Si prevede che anche i livelli del mare attorno al Regno Unito saliranno. I cambiamenti previsti dipendono da
quali ipotesi si fanno sulle future emissioni di gas serra, e dal metodo impiegato per caratterizzare
l'incertezza scientifica della modellazione. Per le previsioni climatiche nel Regno Unito, le stime centrali
dell'aumento del livello del mare per uno scenario di emissioni medio (un mondo che si affida meno ai
combustibili fossili, ma ancora con una crescente dipendenza da tali risorse) sono comprese nell'intervallo
lxi
24-36 cm entro il decennio del 2080, relativo ai livelli del 1990 . Tuttavia, in uno scenario con emissioni
elevate (nel quale la dipendenza dai combustibili fossili continua ad aumentare rapidamente) vi è la
possibilità che il livello del mare possa aumentare di circa 70 cm. Vi sono scenari estremi credibili (benché
improbabili) secondo i quali l'aumento del livello del mare salirebbe addirittura a 1,9 m.
Cosa significa questo per il rischio di inondazioni?
Il sottocomitato di adeguamento (Adaptation Sub Committee) del governo britannico ha evidenziato che "gli
attuali livelli di investimento nella difesa contro le alluvioni e l'adozione di misure di protezione dei singoli
immobili non seguiranno il ritmo dei crescenti rischi di inondazione. I cambiamenti climatici potrebbero quasi
raddoppiare il numero di immobili a rischio elevato di inondazione entro il 2035 se non vengono adottate
lxii
ulteriori misure". L'agenzia britannica per l'ambiente (Environment Agency) stima un aumento necessario
degli investimenti di 20 miliardi di sterline al di sopra dell'inflazione ogni anno solo per congelare ed evitare di
aumentare il rischio associato ai cambiamenti climatici e al degrado delle difese contro le alluvioni. Maggiori
investimenti per contrastare il cambiamento climatico annunciato potrebbero significare una riduzione di
quattro volte del rischio di inondazioni rispetto a quanto accadrebbe se non venissero presi provvedimenti.
I modelli di rischio di inondazioni tengono conto dei cambiamenti climatici?
Le previsioni climatiche nel Regno Unito stanno pian piano entrando a far parte dei modelli di rischio di
inondazioni utilizzati per i piani locali di gestione e investimento del rischio delle inondazioni. Anche le
valutazioni del rischio su scala nazionale vengono integrate nei cambiamenti climatici per far conoscere la
lxiii
strategia di investimento a lungo termine . Le proiezioni UKCP09 hanno fornito un cambiamento graduale
dei dettagli disponibili e, per la prima volta, un trattamento probabilistico dell'incertezza scientifica dei modelli
climatici. Si tratta di casistiche che dimostrano l'applicazione delle proiezioni probabilistiche nella valutazione
lxiv,lxv
, ma che richiedono metodi di modellazione avanzati e non vengono
del rischio futuro di inondazioni
ancora applicate regolarmente.
Il riquadro 1 mostra la sensibilità del rischio di inondazioni per i cambiamenti climatici futuri relativi a una
parte del bacino del Tamigi, in base alla mappatura e agli scenari dettagliati del rischio di inondazioni derivati
dalle ultime previsioni climatiche nel Regno Unito.
Nel settore assicurativo, società come AIR, EQECAT, JBA e RMS mettono a disposizione scenari
catastrofali probabilistici per aiutare le società assicurative a valutare le eventuali perdite causate dalle
inondazioni nel Regno Unito. La maggior parte degli scenari catastrofali si basa su dati a lungo termine che
potrebbero contenere un segnale di cambiamento climatico derivante dal recente passato intrinsecamente
presente in essi. Tuttavia, le incertezze associate alla stima del grado in cui si verificano i cambiamenti
climatici e il conseguente cambiamento della gravità delle inondazioni locali indicano che l'impatto dei
cambiamenti climatici può essere difficile da tenere in considerazione nei modelli di rischio. Gli scenari
catastrofali utilizzati oggi per valutare il rischio di inondazioni nel Regno Unito (sia di fiumi che di mare) non
modella, quindi, in modo esplicito l'impatto dei cambiamenti climatici futuri.
Uno sguardo al futuro
I cambiamenti climatici futuri sono intrinsecamente incerti, perché non possiamo sapere con certezza come
le emissioni di gas serra potranno essere influenzate dallo sviluppo economico, dalle politiche tecnologiche e
dei governi di tutto il mondo. Tuttavia, i modelli climatici si stanno muovendo verso un maggior dettaglio
spaziale e una migliore risoluzione dei principali processi fisici. Nel corso del prossimo decennio le previsioni
meteorologiche e i modelli climatici a medio termine potrebbero iniziare a convergere, dando una migliore
visione del meteo su scala annuale e previsioni più precise su come il clima reagirà nel lungo termine ai
22
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
cambiamenti nell'atmosfera a causa dell'attività dell'uomo. Unitamente a questi cambiamenti, possiamo
prevedere una progressione della rappresentazione della variabilità interna, e una panoramica del clima
futuro che comprende una migliore conoscenza della variabilità e delle condizioni medie.
Le incertezze dovrebbero essere tenute in considerazione in maniera più esplicita, in particolare nelle
previsioni fatte da modelli ibridi che integrano clima, meteo e rischio di inondazioni più strettamente rispetto
ad oggi. I modelli utilizzati per prevedere le inondazioni diventeranno più efficaci e in grado di fornire migliori
informazioni a livello di immobili. Accanto a questi sviluppi, JBA è in grado di anticipare una maggiore
integrazione delle previsioni del clima con altri cambiamenti (come cambiamenti di uso del suolo,
lxvi, lxvii
hanno già evidenziato
investimenti sulla mitigazione delle inondazioni e perdite del settore). Alcuni studi
la necessità di quantificare i cambiamenti climatici nella modellazione delle catastrofi. Si prevede che si
svilupperanno metodi per questo obiettivo se, come previsto, gli effetti dei cambiamenti climatici
diventeranno più evidenti nel corso dei prossimi decenni. Questo processo deve essere strutturato in modo
appropriato e utilizzare adeguatamente la climatologia in evoluzione, pertanto la comunicazione tra
ricercatori, modellatori di catastrofi e assicuratori dovrebbe essere importante.
23
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Riquadro 1 Sensibilità ai cambiamenti climatici delle inondazioni dei fiumi nell'area del Tamigi.
Il grafico seguente mostra un intervallo previsto di impatti dei cambiamenti climatici sul numero di immobili a
rischio di inondazione del fiume con una probabilità annua di una volta ogni 1.000 anni, o maggiore, nell'area
del Tamigi, nella città di Londra e nelle zone circostanti. L'analisi si basa su mappe dettagliate delle
inondazioni realizzate da JBA Risk Management con il software di modellazione idrodinamica 2D delle
inondazioni JFlow abbinato a dati digitali ad alta risoluzione riguardanti il terreno (risoluzione orizzontale 5 m
o maggiore) (forniti da Astrium) e i dati di Ordnance Survey AddressPoint, utilizzati per individuare la
posizione degli immobili nella pianura alluvionale.
Le implicazioni dei cambiamenti climatici sono valutate utilizzando i dati ricavati dalle previsioni climatiche
del Regno Unito del 2009 (UK 2009 Climate Projections, UKCP09) e convertiti in un intervallo plausibile di
cambiamenti dei flussi delle inondazioni previsto dalla Environment Agency in Inghilterra per adattarsi ai
lxviii
cambiamenti climatici nella valutazione economica della gestione del rischio di inondazioni . I dati qui
indicati mostrano la situazione di partenza ("present day" (oggi), che riflette il clima del passato recente) e le
previsioni delle condizioni climatiche previste per un periodo attorno al decennio del 2080 (presupponendo
nessun'altra variazione come lo sviluppo o maggiori difese contro le alluvioni). La gamma di previsioni è
ampia perché comprende incertezze legate alla modellazione del clima e anche ipotesi fatte nelle previsioni
climatiche del Regno Unito sulle future emissioni dei gas serra. Sebbene l'analisi delle incertezze comprenda
la possibilità che non si verifichi alcun aumento o persino una piccola riduzione del rischio, i risultati
suggeriscono una probabilità ancora maggiore di un aumento significativo del numero di immobili che
potrebbero essere colpiti dalle inondazioni dei fiumi.
Sensibilità ai cambiamenti climatici delle inondazioni dei fiumi nell'area del Tamigi
24
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Uragani del Nord Atlantico
Di Paul Wilson, direttore senior, sviluppo di modelli presso RMS
Gli uragani rappresentano la maggiore minaccia di danni catastrofici per le ampie concentrazioni
demografiche e di polizze assicurative lungo le coste orientali e del golfo degli Stati Uniti e in tutti i Caraibi.
Questa casistica analizza due metodi nei quali la sensibilità delle perdite dovute agli uragani catastrofici della
modellazione è influenzata da fattori collegati al cambiamento climatico. Lo studio evidenzia la struttura di
base dei modelli per scenari catastrofali degli uragani, lo sviluppo di serie di percentuali a medio termine e
l'influenza dei cambiamenti climatici su tali previsioni. La sezione finale presenta un breve studio
dell'aumento del livello del mare sulla base dei risultati delle perdite della modellazione per l'uragano Sandy.
L'eventualità che i cambiamenti climatici incida sul comportamento delle tempeste tropicali in generale e
degli uragani nell'Atlantico in particolare è stata oggetto di un intenso dibattito nella comunità scientifica. La
sfida cruciale sta nel valutare se il segnale osservato supera la variabilità prevista derivante da cause
naturali. Nel 2010 Knutson et al. giunsero alla conclusione che rimangono dei dubbi sul fatto che le
variazioni passate delle caratteristiche dei cicloni tropicali superino la variabilità prevista provocata da cause
naturali e che le previsioni dei cambiamenti futuri abbiano un livello di confidenza basso per i singoli
lxix
bacini . Le eccezioni a questa affermazione sono importanti; si prevede che la frequenza delle tempeste
più intense aumenti nella maggior parte dei bacini e le caratteristiche delle perdite secondarie, come le
precipitazioni dei cicloni tropicali, hanno una probabilità molto maggiore di aumentare significativamente per
la gran parte delle tempeste. Capire fino a che punto gli scenari di perdite catastrofali tengono già in
considerazione questi cambiamenti è importante per comprendere in che modo questi scenari possano
evolvere per rilevare eventuali variazioni del rischio nel futuro.
Gli scenari catastrofali utilizzano complessi modelli statistici e basati sulla fisica per estrapolare i dati
osservati al fine di produrre rappresentazioni coerenti dal punto di vista fisico, basate sugli eventi, di tutti i
possibili uragani. Tradizionalmente, i modelli di uragani si sono basati su modelli di traiettorie statistiche
abbinate a modelli parametrici di campi di vento degli uragani per definire l'impatto dei danni delle tempeste.
I modelli numerici che catturano le dinamiche delle tempeste vengono utilizzati sempre più frequentemente
per integrare i modelli statistici e ampliare il contributo nelle aree sparse dei dati. Analogamente, la
complessità dei modelli continua a evolversi, acquisendo più caratteristiche secondarie che possono incidere
sulle perdite potenziali. I modelli più sofisticati comprendono ora una modellazione esplicita delle ondate di
tempesta sul ciclo di vita di ciascun evento e in futuro le inondazioni indotte da piogge estreme e cicloni
tropicali diventeranno un contributo standard alle perdite di modellazione totali.
Cambiamenti climatici e prospettive a medio termine dell'attività degli uragani del Nord
Atlantico
È una pratica diffusa per i modelli per gli scenari catastrofali essere definiti in base alla climatologia a lungo
termine. Questo è particolarmente vero per le ipotesi della frequenza, nelle quali è comune una calibrazione
diretta per i record storici a lungo termine. Infatti, in alcune zone degli Stati Uniti queste condizioni sono un
requisito normativo. Il rischio di uragani sull'Atlantico è tuttavia rinomato per non essere fisso; a parte le ben
note modulazioni stagionali spinte dai modi climatici come l'oscillazione meridionale El Niño (El-Niño
Southern Oscillation, ENSO), le osservazioni, in particolare nel bacino, indicano che i periodi di maggiore e
minore frequenza di uragani possono persistere per decenni. Il dibattito è ancora aperto su quali siano i
meccanismi alla base di questa variabilità – ovvero sono le oscillazioni naturali, come l'oscillazione
multidecadale atlantica (AMO) (o modo meridionale atlantico) o l'influenza dell'uomo, come l'inquinamento
da aerosol negli anni settanta e ottanta del secolo scorso, i meccanismi che la guidano? Qualunque sia la
causa, è chiaro che quando si utilizzano gli scenari catastrofali per gestire il rischio di uragani nella durata
dei contratti assicurativi pluriennali è importante considerare come i modelli interagiscono con la variabilità
intrinseca nella frequenza degli uragani. Utilizzando la media di tutta l'attività storica a lungo termine si tende
a sopravvalutare il rischio durante i periodi di minore attività e sottovalutare il rischio durante i periodi di
attività più intensa. Per tener conto di questo, nel 2006, RMS ha pubblicato la prima versione del suo
modello di uragani del Nord Atlantico per riconoscere specificamente la fase di attività attuale più elevata
prevedendo l'attività attesa per i successivi 1-5 anni. All'epoca questa metodologia della "frequenza a medio
termine" faceva affidamento su un processo di elicitazione avanzata, in cui a specialisti in climatologia degli
uragani veniva richiesto di definire l'attività prevista. Nel corso dei 7 anni successivi questa metodologia si è
25
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
evoluta, insieme alla ricerca scientifica sull'attività
degli uragani, in una previsione statistica oggettiva
derivata da una serie di modelli statistici, ponderati in
base alla capacità di ogni modello di effettuare
previsioni retrospettive su periodi storici precedenti.
Un aspetto chiave della metodologia è la relazione
tra le temperature della superficie del mare, in
particolare nell'area principale dell'Atlantico in cui si
sviluppano gli uragani, e l'attività degli uragani stessi.
Laepple et al. (2008) hanno dimostrato che,
utilizzando i dati dei modelli climatici era possibile
produrre previsioni eccellenti delle temperature della
lxx
superficie del mare su questi periodi . Sulla base di
questo risultato, la previsione della frequenza a
medio termine di RMS considera la tendenza delle
temperature della superficie del mare rappresentata
nelle proiezioni dei cambiamenti climatici come parte
della sua costruzione. Sebbene l'inclusione di tali
tendenze sia importante per definire con precisione il
Figura 5: frequenza prevista per gli USA negli anni
rischio e tenere conto di tutte le potenziali teorie di
2013-2017 da RMS con e senza l'inclusione di
attività più elevata degli uragani, il contributo relativo
previsioni basate sulla SST rispetto alla
alle previsioni correnti dell'attività può risultare ridotto
climatologia degli anni 1900-2012 per la categoria
rispetto alla variabilità multidecadale osservata nei
1-5 e 3-5
dati storici. Figure 5 mostra l'attuale frequenza a
medio termine prevista da RMS degli uragani per la
fascia costiera degli USA con e senza l'inclusione di tali previsioni sulla temperatura della superficie del
mare. L'aumento percentuale delle previsioni di frequenza di uragani di categoria 1-5 e 3-5 riguardo alla
climatologia dal 1900 al 2012 scende dal 7% al 3% e rispettivamente dal 18% al 13% quando si escludono
le previsioni sulla temperatura della superficie del mare.
Innalzamento del livello del mare e rischio di ondate di tempesta
La sezione finale di questo studio sarà dedicata all'analisi delle ondate di tempesta. L'importanza di tutte le
informazioni precedentemente tenute in considerazione, e modellate, come una caratteristica secondaria
delle perdite è stata messa drammaticamente in risalto da Katrina nel 2005, Ike nel 2008 e di nuovo da
Sandy nel 2012. Sandy ha causato circa 20-25 miliardi di dollari di perdite assicurate principalmente a New
York e nel New Jersey, dovute in larga parte alle inondazioni provocate dalle ondate di tempesta associate a
lxxi
un vento relativamente debole, sebbene si trattasse di una tempesta di ampia portata . Molto è stato detto
riguardo al fatto che Sandy si è abbattuta quasi in concomitanza con l'alta marea e al percorso anomalo, ma
tutt'altro che imprevisto, intrapreso dalla tempesta quando ha interagito con un secondo sistema di bassa
pressione - Hall e Sobel hanno stimato un periodo di ritorno della traiettoria dell'uragano Sandy pari a 700
lxxii
anni . Tuttavia, il contributo del cambiamento del livello del mare è stato posto in risalto solo recentemente.
lxxiii
L'uragano Sandy ha infranto 16 record storici del livello di marea lungo la costa orientale , e Sweet et al.
(2013) hanno stimato una riduzione di uno o due terzi del periodo di ritorno della ricorrenza di un evento
equivalente a Sandy tra il 1950 e il 2012 a causa dell'aumento globale del livello del mare (espansione
termica e scioglimento dei ghiacci), variazione della circolazione oceanica e sprofondamento. In precedenza,
Lin et al. (2012) avevano esaminato le potenziali implicazioni dell'innalzamento del livello del mare a New
York, denotando un drastico incremento del rischio di ondate di tempesta con aumenti del livello del
lxxiv
mare , mentre Hoffman et al. (2008) avevano esaminato i potenziali aumenti delle perdite dovute
all'innalzamento del livello del mare secondo la prospettiva di uno scenario di perdite catastrofali per gli interi
lxxv
Stati Uniti . Sulla base di questi studi, la figura 6 mostra l'impatto del cambiamento del livello del mare sulla
ricreazione del modello dell'uragano Sandy sulle ondate di tempesta di RMS. La figura 6a mostra il livello del
mare medio mensile registrato a Battery Park a New York dal 1900 al 2012. La figura 6b mostra le perdite
totali modellate dovute interamente ed esclusivamente alle ondate di tempesta per New York comprese tra
+/-85 cm di variazione del livello del mare. L'innalzamento del livello del mare di circa 20 cm a Battery Park
dagli anni cinquanta del secolo scorso, unitamente a tutti gli altri fattori costanti, hanno fatto aumentare del
30% le perdite causate interamente da Sandy nella sola New York. Ulteriori incrementi del livello del mare in
quest'area aumenterebbero in modo non lineare il potenziale delle perdite dovuto a tempeste simili. I modelli
26
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
per gli scenari catastrofali che plasmano in modo dinamico le ondate di tempesta sulla base dell'attuale
livello del mare medio tengono già in considerazione questo maggiore rischio nelle loro previsioni.
Figura 6a: media mensile e intervallo
mensile del livello medio del mare (in
metri relativo al North American Vertical
Datum) registrato a Battery Park (NYC).
Figura 6b: perdite totali dovute interamente ed
esclusivamente alle ondate di tempesta basate
sulla ricostruzione dell'uragano Sandy da parte
dell'RMS con variazione del livello del mare
compreso tra +/-85 cm (input come condizione
limite dell'analisi del modello). Le perdite sono
basate sul database delle esposizioni del settore
di RMS. Per un ulteriore contesto, le linee
tratteggiate blu rappresentano l'intervallo
percentile del 90% delle perdite di diverse
condizioni delle maree utilizzando il livello del
mare medio corrente.
Conclusioni
Questo caso oggetto di studio ha esaminato brevemente in quale misura l'impatto attuale dei cambiamenti
climatici sui risultati degli scenari di perdite catastrofali. L'influenza delle tendenze nelle temperature della
superficie del mare viene raffigurata come un fattore di minore importanza per le variazioni di frequenza,
come rappresentato nella previsione a medio termine di RMS. Questo risultato rispecchia le dichiarazioni
fatte in studi sul rilevamento e l'attribuzione dei cambiamenti all'attività dei cicloni tropicali, in cui la variabilità
naturale è considerata dominante negli intervalli di tempo oggetti di esame (1-5 anni). Si può notare che
l'impatto dei cambiamenti sul livello del mare è più significativo, visto che i cambiamenti delle perdite causate
dalle ondate di tempesta modellate dell'uragano Sandy dovute all'aumento del livello del mare in
corrispondenza di Battery Park nel corso degli ultimi 50 anni equivalgono a un aumento del 30% circa delle
perdite causate interamente dalle ondate di tempesta di Sandy a New York.
27
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Forti temporali negli USA e cicloni
tropicali del sud del Pacifico
Di Ioana Dima, scienziato ricercatore senior, e Shane Latchman, responsabile
ricerca e consulenza e servizi ai clienti di AIR Worldwide
La tabella seguente indica le caratteristiche chiave dei modelli discussi nel presente articolo: forti temporali
negli USA e cicloni tropicali del sud del Pacifico.
Rischio di forti temporali negli Stati Uniti: tendenze passate e previsioni future
I temporali rappresentano una componente essenziale del sistema climatico,
poiché la loro azione ha il compito di ridistribuire il calore, l'umidità e i gas in
traccia nell'atmosfera, sia orizzontalmente che verticalmente. I temporali
possono rappresentare un grande pericolo per le comunità e possono
causare danni sociali ed economici catastrofici attraverso esondazioni
istantanee, forti venti, gravi grandinate e micidiali tornado. Ma spesso tali
tempeste sono viste come eventi positivi, che portano le tanto attese
precipitazioni piovose all'agricoltura e l'approvvigionamento di acqua dolce.
In base a recenti studi di ricerca che utilizzano modelli meteorologici numerici
lxxvi
per valutare l'attività corrente delle tempeste violente , non sono state
individuate tendenze statisticamente significative nei dati. Questi risultati
concordano con lo studio AIR del 2010, che ha analizzato i recenti record
storici che utilizzano dati del NOAA's Storm Prediction Centre (SPC). La
figura 7 mostra i conteggi annuali osservati nei tornado, nelle grandinate e nei
venti che provocano danni dal 1995 al 2010.
Figura 7: conteggio annuale per
ciascun pericolo (linea continua
sottile) con tendenze su 5 anni
(linee continue spesse) e la
tendenza su 15 anni (linea
tratteggiata sottile) sovrapposta
28
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Per i tornado (in alto) non si registra alcuna significativa tendenza a lungo termine attraverso i dati, mentre
per le grandinate (al centro) si evidenzia una tendenza al rialzo se si considera l'analisi di tutti i 15 anni, che
però è messa in discussione dall'ultimo periodo di 6 anni, che mostra una chiara tendenza verso il basso. I
conteggi dei venti che provocano danni (in basso) mostrano una tendenza verso l'alto, ma il valore di
tendenza si riduce notevolmente se si considerano solo le categorie dei venti più forti.
La validità di tutte queste tendenze non si fonda su basi solide, dato il gran numero di problematiche con i
dati.
Una domanda che ricorre frequentemente verte
sull'eventuale presenza di tendenze nelle perdite
economiche e assicurate. Le perdite che hanno
una tendenza riportate dal Property Claim
Services® sono indicate nella figura 8. La
variabilità delle perdite causate dalle tempeste
osservate da un anno all'altro è notevole, ma non
vi sono prove consistenti che suggellano
l'esistenza di una tendenza statisticamente
significativa.
Il 2011 è stato segnato da danni da record dovuti
a forti temporali negli USA e, di fatto, il 2011
emerge nella Figure 8 come un anno anomalo se
paragonato agli anni precedenti.
Figura 8: perdite da forti temporali negli USA (con
tendenza per il 2012) riportate da PCS
Ma cosa è accaduto quell'anno? Nel 2011 erano presenti alcune condizioni climatiche sulle quali si
speculava che fossero correlate a una maggiore attività temporalesca di notevole entità. Ma oltre a ciò, il
2011 è stato molto probabilmente un anno caratterizzato da una coincidenza particolarmente sfortunata, che
ha visto gli eventi principali verificarsi in aree ad alta esposizione.
E in che modo i cambiamenti climatici influiscono sui forti temporali? Il riscaldamento del pianeta ormai
appurato produce generalmente due meccanismi contrastanti che, in fondo, possono alterare il rischio di forti
temporali:
•
un gradiente della temperatura globale di livello inferiore più debole tra l'equatore e i poli che a sua
volta causa un indebolimento dello shear verticale del vento. Poiché lo shear del vento è un fattore
determinante per la formazione e lo sviluppo di forti temporali, potrebbe ridurre la probabilità che in
futuro si verifichino forti temporali.
•
L'aumento dell'instabilità verticale e la bassa umidità aumenterebbero la possibilità di forti temporali
nel futuro, dato che questi sono fattori importanti per la formazione e lo sviluppo di temporali.
I risultati dei modelli mostrano costantemente che, indipendentemente da altri fattori, l'aumento dell'umidità
lxxvii
in un mondo futuro più caldo avrebbe come conseguenza una maggiore intensità delle precipitazioni . Un
recente studio sui fenomeni atmosferici con conseguenze gravi indica un rischio elevato di temporali da metà
lxxviii
. Analogamente, in un documento di
secolo attraverso previsti aumenti in ambienti atmosferici gravi
Sander et al. (2013) vengono individuati picchi elevati e una maggiore variabilità nelle perdite dovute alle
lxxix
tempeste nel corso degli ultimi vent'anni rispetto ai due decenni precedenti . Tuttavia, ricerche
lxxx, lxxxi, lxxxii, lxxxiii, lxxxiv, lxxxv, lxxxvi
non hanno consentito di trarre
approfondite precedenti relative a questi processi
conclusioni definitive in merito a un cambiamento futuro del pericolo. Pertanto, non possiamo ancora stabilire
con certezza se dovremo aspettarci più o meno tempeste in futuro e se queste saranno più o meno intense.
Quando si valutano i dati sui forti temporali e, in particolare, l'esistenza di tendenze in questi dati, occorre
considerare diversi fattori:
•
i rapporti sui temporali non vengono prodotti da strumenti standard, ma fanno affidamento sui
resoconti dell'uomo – quindi, quando si lavora con questi dati è necessario tenere conto delle
condizioni demografiche come la vicinanza della popolazione agli eventi.
•
La creazione di rapporti sui forti temporali è cambiata nel corso del tempo a causa di fattori quali
radar meteorologici e la diffusione di Internet. Inoltre, avvistatori di tempeste dedicati hanno avuto un
29
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
grande impatto sul processo di raccolta di dati, aumentando potenzialmente la frequenza di
osservazione.
Pertanto, un aumento delle perdite causate dai forti temporali non può essere facilmente attribuito ai
cambiamenti climatici. Ma, di sicuro, una singola stagione come quella del 2011 non può essere imputata ai
cambiamenti climatici. Vi sono tanti altri fattori che possono contribuire all'aumento delle perdite in qualsiasi
anno: tempeste multiple che colpiscono più aree urbane, il valore di esposizione in aumento nelle aree
urbane e suburbane, l'incremento demografico nelle aree precedentemente rurali, ma anche cambiamenti
nei metodi costruttivi del settore delle coperture per tetti.
Nel 2014, AIR sta preparando la pubblicazione di un importante aggiornamento al suo modello per forti
temporali (Severe Thunderstorm Model) per gli Stati Uniti. L'obiettivo di questo aggiornamento è incorporare
gli ultimi studi di ricerca e scientifici sull'argomento, nonché utilizzare tutti i dati dell'SPC dell'intero 2011.
Inoltre, i ricercatori AIR stanno utilizzando vari nuovi metodi di smussamento e aumento dei dati per
integrare i dati dell'SPC, compreso l'uso di dati radar ad alta risoluzione per tenere meglio in considerazione
micro eventi di grandinate, metodi di eliminazione statistica delle tendenze per tenere conto della crescita
demografica, e parametri meteorologici che catturano realisticamente le condizioni atmosferiche favorevoli
per la formazione di forti temporali.
Rimane però dell'incertezza attorno alle conclusioni definitive sull'impatto dei cambiamenti climatici sui forti
temporali. Perciò, i cambiamenti climatici sono rappresentati nel modello solo nella misura in cui un segnale
di cambiamento climatico è incluso in dati storici sui forti temporali sui quali si basa il catalogo stocastico di
eventi del modello.
Rischio di cicloni tropicali nell'area del sud del Pacifico: previsioni di metà e fine secolo
AIR ha svolto una valutazione del rischio di cicloni tropicali per 15 paesi insulari del Pacifico (identificati nella
Figure 9) attraverso l'Iniziativa di valutazione del rischio e di finanziamento per le calamità nel Pacifico
(Pacific Catastrophe Risk Assessment and Financing initiative - PCRAFI). Lo studio ha considerato gli effetti
dei venti dei cicloni tropicali, delle inondazioni causate dalle precipitazioni e delle ondate di tempesta. L'area
del sud del Pacifico è nota per la frequenza dei cicloni tropicali. Negli ultimi 60 anni, l'area del Pacifico da
Taiwan alla Nuova Zelanda latitudinalmente e dall'Indonesia alla parte orientale delle Hawaii
longitudinalmente ha dovuto affrontare una media di 41 cicloni tropicali all'anno. Quasi 16 e 25 all'anno
hanno avuto origine rispettivamente a sud e a nord dell'Equatore.
Gli scienziati hanno notato che, sebbene la frequenza
annua globale di tutti i cicloni tropicali sia rimasta
costante, sono stati rilevati considerevoli cambiamenti
a livello regionale: sono stati osservati una
diminuzione del numero totale di cicloni tropicali nel
Pacifico nordoccidentale e un aumento nell'area Nord
lxxxvii
. Inoltre, è stata registrata una tendenza
Atlantica
all'aumento nella percentuale globale degli uragani di
categoria 4-5, compensata da una riduzione simile
nella percentuale di uragani di categoria 1-2 - una
relazione che si ripropone in ogni bacino oceanico.
Non si è certi, però, in merito alla probabilità che
queste tendenze osservate continueranno anche in
futuro. La comunità scientifica, attraverso l'ultimo
rapporto dell'IPCC (SREX/IPCC, 2012), è
unanimemente concorde nell'affermare che la media
globale della velocità massima dei venti dei cicloni
Figura 9: l'area del sud del Pacifico e la posizione dei tropicali subirà un probabile aumento nel futuro,
sebbene tale aumento non interesserà tutti i bacini
15 paesi considerate nel modello
oceanici. Inoltre, il rapporto evidenzia la possibilità
che la frequenza globale dei cicloni tropicali rimanga
essenzialmente invariata.
Per lo studio AIR effettuato per il sud del Pacifico, Geoscience Australia ha fornito i risultati di un modello di
circolazione generale da un totale di 11 GCM diversi da due generazioni di esperimenti su GCM, denominati
CMIP3 e CMIP5. I modelli CMIP5 rappresentano la nuova generazione di GCM e pertanto costituiscono le
informazioni più aggiornate del sistema climatico. Per entrambi gli emisferi si prevede un futuro aumento
30
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
della frequenza relativa delle depressioni tropicali, delle tempeste tropicali e delle tempeste di categoria 5, a
fronte di una diminuzione generale del numero di tempeste nelle altre categorie. Maggiormente degno di
nota è l'aumento delle tempeste di categoria 5, che potrebbero avere un notevole impatto sulle perdite
registrate nell'area.
Le temperature della superficie del mare nella maggior parte delle zone in cui si formano i cicloni tropicali
hanno subito un aumento di diversi decimi di gradi Celsius nel corso degli ultimi decenni. Numerosi scienziati
ritengono che l'aumento dei gas serra prodotti dall'uomo sia stato molto probabilmente uno dei principali
lxxxviii
. Lo strato superiore dell'oceano rappresenta la
fattori che hanno contribuito a questo riscaldamento
principale fonte energetica per la formazione e lo sviluppo dei cicloni tropicali. Pertanto, il riscaldamento degli
oceani ha un impatto diretto sull'intensità e il ciclo di vita di tali tempeste, poiché fornisce maggiore energia
alle tempeste e permette un possibile aumento della loro gravità e frequenza. Tenere presente che
nell'analisi non vengono considerati aumenti futuri delle precipitazioni e del livello del mare.
Un'altra conseguenza diretta del riscaldamento degli oceani è lo scioglimenti dei ghiacciai e l'espansione
termica dell'acqua degli oceani. Entrambi questi effetti fanno aumentare il volume degli oceani, innalzando il
livello della superficie. Ulteriori incrementi del livello del mare produrrebbero di conseguenza livelli più elevati
di ondate di tempesta associati ai cicloni tropicali.
Le piccole isole del sud del Pacifico che affiorano di poco sopra
il livello del mare stanno sperimentando direttamente gli effetti
dell'innalzamento delle acque. Un esempio efficace è il caso di
Kiribati, basso stato insulare del Pacifico, che è attualmente in
fase di trattativa con Fiji per l'acquisto di terreno al fine di
trasferire i suoi isolani minacciati dall'aumento del livello del
mare. Nel frattempo, una società giapponese ha proposto a
Kiribati la costruzione di un "atollo galleggiante", avvalendosi di
una serie di vaste "ninfee" circolari sulla superficie dell'oceano
(Figure 10).
Figura 10: progettazione concettuale di
un arcipelago artificiale delle Kiribati
(fonte: The Daily Telegraph)
Occorre tenere presente tanti altri fattori quando si valutano i
rischi attuali e futuri correlati ai cicloni tropicali. Le dimensioni
dell'isola (che influiscono sulla degradazione e sulle ondate
della tempesta), la copertura del suolo dell'isola (che influisce sugli effetti di attrito della tempesta), e la
topografia (che influisce sulle ondate di tempesta e sulle correnti del vento), sono tutti fattori chiave per la
valutazione del pericolo costituito dai cicloni tropicali per ogni paese. Ugualmente importanti nella
determinazione dei rischi locali e regionali sono gli inevitabili cambiamenti della popolazione ed esposizione
costiera e la migrazione della popolazione all'interno di ogni paese e da un paese a un altro. Parlando di
vulnerabilità, occorre considerare anche eventuali miglioramenti dei regolamenti edilizi che sono stati o
saranno implementati nel corso degli anni, cambiamenti specifici nella realizzazione dei materiali da
costruzione nonché le prassi di implementazione e mitigazione.
Si sta considerando la possibilità di apportare aggiornamenti all'attuale scenario AIR per l'area, man mano
che si raccoglie una quantità sempre maggiore di dati storici e che le nuove scoperte scientifiche vengono
generalmente accettate dalla comunità scientifica e, pertanto, possono essere incluse all'interno del quadro
di modellazione. Lo scenario e il catalogo stocastico di cicloni tropicali ad esso associato rispecchia lo stato
attuale del clima. Qualsiasi segnale di variabilità climatica naturale o antropogenica che esiste nei record
storici fa implicitamente parte del catalogo attuale.
Per la valutazione dell'impatto sul clima è stato sviluppato e implementato un processo di condizionamento
climatico con l'obiettivo di valutare le variazioni delle perdite per scenari di cambiamenti climatici diversi. Il
condizionamento climatico del catalogo stocastico è stato effettuato mediante un metodo di "campionamento
mirato", in cui eventi particolari vengono aggiunti o rimossi dall'insieme di dati man mano che si ricevono
informazioni dai cambiamenti nei risultati dei modelli numerici di vari GCM, in base a scenari diversi di
cambiamenti climatici futuri. I cambiamenti climatici di particolare interesse per il progetto sono quelli
associati ai cambiamenti delle frequenze relative delle tempeste di tutte le categorie (dalle depressioni
tropicali ai cicloni tropicali di categoria 5) e ai cambiamenti nella latitudine delle traiettorie medie.
La Figure 11 (a sinistra) illustra i cambiamenti della perdita media annua (Annual Average Loss, AAL) in uno
scenario di cambiamenti climatici futuri, per ogni paese considerato. La maggior parte dei paesi (Micronesia,
Isole Cook, Fiji, Papua, Samoa, Niue, Vanuatu, Timor-Leste, Tonga) prevede aumenti delle perdite con il
clima futuro. Tuttavia, per alcuni paesi (Isole Salomone, Palau) si prevede in media una riduzione delle
perdite, mentre per altri (Tuvalu, Isole Marshall, Kiribati, Nauru) i cambiamenti risultano minimi. Tenere
presente che non sono stati presi in considerazione aggiustamenti relativi alla possibile crescita economica o
demografica futura.
31
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Figura 11: a sinistra - previsioni future della AAL di fine secolo (barre blu) paragonate al clima attuale (barre verdi)
per i 15 paesi considerati. A destra - curva EP regionale (tutti i paesi) di fine secolo per il clima futuro (curva blu)
paragonata al clima attuale (curva verde)
Il confronto tra le perdite del periodo di ritorno dell'area (il termine "area" si riferisce a tutti i paesi nell'area
interessata dallo studio), come illustrato nella figura 11 (a destra), indica che la curva delle perdite per il
clima attuale si attesta nettamente al di sotto della curva del clima futuro relativa alle perdite più elevate. In
corrispondenza del periodo di ritorno di 250 anni, la perdita stimata media per tutte le isole aumenta dell'8%,
mentre lo scenario peggiore tra l'intera gamma di modelli individuali indica un possibile aumento delle perdite
molto più significativo pari al 25%. Si prevede che la perdita annua media regionale attuale amenti dell'1%
entro la metà del secolo e del 4% entro la fine.
Conclusioni
Una valutazione della letteratura disponibile mostra l'assenza di una prospettiva comune relativa all'impatto
dei cambiamenti climatici sull'attività temporalesca che causa i danni più gravi, e le analisi effettuate da AIR
sui dati delle tempeste non hanno mostrato una tendenza significativa a livello statistico che riguarda tutti i
diversi pericoli.
Riguardo ai cicloni tropicali nel sud del Pacifico, l'analisi dei risultati dei modelli climatici globali in
combinazione con gli scenari catastrofali AIR ha ottenuto un contenuto aumento generale delle perdite
attraverso diversi periodi di ritorno. Questo impatto potrebbe essere aggravato dall'innalzamento del livello
dei mari sulle perdite dovute alle ondate di tempesta che non sono state integrate esplicitamente nei risultati
di modellazione descritti in questa sede.
32
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Aumento dell'intensità degli uragani in
concomitanza con il riscaldamento dei mari:
implicazioni per la modellazione del rischio
Del prof. James B. Elsner, presidente di Climatek
Osservazioni
Abbiamo rilevato che gli uragani stanno acquisendo una potenza sempre maggiore in tutto il mondo,
lxxxix
. La tendenza verso l'alto della forza degli uragani è correlata
specialmente nell'area Nord Atlantica
xc
fisicamente e statisticamente al riscaldamento dei mari . Secondo le nostre stime, l'aumento di intensità
degli uragani più potenti è pari a circa 10 m/s per °C (Celsius) di riscaldamento.
Queste stime sono prodotte in due modi: uno facendo regredire l'intensità limite di uragano sulla temperatura
della superficie del mare (SST, sea-surface temperature) (ved. figura 12) e l'altro facendo regredire la
xci
velocità del vento più elevata di sempre sulla SST tenendo conto di El Niño (ved. figura 13) .
Figura 12: sensibilità dell'intensità limite di uragano
alla SST basata sui dati delle traiettorie degli
uragani dello U.S. National Hurricane Center
interpolati a valori di un'ora e ai dati della SST della
U.S. National Oceanic and Atmospheric
Administration mediati nei mesi da agosto a
ottobre. L'analisi viene effettuata utilizzando i dati
dal 1981 al 2010. La pendenza è di 8 m/s per °C.
L'intervallo di incertezza del 95% è raffigurato in
xcii
grigio .
Figura 13: coefficiente di regressione del limite
della SST da una regressione della velocità del
vento più elevata di sempre sulla SST e El Niño.
Il coefficiente di regressione aumenta per gli
uragani più forti ed è notevolmente diverso da
zero in corrispondenza degli uragani che
presentano venti massimi del loro ciclo di vita
superiori a 50 m/s. L'intervallo di incertezza del
xciii
95% è raffigurato in grigio .
Nel lungo termine circa un terzo di tutti gli uragani atlantici ha colpito gli Stati Uniti. Una misura oggettiva e
rilevante dell'impatto degli uragani è il dato sulle perdite per danni dovuti al vento. Mostriamo che la
relazione tra la velocità del vento e le perdite è esponenziale e che le perdite aumentano all'aumentare della
velocità del vento con un tasso del 5% per m/s (ved. figura 14).
33
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Figura 14: approssimazioni del quantile di danno in funzione della velocità del vento. Le linee sono tracciate a
xciv
0,10, 0,25, 0,50, 0,75 e 0,90 centili di danno. Le pendenze sono vicine al 5% per m/s .
La relazione è stata ottenuta utilizzando la regressione dei quantili e un insieme di dati comprendente le
7
velocità dei venti degli uragani che colpiscono gli Stati Uniti e le perdite economiche normalizzate . Secondo
noi, le compensazioni dei diversi quantili tengono conto dei fattori legati all'esposizione, quali la densità della
popolazione, le precipitazioni e l'irregolarità della superficie e, una volta che questi effetti vengono inseriti nel
calcolo, l'aumento delle perdite unitamente alla velocità del vento è costante attraverso i quantili. Poiché le
tempeste più violente stanno acquisendo una forza sempre maggiore a una velocità di circa 1 m/s per
decennio, possiamo prevedere un aumento del 5% delle perdite in un arco di dieci anni, indipendentemente
da qualsiasi cambiamento dell'esposizione.
Modelli climatici
I modelli climatici globali (GCM) che uniscono i processi oceanici e atmosferici sono ora caratterizzati da una
risoluzione sufficiente a generare i cicloni tropicali. I modelli vengono inizialmente messi a punto per simulare
gli uragani storici, quindi utilizzati per generare scenari di attività per i prossimi 50 - 100 anni.
Riteniamo che l'affidabilità di uno scenario di uragani futuro possa essere giudicata da come il modello
riproduce la sensibilità dell'intensità limite di uragano rispetto alla SST durante la generazione dello
xcv,xcvi
. Calcoliamo la sensibilità partendo dai dati sugli uragani generali dal modello denominato
scenario
"HiRAM" sviluppato presso il Geophysical Fluid Dynamics Laboratory di Princeton, NJ, Stati Uniti, e dal
modello FSU sviluppato alla Florida State University di Tallahassee, FL, Stati Uniti. La sensibilità viene
anche stimata utilizzando i dati degli uragani generati mediante una tecnica di "downscaling"
7
I dati sulle perdite sono forniti da ICAT Damage Estimator (http://www.icatdamageestimator.com).
34
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
(ridimensionamento) sviluppata da Kerry Emanuel al Massachusetts Institute of Technology di Boston, MA,
Stati Uniti.
La figura 15 mostra un grafico a barre che confronta le sensibilità calcolate da osservazioni e stimate dai tre
modelli. I modelli GFDL HiRAM e FSU sono stati eseguiti con tre diverse condizioni iniziali e solo la più
ampia delle tre è rappresentata nel grafico.
Figura 15: stime della sensibilità dell'intensità
limite rispetto alla SST derivate da osservazioni e
modelli. La barra verticale rappresenta un errore
standard.
Ipotizziamo che la sensibilità inferiore è dovuta all'incapacità di un ciclone tropicale derivato dai GCM di
operare come un motore termico idealizzato, in cui l'intensità massima potenziale è direttamente
proporzionale al calore dell'oceano sottostante. Questa potrebbe essere una conseguenza dell'incapacità del
GCM di affrontare le questioni di termodinamica interna, in cui il calore viene convertito in lavoro. Ipotizziamo
anche che le temperature del GCM vicine alla tropopausa non corrispondono a quelle dell'atmosfera reale, le
quali probabilmente influenzerebbero le stime di sensibilità. Il lavoro su questo argomento è tutt'ora in corso.
35
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
6 Conclusioni e raccomandazioni
Il consenso della comunità scientifica riguardo al cambiamento del clima globale, e al fatto che la velocità di
questo cambiamento aumenterà, continua a rafforzarsi. Tuttavia, come evidenziato da vari autori in questo
rapporto, è estremamente difficile determinare l'impatto attuale sui livelli di rischio.
Quando si interpretano le prove storiche e le previsioni per i prossimi decenni, è utile considerare qualsiasi
cambiamento come una combinazione di variabilità naturale e di una tendenza di fondo causata dalle
emissioni antropogeniche. Nel senso più ampio del concetto, questi pericoli caratterizzati dagli insiemi di dati
più lunghi e robusti mostrano tendenze coerenti con le conoscenze fisiche come sono presentate dai modelli
climatici. Tuttavia, per numerosi pericoli estremi, la variabilità naturale attuale è maggiore della tendenza di
fondo dei cambiamenti climatici. Previsioni future mostrano che nei prossimi decenni la tendenza di fondo
emergerà più nettamente.
Le casistiche degli scenari catastrofali illustrano un'ampia gamma di approcci utilizzati nel settore. L'impatto
dei cambiamenti climatici non si riflette principalmente in modo esplicito negli scenari catastrofali, ma tutti gli
autori sottolineano che qualsiasi cambiamento climatico attuale sarà implicitamente incluso nei dati recenti
che essi utilizzano per creare i propri scenari.
All'interno di un orizzonte temporale di più o meno un decennio, un recente approccio empirico basato su
dati si dimostra alquanto solido, poiché si prevede che la variabilità naturale sia predominante rispetto alla
tendenza di fondo. Ciononostante, se si necessita di orizzonti temporali più lunghi, sarà necessario fare
maggiore affidamento sulle previsioni dei modelli climatici. Tali approcci basati sulle previsioni dei
cambiamenti climatici sono necessari per coloro che prendono impegni a lungo termine, come ad esempio la
stipulazione di assicurazioni o gli investimenti nelle infrastrutture. La riduzione dei gas serra rimane un
requisito urgente ed essenziale per limitare i rischi e l'inevitabile costo per la loro gestione.
36
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
7 Appendici
Appendice 1 – Nota sugli indici climatici estremi e i livelli di confidenza e probabilità
Per poter descrivere e quantificare gli eventi climatici estremi l' Expert Team on Climate Change Detection
and Indices (ETCCDI) ha raccomandato un elenco di indici. Una panoramica degli indici più comuni è
riportata anche nel riquadro 2.4, tabella 1 del rapporto IPCC (2013) e nella tabella 1 di Donat et al. (2013).
I riscontri della scienza fisica presentati in questa sede utilizzano le espressioni confidenza e probabilità
usate nel rapporto IPCC (2013) come vengono definite e descritte nel capitolo Technical Summary
(Riepilogo tecnico). A importanti risultati del quinto rapporto di valutazione (AR5) è stata assegnata
un'espressione qualitativa di confidenza nella rispettiva validità (molto bassa, bassa, media, alta e molto
alta), nonché un'espressione di probabilità per indicare incertezze quantificate probabilisticamente
(Praticamente certo (probabilità 99–100%), Molto probabile (probabilità 90–100%), Probabile (probabilità 66–
100%), Tra probabile e improbabile (probabilità 33–66%), Improbabile (probabilità 0–33%), Molto
improbabile (probabilità 0–10%), Eccezionalmente improbabile (probabilità 0–1%)). L'uso di entrambe le
espressioni nel rapporto IPCC (2013) segue le linee guida per gli autori ed è basato sulla valutazione, da
parte del team di autori, dell'evidenza e della concordanza correlate in relazione ai risultati. La tabella 1
seguente (da IPCC, 2013) mostra il rapporto tra gli schemi riepilogativi per evidenza e concordanza e per il
livello di confidenza.
Tabella 1: schemi riepilogativi su concordanza ed evidenza e sul loro rapporto con il livello di confidenza (dal
Riepilogo tecnico del rapporto AR5, riquadro TS.1, figura 1).
37
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Appendice 2 – Limiti dei modelli climatici
La sezione seguente descrive le problematiche chiave e i limiti dei modelli climatici, i quali portano a
limitazioni significative in fase di previsione degli effetti dei cambiamenti climatici, ma non indeboliscono la
valenza dei risultati chiave sui cambiamenti climatici. La nostra conoscenza delle leggi della fisica e
l'osservazione delle condizioni climatiche del passato sono sufficienti per suscitare grande preoccupazione. I
modelli potrebbero non essere eccessivamente affidabili riguardo ai tempi e ai luoghi in cui, ad esempio, si
verificano dei periodi di siccità, ma tutti evidenziano una tendenza al rialzo. Questo ulteriore dubbio non
dovrebbe essere una consolazione, anzi, il contrario.
1 Scala temporale
I modi di variabilità naturale all'interno del sistema climatico, come l'Oscillazione Nord Atlantica o
l'Oscillazione meridionale "El Niño", operano nell'arco di periodi straordinari che vanno da mesi fino a
decenni. I cambiamenti climatici nel contesto degli impatti dell'uomo sul sistema climatico naturale spaziano
invece da decenni a secoli. I parametri climatici di un singolo anno vengono spesso confrontati con un
periodo di riferimento di 30 anni. I modelli utilizzati per simulare il sistema climatico puntano generalmente a
prevedere cambiamenti del clima oltre il XXI secolo. Questi orizzonti temporali sono in netto contrasto con la
durata di singoli eventi estremi (da giorni a mesi) e non possono essere definiti adeguatamente dai modelli
climatici.
2 Scala spaziale
La risoluzione orizzontale dei modelli climatici globali rientra nell'ordine di centinaia di chilometri. Uno dei
principali motivi di ciò è costituito dalle limitazioni delle prestazioni degli attuali supercomputer. Un altro
problema è rappresentato anche dalla gestione, dall'elaborazione e dall'archiviazione delle grandi quantità di
dati prodotti dai modelli. Recentemente questa questione è stata affrontata mediante il maggiore sviluppo e
uso di modelli climatici regionali che permettono una risoluzione spaziale più precisa per un'area regionale
limitata. Ciononostante rimane difficile produrre previsioni climatiche per una posizione geografica specifica.
Spesso è complicato riprodurre accuratamente nei modelli climatici parametri che mostrano una forte
variabilità regionale, come le precipitazioni piovose.
3 Qualità delle osservazioni
La disponibilità dei dati osservazionali, la loro qualità e coerenza sono fattori importanti che influiscono sulla
valutazione statistica di eventi estremi. È fondamentale essere in grado di inserire un evento estremo
specifico nel contesto storico corretto. Le variazioni delle prassi di misurazione nel tempo può influire su
alcune variabili maggiormente di altre. I dati rilevati dai satelliti costituiscono un insieme di informazioni
relativamente coerente con copertura globale sin dagli anni settanta del secolo scorso. Questo periodo di
tempo, tuttavia, può risultare troppo breve per fornire tendenze affidabili a lungo termine degli eventi estremi.
Numerosi parametri, importanti nel contesto degli estremi climatici, non possono essere dedotti dai dati
satellitari e non sono disponibili alla risoluzione spaziale e temporale necessaria. In Africa e in Sudamerica,
in particolare, i dati osservazionali della superficie presentano spesso una copertura ridotta in termini di
spazio e tempo, se confrontati con i dati corrispondenti dell'America del Nord o dell'Europa. Eventi
meteorologici locali con conseguenze gravi, come grandinate o temporali, non vengono acquisiti
adeguatamente a causa della densità eccessivamente bassa delle stazioni meteorologiche osservazionali
che non consente di registrare tutti questi eventi.
4 Incertezza e variabilità del clima
Le previsioni del clima sono associate a un determinato livello di incertezza. I fattori responsabili sono la
naturale variabilità del sistema climatico che maschera i cambiamenti risultati dalle azioni antropogeniche,
l'accuratezza delle ipotesi riguardanti il futuro sotto forma di scenari e la limitata capacità del modello
climatico di riprodurre con precisione il sistema climatico. Quest'ultimo potrebbe essere un artefatto dei limiti
della modellazione computazionale o numerica, ma anche un riflesso di un'insufficiente comprensione dei
processi climatici più importanti.
38
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
Su una scala temporale che va da anni a decenni, i modi naturali del sistema climatico si traducono in una
variabilità naturale del clima regionale. Esempi di tali modi sono l'Oscillazione meridionale "El Niño", il
Northern o Southern Annular Mode, l'Oscillazione Nord Atlantica o l'Oscillazione Pacifica Decadale.
Cambiamenti graduali o improvvisi in questi modi climatici possono influire potenzialmente sui pattern
xcvii
meteorologici a grandi distanze attraverso teleconnessioni e sulla frequenza o intensità di eventi estremi .
Entro un breve arco di tempo dal presente, in particolare, il segnale di tale variabilità naturale nel sistema
climatico supererà probabilmente i cambiamenti del sistema climatico da aumenti graduali delle
concentrazioni di gas serra nell'atmosfera. Attualmente un campo attivo della ricerca sta cercando di
scoprire la misura in cui i cambiamenti climatici antropogenici influiscono sulle oscillazioni climatiche. I
modelli climatici ricevono degli input (condizioni limite) dagli scenari futuri al fine di prevedere cambiamenti
climatici nel corso del XXI secolo e oltre. Alla luce di questi scenari si stanno facendo ipotesi riguardo agli
sviluppi demografici della popolazione mondiale, alla domanda e fornitura di energia, agli sviluppi tecnologici
xcviii,xcix
. Data la possibilità di definire un'ampia gamma
e socio-economici nel corso di vari decenni nel futuro
di potenziali sviluppi futuri, le previsioni dei modelli climatici vengono generalmente integrate utilizzando
condizioni limite da una serie di scenari futuri. Pertanto, i modelli climatici non forniscono un solo valore
deterministico specifico, bensì una serie di risultati. Non solo i risultati del modello dipendono dalla qualità
dei dati disponibili per le condizioni iniziali e limite, ma i vari modelli usano metodi numerici e
parametrizzazioni differenti per simulare i processi rilevanti per il clima. Di conseguenza, vengono realizzati
c
insiemi formati da vari modelli con l'obiettivo di produrre previsioni climatiche ogniqualvolta possibile .
Le problematiche chiave nella modellazione del clima sono i processi su scala ridotta, come le nubi e le
convezioni, che non possono essere risolti dalla maggior parte dei modelli climatici. Hawkins e Sutton (2009)
ci
hanno analizzato i fattori responsabili dell'incertezza delle previsioni climatiche regionali e la tabella 2
mostra l'importanza relativa di tre fattori chiave nel corso del tempo fino al futuro da un punto iniziale
nell'anno 2000: scelta dello scenario, scelta del modello climatico e impatto della variabilità climatica
naturale. Nel breve termine la variabilità climatica è il fattore dominante. Man mano che ci si spinge nel
futuro le differenze di variabilità e tra i modelli diventano meno importanti, e il fattore dominante diventa a
questo punto la scelta dello scenario. Nel rapporto IPCC (2013) vengono utilizzate espressioni specifiche per
restringere qualitativamente e quantitativamente il livello di incertezza associato ai cambiamenti del sistema
climatico e del clima estremo. La tabella 2 presenta una panoramica delle incertezze osservate e delle
tendenze degli eventi estremi previste.
Tabella 2: modificata dopo il rapporto IPCC (2013), riepilogo per capi di governo
39
Modellazione delle catastrofi e cambiamenti climatici
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